Comparative analysis of the features of wild species within the genus Secale for widening genetic variability to be utilized in breeding

Anna Ćwiklińska

anna-cwiklinska@wp.pl
Katedra Genetyki i Hodowli Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu (Poland)

Zbigniew Broda


Katedra Genetyki i Hodowli Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu (Poland)

Jan Bocianowski


Katedra Metod Matematycznych i Statystycznych, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu (Poland)

Abstract

The aim of the research was to analyze some characteristics of flowering biology of 12 wild species and subspecies of rye as potential candidates to be used in crossing programmes for species of the genus Secale. Time and length of the flowering and heading periods were determined. Moreover, the following seven yield components were characterized: number of spikes per plant, number of stalks per plant, number of spikelets per spike, number of grains per spike, spike density, spike length and viability of pollen grains. Secale cereale ssp. cereale cv. Walet was used as a reference species. Variability of phenotypic features was assessed using RAPD molecular markers. Evaluation of the DNA polymorphism made possible to measure genetic similarity. The wild Secale species and subspecies under study began flowering at different dates, between May 18th (S. c. ssp. ancestrale) and June 16th (S. strictum ssp. kuprijanovii). The wild species greatly differed from the cultivar Walet in the number of spikelets per spike and in the number of grains per spike. Based on the rates of genetic similarity, the species and subspecies were classified into three groups: I. range from 57% (similarity between S. c. ssp. cereale and S. s. ssp. ciliatoglume) to 68% (S. c. ssp. cereale and S. sylvestre), II. 55% (S. c. ssp. dighoricum 17785 and S. c. ssp segetale), III. range from 43% (S. c. ssp. dighoricum 5687 and S. c. ssp. ancestrale) to 82% (S. vavilovii and S. c. ssp. dighoricum 5687).

 

Keywords:

RAPD, Secale sp., flowering biology

Broda Z. 2004. Przyszłość hodowli roślin w diagnostyce molekularnej. Hod. Rośl. Nasien. 2: 16 —18.
Google Scholar

Chikmawati T., Skowmand B., Gustafson J. P. 2005. Phylogenetic relationships among Secale species revealed by amplified fragment length polymorphisms. Genome 48: 792 — 801.
Google Scholar

Chrząstek M. 2006. Ocena zróżnicowania genetycznego polskich odmian owsa (Avena sativa L.) Acta Agrophysica 8 (2): 319 — 326.
Google Scholar

Dopka D. 2004. Ocena zróżnicowanej uprawy przedsiewnej na przykładzie pszenżyta ozimego a plonowanie i zmiany składowych plonu. Annales UMCS Sec. E 59 (4): 2015 — 2022.
Google Scholar

Dubas A. 1997. Szczegółowa uprawa roślin rolniczych. Wydawnictwo AR Poznań.
Google Scholar

Galek R. 2003. Analiza zmienności cech struktury plonu w kolekcji żyta jarego. Biul. IHAR 226/227/2: 79 — 84.
Google Scholar

Gupta P. K. 2002. Molecular markers and QTL analysis in crop plants. Current Science 83, 2, 25: 113 — 114.
Google Scholar

Hastie T. J., Tibshirani R. J. 1990. Generalized Additive Models. Chapman and Hall, London.
Google Scholar

Irzykowska L., Bocianowski J. 2008. Genetic variation pathogenicity and mycelial growth rate differentiation between Gaeumannomyces graminis var. tritici isolates derived from winter and spring wheat. Ann. Appl. Biol. 152: 369 — 375.
Google Scholar

Jasińska Z., Kotecki A. 1999. Szczegółowa uprawa roślin. Tom 1: 131 — 153.
Google Scholar

Liu Z. W. 1994. Genetic relationships and variation among ecotypes of seashore paspalum (Paspalum vaginatum) determined by random amplified polymorphic DNA markers. Genome 37: 1011 — 1017.
Google Scholar

Kobylansky V. D. 1987. Studies of rye and their relations to aspects of breeding. Vestn. Selsch. Nauki 111: 35 — 41.
Google Scholar

Kociuba W., Kramek A. 2004. Analiza niektórych właściwości biologii kwitnienia pszenżyta przydatnych dla hodowli i reprodukcji odmian. Annales UMCS Sec. E, 59, 1: 115 — 122.
Google Scholar

