Способ создания линий озимой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе



Способ создания линий озимой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе
Способ создания линий озимой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе

 


Владельцы патента RU 2598275:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный исследовательский центр "Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук" (ИЦиГ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии. Изобретение представляет собой способ создания линий озимой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе, включающий скрещивание коммерческих сортов мягкой пшеницы, самоопыление гибридов первого поколения F1 для получения гибридов второго поколения F2, среди которых отбирают растения с комплексной устойчивостью к грибным болезням, содержащие рецессивные аллели генов озимого образа жизни, повторное самоопыление отобранных растений для получения поколения F3 и тестирование последних на устойчивость к грибным болезням и выживаемость в условиях подзимнего посева, где сорт мягкой пшеницы «Тулайковская 10» (донор), содержащий комплекс генов Lr-Sr-Pm, скрещивают с коммерческим сортом озимой мягкой пшеницы «Бийская озимая», среди гибридов поколения F2 проводят отбор озимых растений, содержащих комплекс генов Lr-Sr-Pm, с помощью молекулярного маркера Xicg6Ai#2, состоящего из прямого F:5′-GATGTCGAGGAGCATTTTC-3′ и обратного R:5′-GTGGTAGATTACTAGAGTTCAAGTG-3 праймеров, и отобранные растения F2 анализируют с помощью маркеров к рецессивным аллелям генов озимого образа жизни VRN1AF/VRN1-INT1R, Intr1BF/Intr1BR4 и Intr1DF/Antr1DR4 для отбора растений с озимым образом жизни. Изобретение позволяет упростить известный из уровня техники способ и расширить его функциональные возможности. 1 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии и может быть использовано в генетике и селекции зерновых культур.

Озимая мягкая пшеница является одной из наиболее ценных продовольственных культур, значительно превышающей по урожайности яровую пшеницу. Озимый образ жизни пшеницы контролируется генами ответа на яровизацию, при этом у озимой пшеницы все аллели генов должны находиться в рецессивном состоянии (vrn-A1, vrn-B1 и vrn-D1) [1].

Значительное снижение урожайности озимых сортов мягкой пшеницы вызывают листостебельные грибные патогены, наиболее вредоносными из которых являются бурая и стеблевая ржавчина и мучнистая роса [2]. Одним из эффективных способов защиты от грибных патогенов является интродукция генов резистентности от родичей мягкой пшеницы, при этом переносимая в мягкую пшеницу чужеродная хромосома или ее фрагмент может содержать комплекс генов устойчивости к грибным патогенам [3]. Выявление новых форм, характеризующихся озимым образом жизни и обладающих комплексной устойчивостью к грибным болезням, с помощью методов фенотипической селекции занимает много времени. Использование молекулярных маркеров позволяет сократить временной интервал и снизить затраты по созданию новых устойчивых сортов мягкой озимой пшеницы.

Известен способ создания гибридов мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой ржавчине и мучнистой росе [4], заключающийся в том, что гибридную линию яровой мягкой пшеницы, содержащую ген устойчивости к бурой ржавчине (LrAsp5) и ген, определяющий удлинение времени колошения (VRN-Asp1), скрещивают с линией яровой мягкой пшеницы, содержащей ген устойчивости к мучнистой poce (Pm) из генома ржи Secale cereale, и среди гибридов поколения F2 проводят отбор растений, содержащих гены LrAsp5, VRN-Asp1 и Pm, с помощью последовательного применения ПЦР-маркеров Pr1/Pr5 и SCM009. Однако данный способ позволяет выявлять растения с комплексной устойчивостью к грибным болезням, характеризующиеся яровым типом развития.

Наиболее ближайшим к заявляемому способу прототипом является способ создания гибридов мягкой пшеницы с озимым типом развития и устойчивостью к бурой ржавчине и мучнистой росе [5], заключающийся в том, что у цветков растений яровой мягкой пшеницы сорта Родина удаляют тычинки и через 3-5 дней опыляют их пыльцой растений пшеницы дикорастущего вида Aegilops speltoides, предварительно облученной гамма-лучами в дозе 10 кР. У гибридов F1M1 определяют число хромосом в мейозе и отбирают растения с 2п=49. Гибриды F2 выращивают при весенних сроках сева, выщепившиеся потомства с озимым типом развития осенью пересаживают на озимое поле. Там они зимуют. Весной отбирают озимые растения, устойчивые к поражению бурой ржавчиной и мучнистой росой.

