The most economical and environmentally safe way to control the disease is to use resistant barley varieties of plants. The use of molecular markers, associated with disease resistance genes, predetermine great possibilities, being used as a tool for the selection of breeders. The study aim is to identify varietal specimen, carrying genes, which are encoding resistance to loose smut of barley. A method of DNA-genotyping by PCR markers was used in the study. During the process of the research 83 varietal specimen have been tested, which were selected in the nursery Tatar Research Institute of Agriculture. The following two SCAR-markers, resistant to loose smut: Un8-700R and Un8-700 were used to identify the U8 gene. The studies found, that 36.2% have the gene, encoding the susceptibility to loose smut, in the genome alleles. 5.3% of the total number of varietal specimen was characterized by the presence of the resistance gene Un8 in the genome allele. The other specimen was observed no resistance gene to loose smut. The comparison with accounting data of loose smut spread, provided by the Barley breeding Department, showed no infestation of barley lines with resistance gene of loose smut in natural infectious background. As a result of molecular and genetic evaluation, the five specimen of nursery of Tatar Research Institute of Agriculture were identified with resistance genes in the genome alleles, which had been recommended, as a valuable genotypes for selection according to the loose smut resistance of barley.
: barley, DNA-genotyping, PCR, primer, a marker, allele, gene, resistance, loose smut.
Наиболее экономичным и экологически безопасным способом контролирования болезней ячменя является использование устойчивых сортов растений. Применение молекулярных маркеров, связанных с генами устойчивости к болезням, предопределяют огромные возможности, будучи использованными в качестве инструментов селекции для селекционеров. Экономически важные признаки сельскохозяйственных культур характеризуются множеством показателей, контролируемых определенными генами и их аллелями. Один из разделов современной генетики, имеющий название функциональной геномики, позволяет идентифицировать гены, контролирующие важные селекционные признаки растений, и в том числе устойчивость к болезням и качественные показатели зерна. Суть данной технологии заключается в использовании диагностических маркеров для проведения молекулярно-генетической диагностики, которая дает возможность отобрать генотипы растений с желаемыми признаками. Это направление получило название маркер-вспомогательной селекции.В настоящее время довольно хорошо разработана генетика устойчивости ярового ячменя к болезням. Во многих случаях она определяется одним геном. Большинство генов устойчивости к пыльной головне (Un) доминантны. По данным исследователей, были определены 8 генов, определяющих различную степень устойчивости к видам головни [1, 3]. Один из них, Un8, определяет устойчивость к наиболее известным расам пыльной головни U. nuda [2] и является геном, представленным в геноме большинства устойчивых сортов ярового ячменя [3]. Другой ген Ruh определяет устойчивость к расам покрытой головни U.hordei [4].Целью наших исследований являлась идентификация сортообразцов, несущих гены, кодирующие устойчивость к пыльной головне ячменя. В работе применялся метод ДНК-генотипирования на основе ПЦР с применением определенных маркеров.Условия, материал и методы исследования. Материалом исследования служили сортообразцы из питомника ТатНИИСХ. В качестве материала для исследования использовались 7-10 дневные проростки, полученные в результате проращивания семян в термостате при температуре 250С в течение 1 недели. Для исследований отбиралась зеленая часть проростка (листья), из которой выделялась ДНК. Экстракция геномной ДНК осуществлялась набором для выделения ДНК из растительного материала «ДНК-Сорб-С» в соответствии с методологией, предоставленной производителем набора. Молекулярно-генетическая оценка сортообразцов ярового ячменя на предмет идентификации генотипов, несущих гены устойчивости к пыльной головне, проводилась методом ПЦР с использованием соответствующих серий праймеров по протоколам, разработанным авторами. При необходимости протоколы модифицировали для достижения нужного эффекта. Объем реакционной смеси составлял 20 мкл. Амплификацию ДНК проводили в термоциклерах MyCycler BioRad, США. Для достоверности полученных данных ПЦР проводили 3 раза. Продукты амплификации разделяли электрофорезом в 2% агарозном геле в буфере ТBE (рН 8,0), содержащем этидий бромид с последующей визуализацией результатов в ультрафиолетовом трансиллюминаторе (λ=310 нм). В качестве маркеров длины фрагментов ДНК использовали маркеры молекулярной массы 100 bp + 50 bp DNA Ladder производства ООО «СибЭнзим-М», Москва.Данные, полученные в результате ДНК-диагностики гибридных популяций отобранными маркерами, сравнивались между собой. Эти же маркеры использовались для генотипирования образцов из коллекции ТатНИИСХ, которые использовались в качестве исходного материала для проведения селекционной работы. В качестве положительных контрольных образцов использованы
1. Ardiel, G.S. Inheritance of resistance to covered smut in barley and development of a tightly linked SCAR marker / G.S. Ardiel, T.S. Grewal, P. Deberdt, B.G. Rossnagel, G.J. Scoles. Theor Appl Genet - 2002. - V. 104 - P. 457-464.
2. Grewal, T.S. Mapping of a covered smut resistance gene in barley (Hordeum vulgare) / T.S. Grewal, B.G. Rossnagel, G.J. Scoles. Can. J. Plant Pathol. - 2004. - V. 26 - P. 156-166.
3. Grewal, T.S. Identification of resistance genes to barley covered smut and mapping of the Ruh1 gene using Ustilago hordei strains with defined avirulence genes / T.S. Grewal, B.G. Rossnagel, G. Bakkeren, G.J. Scoles. Can. J. Plant Pathol. - 2008. - V. 30 - P. 277-284.
4. Grewal, T.S. Validation of molecular markers for covered smut resistance and marker-assisted introgression of loose and covered smut resistance into hulless barley / T. S. Grewal, B.G. Rossnagel, G.J. Scoles. Mol Breeding - 2008. - V. 21 - P.37-48.
5. Eckstein, P.E. Development of PCR-based markers for a gene (Un8) conferring true loose smut resistance in barley / P.E. Eckstein, N. Krasichynska, D. Voth, S. Duncan, B.G. Rossnagel, G.J. Scoles. Can. J. Plant Pathol. - 2002. - V. 24 - P. 46-53.
6. Chelkowski, J. Resistance genes in barley (Hordeum vulgare L.) and their identification with molecular markers / J. Chelkowski, M. Tyrka, A. Sobkiewicz. J. Appl. Genet. - 2003. - V. 44(3) - P. 291-309.
7. Menzies, J.G. A resistance gene to Ustilago nuda in barley is located on chromosome 3H / J.G. Menzies, B.J. Steffenson, A. Kleinhofs. Can. J. Plant Pathol. - 2010. - V. 32(2) - P. 247-251.
8. Metcalfe, D.R. Inheritance of loose smut resistance. III. Relations between the “Russian” and “Jet” genes for resistance and genes in 10 barley varieties of diverse origin / D.R. Metcalfe. Can. J. Plant Sciences - 1966. - V.46 - P.487-495.
9. Metcalfe, D.R. Inheritance of resistance to loose smut, covered smut and false loose smut in the barley variety Jet / Can. J. Plant Sciences - 1962. - V.42 - P.176-189.
10. Tereshchenko, N.A. Khromosomnaya lokalizatsiya genov ustoychivosti k pyl´noy golovne yachmenya. / Avtoreferat dissertatsii na soiskanie uchenoy stepeni kandidata sel´skokhozyaystvennykh nauk. Moskva - 2001.
