Спорогенез у гібридів першого покоління від схрещування пшениці м’якої і ліній з інтрогресіями від Amblyopyrum muticum

Автор(и)

  • Viktoriia Plyhun Національний університет «Києво-Могилянська академія», Ukraine
  • Maksym Antonyuk Національний університет «Києво-Могилянська академія», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-5877-969X
  • Tetiana Iefimenko Національний університет «Києво-Могилянська академія», Ukraine https://orcid.org/0000-0001-7814-7588
  • Tamara Ternovska Національний університет «Києво-Могилянська академія», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18523/2617-4529.2021.4.13-20

Ключові слова:

пшениця м’яка, інтрогресивні лінії Triticum aestivum / Amblyopyrum muticum, гібриди F1 від реципрокних схрещувань, мікроспорогенез, мікрогаметогенез, макроспорогенез

Анотація

Гібридизація пшеничних ліній з фрагментами чужинного генетичного матеріалу (інтрогресивних) з сортами пшениці м’якої є ефективним засобом перенесення чужинних генів до геному сучасних сортів пшениці. Успіх такого перенесення залежить від перебігу процесів споро- та гаметогенезу гібридів F1, тому цитологічна оцінка цих процесів є обов’язковою для розуміння перспективності роботи з конкретними інтрогресивними лініями. Стадії мейозу та мікрогаметогенез вивчали на цитологічних препаратах, виготовлених з МКП та МКМ реципрокних гібридів F1 від схрещування сортів пшениці м’якої та пшеничних ліній інтрогресивного походження, геном яких містить чужинний генетичний матеріал від дикорослого родича пшениці Amblyopyrum muticum. Встановлено, що спорогенез у гібридів відбувається з порушеннями як у чоловічій, так і в жіночій статевих сферах. Замість 21 закритого бівалента хромосомні конфігурації за максимальної асоціації хромосом у М1 МКП можуть містити до 8 відкритих бівалентів, до 12 унівалентів, включати три- та квадриваленти. У А1 спостерігаються хроматиди, що відстають, у тетрадах реєструється до 5 мікроядер на клітину. Кількісні характеристики асоціації хромосом у М1 МКП не відрізняються для гібридів від реципрокних схрещувань, хоча гібриди від схрещувань, де інтрогресивні лінії є материнським компонентом схрещування, мають меншу частку клітин, позбавлених мікроядер, у порівнянні з альтернативним напрямком схрещування.

Біографії авторів

Viktoriia Plyhun, Національний університет «Києво-Могилянська академія»

Плигун Вікторія Володимирівна – Бакалавр біології, студентка МП «Молекулярна біологія» кафедри біології НаУКМА

v.plyhun@ukma.edu.ua

Maksym Antonyuk, Національний університет «Києво-Могилянська академія»

Антонюк Максим Зиновійович – Доктор біологічних наук, професор кафедри біології НаУКМА

antonyuk.m@ukma.edu.ua

Tetiana Iefimenko, Національний університет «Києво-Могилянська академія»

Єфіменко Тетяна Сергіївна – Кандидат біологічних наук, старший викладач кафедри біології НаУКМА

t.iefimenko@ukma.edu.ua

Tamara Ternovska, Національний університет «Києво-Могилянська академія»

Терновська Тамара Костянтинівна – Доктор біологічних наук, завідувач кафедри біології НаУКМА