Недостатками данного способа являются:

1. Трудоемкость способа ввиду необходимости получать облученную радиацией пыльцу и контролировать число хромосом у гибридных форм.

2. Ограниченные функциональные возможности способа, поскольку полученная гибридная популяция состоит из смеси растений с яровым и озимым образом жизни.

3. Необходимость проведения подзимних посевов для отбора растений, имеющих озимый образ жизни.

Задачей предлагаемого изобретения является создание линий озимой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к грибным болезням.

Технический результат заключается в упрощении известного способа и расширении его функциональных возможностей.

Поставленная задача решается предлагаемым способом, заключающимся в следующем.

Коммерческий сорт яровой мягкой пшеницы «Тулайковская 10» (донор), содержащий комплекс генов Lr-Sr-Pm устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе от вида Agropyron intermedium [6], скрещивают с коммерческим сортом озимой мягкой пшеницы «Бийская озимая» и растения поколения F1 самоопыляют до поколения F2. Из поколения F2 с помощью молекулярного маркера Xicg6Ai#2 отбирают растения, содержащие комплекс генов Lr-Sr-Pm. Отобранные молекулярным маркером Xicg6Ai#2 растения F2 анализируют с помощью маркеров к рецессивным аллелям генов озимого образа жизни с помощью комбинаций маркеров VRN1AF/VRN1-INT1R, Intr1BF/Intr1BR4 и Intr1DF/Intr1DR4, для выявления растений с озимым образом жизни.

Основными определяющими отличиями предлагаемого способа от прототипа являются:

- в качестве донора используют коммерческий сорт мягкой пшеницы, характеризующийся устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе и адаптированный для произрастания в различных регионах Российской Федерации, что позволяет исключить негативное влияние на урожайность пшеницы при использовании в качестве доноров генов устойчивости дикорастущих видов.

- из поколения F2 с помощью молекулярного маркера Xicg6Ai#2 отбирают растения, содержащие комплекс генов Lr-Sr-Pm устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе, что позволяет на ранних стадиях создания линий мягкой пшеницы отбирать растения с комплексной устойчивостью к грибным болезням;

- растения F2, отобранные с помощью молекулярного маркера Xicg6Ai#2, анализируют с помощью маркеров к рецессивным аллелям генов озимого образа жизни, что позволяет проводить отбор озимых растений в лабораторных условиях без подзимнего посева.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример.

Коммерческий сорт яровой мягкой пшеницы «Тулайковская 10» (донор) с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе скрестили с восприимчивым к грибным патогенам коммерческим озимым сортом мягкой пшеницы «Бийская озимая». Из растений поколения F2 с помощью молекулярного маркера Xicg6Ai#2 были отобраны растения, содержащих комплекс генов Lr-Sr-Pm устойчивости. Структура праймера для маркера Xicg6Ai#2 и условия реакции ПЦР представлены в таблице 1.

Результаты амплификации фрагментов ПЦР у растений F2, сортов «Тулайковская 10» и «Бийская озимая» и образца Aegilops speltoides (прототип) представлены на фиг. 1, из которой видно, что растения сорта «Тулайковская 10» и растения F2 (№1, 2, 3, 7, 8, 9) амплифицируют фрагмент длиной 347 пар нуклеотидов (указан стрелкой), тогда как у сорта «Бийская озимая» и у растений вида Aegilops speltoides (прототип), не содержащих комплекс генов Lr-Sr-Pm, фрагмент ПЦР отсутствовал.

Отобранные с помощью маркера Xicg6Ai#2 растения F2 были проверены молекулярными маркерами к рецессивным аллелям генов озимого образа жизни VRN1AF/VRN1-INT1R, Intr1BF/Intr1BR4 и Intr1DF/Intr1DR4. Структура использованных праймеров представлена в таблице 2. Отобранные озимые растения F2, содержащие комплекс генов Lr-Sr-Pm устойчивости к грибным болезням, были самоопылены до поколения F3 и посеяны под зиму для проверки на озимый образ жизни и на устойчивость перезимовавших растений к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе (по шкале иммунности Прескотта и Саери [9]).