Koczowska I. 1977. Badania nad otrzymaniem materiałów wyjściowych żyta ozimego do hodowli odmian plennych, odpornych na wyleganie i pleśń śniegową. I. Zmienność i odziedziczalność ważniejszych cech mieszańców żyta ozimego. Zesz. Nauk. ART Olsztyn 19: 3 — 43.
Google Scholar

Korwin-Kossakowska A. 2006. Badanie polimorfizmu wybranych genów i poszukiwanie ich powiązań z cechami reprodukcyjnymi loch. Medycyna Wet. 62(4): 468 — 470.
Google Scholar

Kubicka H. 2004. Zarys genetyki zbóż. Tom 1, IGR PAN: 331 — 423.
Google Scholar

Kubicka H. 2006. Gromadzenie i ocena zasobów genowych żyta. Biul. IHAR 240/241: 141 — 149.
Google Scholar

Łapiński M. 1977. Wstępne wyniki badań nad krzyżówkami oddalonymi z rodzaju Secale. Pr. Zesp. Hod. Żyta w 1975 r. IHAR Radzików: 89 — 95.
Google Scholar

Ma R., Yli-Matila T., Pulli S. 2004. Phylogenetic relationships among genotypes of worldwide collection of spring and winter ryes (Secale cereale L.) determined by RAPD-PCR markers. Hereditas 140: 210 — 221.
Google Scholar

Mackiewicz-Karolczak D., Broda Z. 2002. Ocena efektywności krzyżowań międzygatunkowych w rodzaju Secale. Biul. IHAR 221: 73 — 82.
Google Scholar

Mackiewicz D., Broda Z. 2004. Ocena przydatności hodowlanej mieszańców żyta uprawnego Secale cereale L. z dzikimi gatunkami z rodzaju Secale” Biul. IHAR 231: 265 — 277.
Google Scholar

Masojć P. 2002. The application of molecular markers in the process of selection. Cell. Mol. Biol. Lett. 7, 499 — 509.
Google Scholar

Matos M., Pinoto Carnide O., Benito C. 2001. Phylogenetic relationships among Portuguese rye based on izoenzyme, RAPD and ISSR markers. Hereditas 134: 299 — 236.
Google Scholar

Miano D. W. 2008. Identification of molecular markers associated with sweet potato resistance to sweet potato virus disease in Kenya. Euphytica 160: 15 — 24.
Google Scholar

Mudra K. 1979. Szczegółowa hodowla roślin. PWRiL, Warszawa.
Google Scholar

Nei M., Li W. 1979. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76: 5256 — 5273.
Google Scholar

Payne R., Murrey D., Harding S., Baird D., Soutou D., Lane P. 2003. GenStat for Windows (7th edition) – Introduction. VSN International, Oxford, England.
Google Scholar

Plarre W. 1979. Szczegółowa hodowla roślin. PWRiL, Warszawa: 254 — 264.
Google Scholar

Roy J. K. 2006. Association analysis of agronomical important traits using SSR, SAMPL and AFLP markers in bread wheat. Current Science, 90, 5, 10: 683 — 689.
Google Scholar

Ruebenbauer T. 1975. Podstawowe problemy genetyki zbóż. Post. Nauk Rol. 2: 3 — 4.
Google Scholar

Ruebenbauer T. 1971. Szczegółowa hodowla roślin. PWRiL, Warszawa: 65 — 75.
Google Scholar

Rzepka D. 1988. Przydatność międzygatunkowych mieszańców żyta (Secale sp.) w hodowli odmian odpornych na mączniaka (Erysiphe graminis DC. f. sp. secalis Marchal). Hod. Rośl. Aklim 3/ 4: 39 — 48.
Google Scholar

Rzepka D. 1993. Badania nad mieszańcami S. cereale × S. vavilovii Gross. w aspekcie ich przydatności do hodowli odmian odpornych na porastanie. Część I: Ocena odporności na porastanie mieszańców międzygatunkowych żyta. Hod. Rośl. Aklim. 37 (6/5): 69 — 79.
Google Scholar

