Целью наших исследований являлась идентификация сортообразцов, несущих гены, кодирующие устойчивость к головневым болезням ячменя. При проведении исследований использовался новый метод – ДНК-генотипирование на основе ПЦР с применением определенных маркеров. В процессе проводимых исследований были протестированы более 80 сортообразцов из питомника ТатНИИСХ. Для проведения ПЦР были применены два маркера, определяющие устойчивость к пыльной головне (Un8-700R и Un8-700S). В результате работы были определены хозяйственно-ценные генотипы для дальнейшего использования их в селекционной работе.
ячмень, ДНК-генотипирование, ПЦР, праймер, маркер, аллель, ген, устойчивость, пыльная головня.
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. Терещенко, Н.А. Хромосомная локализация генов устойчивости к пыльной головне ячменя. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. Москва - 2001.