Результаты проверки растений популяции F3 по устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе (тип реакции и баллы по шкале иммунности) и по степени перезимовки (в % от числа выживших растений) представлены в таблице 3. Из таблицы 3 видно, что вид Aegilops speltoides (прототип) и коммерческий сорт мягкой пшеницы «Тулайковская 10» (донор) проявляют высокий уровень резистентности к бурой ржавчине (балл 0 и 1), стеблевой ржавчине (тип реакции 5R) и мучнистой росе (балл 9-8), но при этом наблюдалась гибель всех растений, посеянных под зиму. Коммерческий сорт «Бийская озимая», наоборот, показал высокую выживаемость растений, посеянных под зиму, но проявлял высокочувствительный тип реакции к бурой ржавчине (балл 4), стеблевой ржавчине (100S) и мучнистой росе (балл 4-3). Растения популяции F3, содержащие комплекс генов Lr-Sr-Pm и аллели генов озимого образа жизни (растения 1, 2, 3, 7, 8, 9), показали высокий уровень устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе и высокий % выживаемости при подзимнем посеве.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет создавать линии озимой мягкой пшеницы, которые могут быть использованы для расширения генетического разнообразия озимой пшеницы по генам устойчивости к грибным болезням. Использование молекулярного маркера Xicg6Ai#2 позволит отбирать линии с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе без проведения полевых испытаний и, соответственно, сократить срок создания новых форм мягкой пшеницы.

Источники информации

1. Worland A.J. The influence of flowering time genes on environmental adaptability in European wheats // Euphytica. 1996. V. 89. P. 49-57.

2. Захаренко В.А. Потенциал фитосанитарии и его реализация на основе применения пестицидов в интегрированном управлении фитосанитарным состоянием агроэкосистем России // Агрохимия. 2013. №7. С.3-15.

3. Friebe В., Jiang J., Raupp W.J., Mcintosh R.A., Gill B.S. Characterization of wheat-alien translocation conferring resistance to diseases and pests: current status // Euphytica. 1996. V. 91. P. 59-87.

4. Способ создания линий мягкой пшеницы, устойчивых к бурой листовой ржавчине. Патент RU 2407283 Cl, оп. 27.12.2010.

5. Способ создания исходного материала для селекции озимых мягких пшениц. Патент RU 2150821 Cl, оп. 20.06.2000.

6. Salina Е.А., Adonina I.G., Badaeva E.D.et al. A Thinopyrum intermedium chromosome in bread wheat cultivars as a source of genes conferring resistance to fungal diseases // Euphytica. 2015. V. 204. P. 91-101.

7. Yan L., Helguera M, Kato K. et al. Allelic variation at the VRN-1 promoter region in polyploid wheat // Theor. Appl. Genet. 2004. V. 109. P. 1677-1686.

8. Fu D., Szucs P., Yan L. et al. Large deletions within the first intron in VRN-1 are associated with spring growth habit in barley and wheat // Mol. Genet. Genomics. 2005. V. 273. P. 54-65.

9. Захаренко B.A., Медведев A.M., Ерохина C.A. и др. Методика по оценке устойчивости сортов полевых культур на инфекционных и провокационных фонах. М.: Россельхозакадемия, 2000. 88 с.

Способ создания линий озимой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине и мучнистой росе, включающий скрещивание коммерческих сортов мягкой пшеницы, самоопыление гибридов первого поколения F1 для получения гибридов второго поколения F2, среди которых отбирают растения с комплексной устойчивостью к грибным болезням, содержащие рецессивные аллели генов озимого образа жизни, повторное самоопыление отобранных растений для получения поколения F3 и тестирование последних на устойчивость к грибным болезням и выживаемость в условиях подзимнего посева, отличающийся тем, что сорт мягкой пшеницы «Тулайковская 10» (донор), содержащий комплекс генов Lr-Sr-Pm, скрещивают с коммерческим сортом озимой мягкой пшеницы «Бийская озимая», среди гибридов поколения F2 проводят отбор озимых растений, содержащих комплекс генов Lr-Sr-Pm, с помощью молекулярного маркера Xicg6Ai#2, состоящего из прямого F:5′-GATGTCGAGGAGCATTTTC-3′ и обратного R:5′-GTGGTAGATTACTAGAGTTCAAGTG-3 праймеров, и отобранные растения F2 анализируют с помощью маркеров к рецессивным аллелям генов озимого образа жизни VRN1AF/VRN1-INT1R, Intr1BF/Intr1BR4 и Intr1DF/Antr1DR4 для отбора растений с озимым образом жизни.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области биохимии, в частности к трансгенному растению, обладающему устойчивостью к насекомым-вредителям кукурузной листовой совке и огневке сахарного тростника, содержащему ДНК, которая кодирует Cry1Ca с SEQ ID NO: 2, и ДНК, которая кодирует Cry1Ab с SEQ ID NO: 3, его семени, а также к способу понижения развития устойчивости насекомых огневки сахарного тростника и кукурузной листовой совки к белкам Cry1Ca и Cry1Ab с его использованием.