ternovska@ukma.edu.ua

Посилання

  1. Li H, Zheng Q, Pretorius ZA, Li B, Tang D, Li Z. Establishment and characterization of new wheat-Thinopyrum ponticum addition and translocation lines with resistance to Ug99 races. J Genet Genomics. 2016 Sep 20;43(9):573–5. DOI: 10.1016/j.jgg.2016.07.004(2016)
  2. Riley R, Chapman V. Genetic control of the cytologically diploid behaviour of hexaploid wheat. Nature. 1985;182:713–5.
  3. He F, Xing P, Bao Y, Ren M, Liu S, Wang Y, Wang H. Chromosome pairing in hybrid progeny between Triticum aestivum and Elytrigia elongata. Front. Plant Sci. 2017. DOI: 10.3389/fpls.2017.02161
  4. Polgári D, Mihók E, Sági L. Composition and random elimination of paternal chromosomes in a large population of wheat × barley (Triticum aestivum L. × Hordeum vulgare L.) hybrids. Plant Cell Reports. 2019;38:767–75. DOI: 10.1007/s00299-019-02405-1
  5. Sanei M, Pickering R, Kumke K, Nasuda S, Houben A. Loss of centromeric histone H3 (CENH3) from centromeres precedes uniparental chromosome elimination in interspecific barley hybrids. Proc Natl Acad Sci USA. 2011;108(33):E498-E505. DOI: 10.1073/pnas.1103190108
  6. Akera T, Trimm E, Lampson MA. Molecular strategies of meiotic cheating by selfish centromeres. Cell. 2019;178(5):1132–44. DOI: 10.1016/j.cell.2019.07.001
  7. McLaughlin RN, Malik HS. Genetic conflicts: the usual suspects and beyond. Journal of Experimental Biology. 2017;220:6–17.
  8. Xu X, Li L, Dong X, Jin W, Melchinger AE, Chen S. Gametophytic and zygotic selection leads to segregation distortion through in vivo induction of a maternal haploid in maize. Journal of Experimental Botany. 2013;64(4):1083–96.
  9. Sears ER. Misdivision of univalents in common wheat. Chromosoma. 1952;4(6):535–50.
  10. Zhirov EG. Wheat genomes: investigation and rearrangement [dissertation]. Krasnodar, Russia; Lukianenko Krasnodar Research Institute for Agriculture; 1989.
  11. Naranjo T. Variable Patterning of chromatin remodeling, telomere positioning, synapsis, and chiasma formation of individual rye chromosomes in meiosis of wheat-rye additions. Front. Plant Sci. 2018. DOI: 10.3389/fpls.2018.00880
  12. Glantz SA. Primer of Biostatistics. 7th ed. The McGraw-Hill Companies; 2012.
  13. Sficas AG. Statistical analysis of chromosome pairing in interspecific hybrids. I. The probability distributions. Genetics. 1962;47(9):1163–70.
  14. Rahmatov M, Rouse MN, Steffenson B, Andersson S, Wanyera R, Pretorius ZA, et al. Sources of stem rust resistance in wheatalien introgression lines. Plant Dis. 2016;100(6):1101–9.
  15. Zhang P, Dundas IS, McIntosh RA, Xu SS, Park RF, Gill BS, et al. Wheat–Aegilops Introgressions. In: Molnár-Láng M, Ceoloni C, Doležel J, editors. Alien introgression in wheat. Cytogenetics, molecular biology, and genomics. New York (NY): Springer; 2015, p. 221–43.
  16. Cifuentes M, Grandont L, Moore G, Chèvre AM, Jenczewski E. Genetic regulation of meiosis in polyploid species: new insights into an old question. New Phytologist. 2010;186:29–36.
  17. Friebe B, Zhang P, Linc G, Gill BS. Robertsonian translocations in wheat arise by centric misdivision of univalents at anaphase I and rejoining of broken centromeres during interkinesis of meiosis II. Cytogen Genome Res. 2005;109:293–7.
  18. Rey M-D, Martín AC, Higgins J, Swarbreck D, Uauy C, Shaw P, et al. Exploiting the ZIP4 homologue within the wheat Ph1 locus has identified two lines exhibiting homoeologous crossover in wheat-wild relative hybrids. Mol Breed. 2017;37:95. DOI: 10.1007/s11032-017-0700-2
  19. Tanaka I. Differentiation of generative and vegetative cells in angiosperm pollen. Sex Plant Reprod. 1997;10:1–7.
  20. Win KT, Kubo T, Miyazaki Y, Doi K, Yamagata Y, Yoshimura A. Identification of two loci causing F1 pollen sterility in interand intraspecific crosses of rice. Breeding Science. 2009;59:411–8.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-07-20

Як цитувати

1.
Plyhun V, Antonyuk M, Iefimenko T, Ternovska T. Спорогенез у гібридів першого покоління від схрещування пшениці м’якої і ліній з інтрогресіями від Amblyopyrum muticum. NRPBE [інтернет]. 20, Липень 2021 [цит. за 02, Березень 2024];4:13-20. доступний у: http://nrpbe.ukma.edu.ua/article/view/237878