The study of genetic factors that determine the awned glume trait in bread wheat

Abstract

Ости – тонкие заостренные отростки, сформированные в дистальной части чешуй колоска соцветия некоторых видов злаков, включая такие экономически значимые культуры, как пшеница мягкая (Triticum aestivum L.) и твердая (T. durum Desf.), ячмень (Hordeum vulgare L.), рис (Oryza sativa L.), рожь (Secale cereal L.). Наличие длинных остей на колосковых чешуях характерно для одного вида пшеницы – T. carthlicum Nevski, киль коло- сковой чешуи которого переходит в длинный остевидный отросток или ость, равную по длине ости цветковой чешуи. Колос T. carthlicum имеет удвоенное число остей, а сам признак получил название «тетраостость» или персикоидность. Ости на месте килевого зубца колосковых чешуй могут формироваться у пшениц T. aestivum и T. aethiopicum, однако такие формы встречаются редко. Особенности развития признака тетраостости и его гене- тические детерминанты изучены мало. В настоящем исследовании рассмотрены особенности развития и насле- дования признака «тетраостость» линии CD 1167-8 мягкой пшеницы T. aestivum c применением классического генетического анализа, молекулярно-генетического картирования и сканирующей электронной микроскопии. Показано, что признак наследуется как рецессивный моногенный. Ген, контролирующий тетраостость линии CD 1167-8, картирован в длинном плече хромосомы 5A c использованием 15K-SNP-микрочипа, содержащего 15 000 ассоциированных с генами SNP пшеницы (Illumina Infinium 15K Wheat Array, TraitGenetics GmbH). Резуль- таты теста на аллелизм продемонстрировали, что изучаемый ген аллелен b1, рецессивному аллелю гена-инги- битора остистости B1 (5AL). Таким образом, ген, контролирующий формирование остей на колосковых чешуях мягкой пшеницы, является рецессивным аллелем гена ингибитора остистости B1. Новый аллель обозначен b1.ag (b1. awned glume). Анализ развивающегося соцветия линии CD 1167-8 с помощью сканирующей электронной микроскопии выявил, что зачатки остей колосковых чешуй формируются по мере развития и роста колосковых чешуй одновременно с развитием остей на цветковых чешуях, различий в развитии остей на цветковых и колосковых чешуях не обнаружено.