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой питательную среду для культивирования каллусной ткани болиголова пятнистого, содержащую компоненты в следующем количестве, мг/л: KNO3 1900; KH2PO4 170; NH4NO3 1650; MgSO4×7H2O 370; CaCl2×2H2O 440; FeSO4×7H2O 37,3; Na2EDTA×2H2O 27,8; KI 0,83; H3BO3 6,2; MnSO4×4H2O 22,3; CoCl2×6Н2О 0,025; CuSO4×5Н2О 0,025; ZnSO4×7H2O 8,6; Na2MoO4×2Н2О 0,25; тиамин-HCl 0,5-1,5; пиридоксин-HCl 0,4-0,6; никотиновая кислота 0,4-0,6; сахароза 30000; агар-агар 10000; НУК 1-3; 6-БАП 0,1-1; вода дистиллированная - остальное.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к трансгенному растению, которое имеет устойчивость к совке травяной (FAW; Spodoptera frugiperda), содержащему ДНК, кодирующую белок Cry1Ca, и ДНК, кодирующую белок Cry1Fa, его семени, а также к способу предотвращения вырабатывания у насекомого совки травяной резистентности к белкам Cry1Ca и Cry1Fa с его использованием.

Изобретение относится к генной инженерии. Описан способ доставки нуклеиновой кислоты в митохондрию и генетической модификации клетки, включающий воздействие на клетку композицией, содержащей по меньшей мере одну нуклеиновую кислоту и по меньшей мере один органоидно-направленный наноноситель, где наноноситель доставляет по меньшей мере одну нуклеиновую кислоту сквозь клеточную мембрану в митохондрию.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к семени гибридного культурного салата (Lactuca sativa), которое обладает генотипом мужской стерильности, обеспечиваемым геном стерильности Ms7, а также к способу его получения, растению гибридного культурного салата, которое обладает гетерозиготным генотипом мужской стерильности, и к клетке растения гибридного культурного салата, которая обладает гетерозиготным генотипом мужской стерильности.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к трансгенному растению осины со следующими признаками повышенной продуктивности - увеличенным выходом биомассы, листьями большего размера, увеличенной активностью глутаминсинтетазы и повышенной эффективностью использования азота, а также с модифицированной древесиной по сравнению с нетрансформированным растением осины, содержащему нуклеиновую кислоту, кодирующую глутаминсинтетазу, а также к способу его получения.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к трансгенному растению березы со следующими признаками повышенной продуктивности - увеличенным выходом биомассы, листьями большего размера, увеличенной активностью глутаминсинтетазы и повышенной эффективностью использования азота по сравнению с аналогом дикого типа, содержащему нуклеиновую кислоту, кодирующую глутаминсинтетазу, а также к способу его получения.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к трансгенному растению, которое имеет устойчивость к кукурузному корневому жуку (Diabrotica spp.), содержащему ДНК, кодирующую белок Cry34Ab1, ДНК, кодирующую белок Cry35Ab1 и ДНК, кодирующую белок Cry3Ba1, его семени и клетке, а также к способу замедления развития устойчивости к белкам Cry34Ab1, Cry35Ab1 и Cry3Ba1 у кукурузного корневого жука с его использованием.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу получения лилий, содержащих в лепестках делфинидин. При этом способ включает введение в лилии гена флавоноид-3′,5′-гидроксилазы (F3′5′H) из колокольчиков, введение фрагмента гена флавоноид-3′-гидроксилазы (F3′H) из лилий, введение фрагмента гена дигидрофлавонол 4-редуктазы (DFR) из лилий, синтез делфинидина в результате деятельности введенного гена F3′5′H, с подавлением при этом экспрессии эндогенного гена F3′H, который участвует в синтезе цианидина в лепестках лилий, и получение лилий, которые содержат дельфинидин в лепестках.

