doi: 10.15389/agrobiology.2018.1.50rus
УДК 633.111.1:575.22:575.167:575.116
Исследование проведено при финансовой поддержке РНФ (проект № 16-16-10005).
КАРТИРОВАНИЕ QTL У ГЕКСАПЛОИДНОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ
(Triticum aestivum L.) В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ РАВНИНЫ
В.П. ШАМАНИН1, С.С. ШЕПЕЛЕВ1, В.Е. ПОЖЕРУКОВА1,
И.В. ПОТОЦКАЯ1,
Н.В. КОЧЕРИНА2, U. LOHWASSER3,
A. BORNER3,
Ю.В. ЧЕСНОКОВ2
Картирование локусов количественных признаков (QTL) — современное направление в изучении их генетической изменчивости, одна из задач которого состоит в картировании QTL, определяющих хозяйственно ценные признаки, для их эффективного использования в маркер-вспомогательной селекции (marker-assisted selection, MAS). Мы впервые оценили набор из 114 рекомбинантных инбредных линий картирующей популяции ITMI (International Triticeae Mapping Initiative) яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) в условиях Западно-Сибирской равнины России. Картирующая популяция ITMI была создана посредством опыления яровой мягкой пшеницы Triticum aestivum L. сорта Opata 85 пыльцой синтетического гексаплоида W7984, представляющего собой амфидиплоид, полученный скрещиванием Aegilops tauschii Coss. (образец CIGM86.940, DD) и тетраплоидной пшеницы T. turgidum var. durum сорта Altar 84 (ААВВ). На протяжении всего периода вегетации изучали проявление 42 хозяйственно ценных признаков, характеризующих устойчивость к болезням, засухе, морфологические признаки и компоненты продуктивности растений. В результате были идентифицированы 55 локусов количественных признаков. Достоверность взаимосвязи между выявленными локусами и полиморфизмом по тому или иному признаку оценивали на основе порогового значения отношения правдоподобия десятичного логарифма шансов LOD-score (logarithm of odds). У 35 установленных QTL LOD-оценка превышала 3,0. Выявленные и локализованные в 19 группах сцепления QTL изучаемых признаков проявляли себя в условиях южной лесостепной зоны Западно-Сибирской равнины с разной степенью достоверности. Показано, что изученные количественные признаки взаимосвязаны и коррелируют между собой, при этом их проявление может как зависеть от воздействия окружающей среды, так и не зависеть от внешних условий. Для определения характера сопряженности связи между признаками рассчитывали коэффициенты корреляции rxy. Как следует из результатов проведенного корреляционного анализа, проявление изучаемых хозяйственно ценных признаков было взаимосвязано и характеризовалось разной степенью корреляции, что свидетельствует об их комплексной природе. Установлено, что генетическая изменчивость большинства изученных признаков, как правило, контролируется несколькими QTL с широкими эффектом действия, которые коррелируют друг с другом, либо большим числом локусов с малыми эффектами. Выявленные 55 QTL и сцепленные с ними молекулярные маркеры могут представлять интерес для изучения генетического контроля хозяйственно ценных признаков, определяемых идентифицированными QTL, и для осуществления маркер-вспомогательной селекции у мягкой пшеницы.
Ключевые слова: Triticum aestivum, количественные хозяйственно ценные признаки, QTL, эколого-генетическое картирование, южная лесостепная зона Западно-Сибирской равнины России.
QTL MAPPING IN HEXAPLOID SOFT WHEAT (Triticum aestivum L.)
IN WEST-SIBERIAN PLAIN
V.P. Shamanin1, S.S. Shepelev1, V.E. Pozherukova1, I.V. Pototskaya1,
N.V. Kocherina2,
U. Lohwasser3, A. Borner3, Yu.V. Chesnokov2
Mapping of quantitative traits loci (QTL) is a modern approach to studying their genetic variability. In this, mapping QTL which determine the economically valuable traits and their effective use in the marker assisted selection are of practical interest. Here, we report evaluation of a set of 114 recombinant inbred lines of spring wheat (Triticum aestivum L.) mapping population ITMI (International Triticeae Mapping Initiative) in the conditions of West-Siberian plain, Russia. The ITMI mapping population was obtained by crossing spring wheat Triticum aestivum L. cultivar Opata 85 with a synthetic hexaploid W7984, the amphidiploid which was produced by crossing Aegilops tauschii Coss. (DD) sample CIGM86.940 and tetraploid wheat T. turgidum var. durum cultivar Altar 84 (AABB). In total, 42 different economically valuable traits were evaluation during the vegetation period, and 55 quantitative trait loci were identified. The dependence fidelity between the identified loci and trait polymorphism was estimated based on the threshold of the likelihood ratio of LOD-score (logarithm of odds). For 35 identified QTL, LOD ≥ 3.0 was found. Identified QTL were dispersed on 19 linkage groups different chromosomes and expressed in environment conditions of southern forest-steppe zone of West-Siberian plain with varying certainty. It was shown that the manifestation of the identified QTL may be environmentally dependent or independent, and the investigated quantitative traits correlated and were interrelated. To determine the nature of the relationship between the evaluated traits, the correlation coefficients rxy were calculated. We revealed different correlations between expression of the evaluated economically valuable traits studied which stresses on the complex nature of their manifestation. It is established that the genetic variability of most of the traits evaluated is usually controlled by several QTL with broad effects which correlate with one another or by a large number of QTL with small effects. The detected QTL and linked molecular markers may be of interest for further study of the genetic control of economically valuable traits determined by identified QTL and for implementing marker-assisted selection in bread wheat.
Keywords: Triticum aestivum, quantitative economically valuable traits, ecology and genetic mapping, southern forest-steppe zone of West-Siberian plain of Russia.
1ФГБОУ ВО Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, |
Поступила в редакцию |