Rzepka-Plevnes D. 1995. Możliwość wykorzystania mieszańców międzygatunkowych żyta w hodowli odmian plennych i odpornych na mączniaka prawdziwego (Erysiphe graminis DC. f. sp. secalis Marchal). Hod. Rośl. Aklim. 39 (6): 68 — 80
Google Scholar

Sari-Gorla M. 1996. Identification of genetic factors for alachlor tolerance in maize by molecular markers analysis. Mol. Gen. Genet. 251: 551 — 555.
Google Scholar

Shang H. Y. 2006. Genetic diversity and polygenetic relationship in the rye genus Secale L. (rye) based on Secale cereale microsatellite markers. Gen. Mol. Biol. 29, 4: 685 — 691.
Google Scholar

Sztuba-Solińska J. 2005. Systemy markerów molekularnych i ich zastosowanie w hodowli roślin. Kosmos - Problemy Nauk Biologicznych 54: 227 — 239.
Google Scholar

Szwed-Urbaś K, Segit Z. 2004. Charakterystyka wybranych cech ilościowych u mieszańców pszenicy twardej. Annales UMCS Sec. E, 59, 1: 101 — 113.
Google Scholar

Tarkowski C. 1983. Biologia żyta. PWN, Warszawa.
Google Scholar

Thompson D., Henry R. 1995. Single step protocol for preparation of plant tissue for analysis by PCR. Biotechniques 19: 394 — 400.
Google Scholar

Węgrzyn S. 1988. Synteza i wyodrębnianie materiałów wyjściowych dla hodowli zbóż. Zesz. Probl. IHAR Radzików: 33 — 40.
Google Scholar

Williams J. G., Kubelik A. R. Livak K. J., Rafalski J. A., Tingey S. V. 1990. Lival K DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers. Nucleic Acids Res. 18: 6531 — 6535.
Google Scholar

Wolski T. 1983. Kierunki hodowli oraz metody oceny żyta. Biologia żyta. Tarkowski Cz. (red) PWN Warszaw: 153 — 185.
Google Scholar

Zadoks J. C., Chang T. T., Konzak C. F. 1974. Decimal code for growth stages of cereals. Weed. Res. 14: 415 — 431.
Google Scholar


Published
2009-06-30

Cited by

Ćwiklińska, A., Broda, Z. and Bocianowski, J. (2009) “Comparative analysis of the features of wild species within the genus Secale for widening genetic variability to be utilized in breeding”, Bulletin of Plant Breeding and Acclimatization Institute, (252), pp. 119–137. doi: 10.37317/biul-2009-0061.

Authors

Anna Ćwiklińska 
anna-cwiklinska@wp.pl
Katedra Genetyki i Hodowli Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Poland

Authors

Zbigniew Broda 

Katedra Genetyki i Hodowli Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Poland

Authors

Jan Bocianowski 

Katedra Metod Matematycznych i Statystycznych, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Poland

Statistics

Abstract views: 59
PDF downloads: 37


License

Copyright (c) 2009 Anna Ćwiklińska, Zbigniew Broda, Jan Bocianowski

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Upon submitting the article, the Authors grant the Publisher a non-exclusive and free license to use the article for an indefinite period of time throughout the world in the following fields of use:

  1. Production and reproduction of copies of the article using a specific technique, including printing and digital technology.
  2. Placing on the market, lending or renting the original or copies of the article.
  3. Public performance, exhibition, display, reproduction, broadcasting and re-broadcasting, as well as making the article publicly available in such a way that everyone can access it at a place and time of their choice.
  4. Including the article in a collective work.
  5. Uploading an article in electronic form to electronic platforms or otherwise introducing an article in electronic form to the Internet or other network.
  6. Dissemination of the article in electronic form on the Internet or other network, in collective work as well as independently.
  7. Making the article available in an electronic version in such a way that everyone can access it at a place and time of their choice, in particular via the Internet.

Authors by sending a request for publication:

  1. They consent to the publication of the article in the journal,
  2. They agree to give the publication a DOI (Digital Object Identifier),
  3. They undertake to comply with the publishing house's code of ethics in accordance with the guidelines of the Committee on Publication Ethics (COPE), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
  4. They consent to the articles being made available in electronic form under the CC BY-SA 4.0 license, in open access,
  5. They agree to send article metadata to commercial and non-commercial journal indexing databases.

Most read articles by the same author(s)

<< < 1 2 3 4 > >>