Изобретение относится к области биотехнологии растений. Изобретение представляет собой способ сохранения качественных характеристик культуры in vitro некоторых древесных видов растений (лимонник китайский, рододендрон, сирень, береза повислая), включающий размножение микропобегов на искусственных питательных средах, где через 7-10 дней после культивирования в стандартных условиях побеги помещают в условия с температурой 4-8°С и уровнем освещенности 500-1000 люкс на срок до 8 (лимонник китайский, береза повислая) или до 12 месяцев (рододендрон, сирень).
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Изобретение представляет собой способ размножения растений ирги зелеными черенками в условиях искусственного тумана с применением подогрева субстрата, включающий нарезку черенков, предварительную обработку и укоренение, где предварительно, за 2 дня до черенкования, проводят обильный полив маточных растений, нарезают черенки с боковых побегов длиной 10-15 см, с последующей обработкой их водным раствором регулятора роста «Корнерост П» 2 г на литр воды, с экспозицией обработки 16 ч - в полной темноте, а укоренение проводят при относительной влажности воздуха 85%, температуре воздуха 21-24°C и температуре субстрата выше температуры воздуха на 5°C в кассетах с ячейками, наполненными субстратом, который состоит из нейтрального торфа и песка в соотношении 2:1, причем каждый обработанный черенок помещают в отдельную ячейку на глубину 3,5-4,5 см, после высадки проводят двукратную обработку черенков Фитоспорином-М, ПС.

Изобретение относится к области лесного хозяйства, в частности к лесной селекции. Способ заключается в том, что для выращивания ели финской Picea×fennica (Regel) Kom.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к молекулярному маркеру типа RBIP для идентификации растений гороха Pisum sativum L., несущих аллель гена гороха PsMLO1. Также изобретение относится к применению вышеуказанного маркера для использования в селекции растений гороха, устойчивых к мучнистой росе.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу отбора образцов подсолнечника с высокой продуктивностью, предусматривающему: отбор растительных и почвенных проб, определение с их помощью запасов почвенной влаги горизонта почвы 0-100 см, площади листовой поверхности, содержания сухого вещества в растениях подсолнечника, расхода влаги растениями за учетный период и чистой продуктивности фотосинтеза, определение коэффициента расхода почвенной влаги на единицу чистой продуктивности фотосинтеза, а также отбор высокопродуктивных образцов растения подсолнечника.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Изобретение представляет собой способ определения урожайных свойств семян пшеницы, включающий проращивание семян, удаление не проросших, загнивших и дефектных проростков, расчет средней длины ростков и корешков, подсчет коэффициента симметрии, где дополнительно определяют среднее количество корешков проросших семян, а коэффициент симметрии подсчитывают по формуле где Lрост.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Изобретение представляет собой способ отбора in vitro кислотоустойчивых генотипов клевера лугового, включающий культивирование морфогенной культуры клевера лугового на питательной среде Гамборга В5, где морфогенную культуру получают путем проращивания семян и культивированием полученных проростков на питательной агаризованной среде Гамборга В5 с 2,0 мг/л 6-бензиламинопурина и 100 мг/л Al3+ при субкультивировании на среду того же состава, но без добавления Al3+ эпикотилей проростков, образовавших корешки не менее 4-5 мм на селективной среде с 100 мг/л Al3+, при этом в качестве кислотоустойчивых растений клевера лугового отбирают растения с длиной корней не менее 50 мм.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Изобретение представляет собой способ маркирования сортов-популяций люцерны, включающий при скрещивании родительских пар удаление верхней части паруса распустившегося цветка, осуществление искусственного триппинга, помещение соцветия в гипотонический водный раствор и нанесение пыльцы после просыхания рыльца пестика, где в качестве отцовской формы используют донор маркерных признаков (аномальных для люцерны типов соцветий - сложная кисть и «цветная капуста») с отличающейся от материнской формы окраской лепестков венчика, последующим отбором в F1 растений с окраской лепестков материнской формы, созданием из них замаркированной гибридной популяции, у которой частота растений с аномальным типом соцветий достаточна для визуального выявления при апробации.

Изобретение относится к области селекции и семеноводства, а также к лесному хозяйству. Способ включает двухэтапный отбор при проведении изреживаний.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к семеноводству. В способе проводят многоразовые сборы недозревших плодов на стадии технической зрелости с последующим хранением и доведением семян в плодах до достижения ими посевных кондиций и приобретения структурой мякоти плодов качеств, облегчающих процесс отделения семян.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Изобретение представляет собой способ отбора зимостойких растений озимой пшеницы в климатических условиях Приморского края, включающий посев, выращивание, отбор образцов, их оценку по селекционно-хозяйственным признакам, где отбор образцов осуществляют в фазу восковой спелости семян, причем в качестве зимостойких отбирают среднерослые растения - 81-110 см с красноватой окраской стеблей, а оценку признаков проводят по содержанию флавоноидов, причем в качестве зимостойких отбирают растения с содержанием флавоноидов более 8 мг/г и может быть использовано в работах по селекции озимой пшеницы и предназначено для создания зимостойких сортов этой культуры.
Наверх