Wykorzystanie markerów molekularnych do wprowadzania genów odporności na rdzę brunatną (Puccinia recondita f. sp. tritici) i mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis f. sp. tritici) do pszenicy ozimej
Aleksandra Pietrusińska
a.pietrusinska@ihar.edu.plPracownia Genetyki Stosowanej, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Radzików (Poland)
Abstrakt
Wykorzystując selekcję wspomaganą markerami molekularnymi do odmiany pszenicy Lexus wprowadzono geny odporności Lr41 na rdzę brunatną oraz Pm21 na mączniaka prawdziwego. Jako źródło odporności na rdzę brunatną w badaniach wykorzystano heksaploidalną linię WGRC10, warunkowaną dominującym genem Lr41 pochodzącym z diploidalnej dzikiej pszenicy Triticum tauschii (syn. Aegilops squarrosa). Jako źródło odporności na mączniaka prawdziwego w badaniach zastosowano linię translokacyjną 6VS/6AL Yangmai 5 z dominującym genem Pm21 pochodzącym od Dasypyrum villosum (syn. Haynaldia villosa). Do identyfikacji genu Lr41 wykorzystano pięć markerów mikrosatelitarnych SSR: Gdm35, Barc124, Gwm261, Gwm296 oraz Gwm210. Natomiast w celu wyselekcjonowania obiektów roślinnych posiadających gen Pm21 posłużono się dwoma markerami SCAR (SCAR1250, SCAR1400) oraz markerem NAU/xibao. Ponadto, dla pierwszego pokolenia populacji mieszańcowej, za pomocą markerów AFLP, losowo rozproszonych w genomie pszenicy, oszacowano procentową zawartość genomu rodzica wypierającego (selekcja tła genetycznego). Dodatkowo w drugim oraz w trzecim pokoleniu populacji mieszańcowej do oceny reakcji na zakażenie przez P. recondita f. sp. tritici i B. graminis f. sp. tritici użyto jednozarodnikowych izolatów, wirulentnych do odmiany Lexus, natomiast awirulentnych do linii odpowiednio z genem Lr41 i Pm21. Przeprowadzona selekcja wspomagana markerami oraz selekcja fenotypowa pozwoliły na uzyskanie linii homozygotycznych pod względem odporności na oba patogeny.
Instytucje finansujące
Słowa kluczowe:
Blumeria graminis, Puccinia recondita, Lr41, Pm21, piramidowanie genówBibliografia
Bennett F. G. A. 1984. Resistance to powdery mildew in wheat: A review of its use in agriculture and breeding programmers. Plant. Pathol. 33: 279 — 300.
Google Scholar
Cao A. Z., Wang X. E., Chen Y.P., Zou X.W., Chen P. D. 2006. A sequence-specific PCR marker linked with Pm21 distinguishes chromosomes 6AS, 6BS, 6DS of Triticum aestivum and 6VS of Haynaldia villosa. Plant Breed. 125: 201 — 205.
Google Scholar
Chełkowski J., Koczyka G. 2005 a. Genomika i bioinformatyka roślin. Rozprawy i Monografie. IGR PAN, Poznań, str. 139 — 157.
Google Scholar
Chełkowski J., Stępień Ł., Strzembicka A. 2005 b. Ocena podatności pszenicy ozimej na rdzę brunatną oraz poszukiwanie źródeł odporności. Acta Agrobotanica 58 (1): 143 — 152.
Google Scholar
Chen S., Xu C. G., Lin X. H., Zhang Q. 2001. Improving bacterial blight resistance of `6078', an elite restorer line of hybrid rice, by molecular marker-assisted selection. Plant Breed. 120: 133 — 137.
Google Scholar
Chen X. M., Luo Y. H., Xia X. C., Xia L. Q., Chen X., Ren Z. L., He Z. H., Jia J. Z. 2005. Chromosomal location of powdery mildew resistance gene Pm16 in wheat using SSR marker analysis. Plant Breed. 124: 225 — 228.
Google Scholar
Czembor H. J. 2008. Odporność na mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis f. sp. hordei) odmian jęczmienia włączonych do badań rejestrowych w Polsce w latach 2004-2006. Biul. IHAR 248: 33 — 42.
Google Scholar
Flor H. H. 1955. Host-parasite interaction in flax rust its genetics and other implications. Phytopathology 45: 680 — 685.
Google Scholar
Górny, A.G. 2004. Zarys Genetyki Zbóż. Tom 1. Jęczmień, pszenica i żyto. Wyd. Instytut Genetyki Roślin PAN, Poznań, str.: 181 — 327.
Google Scholar
Higgins C. M., Hall R. M., Campbell P. R., Dietzgen R.G. 2000. PCR rescue and analysis of transgene sequences directly from crude extracts of transgenic embryos and plants. Plant Molecular Biology Reporter 18: 285a — 285g.
Google Scholar
Hospital F., Chevalet C., Mulsant P. 1992. Using markers in gene introgression breeding programs. Genetics 132: 1199 — 1210.
Google Scholar
http://ses.library.usyd.edu.au/bitstream.
Google Scholar
Huang X. Q., Röder M. S. 2004. Molecular mapping of powdery mildew resistance genes in wheat. Euphytica 137: 203 — 223.
Google Scholar
Kopahnke D., Nachtigall M., Ordon F., Steffenson B. J. 2004. Evaluation and mapping of a leaf rust resistance gene derived from Hordeum vulgare subsp. spontaneous. Czech J. Genet. Plant Breed. 40(3): 86 — 90.
Google Scholar
Kowalczyk K., Hsam S. L. K, Zeller F. J. 1998. Identification of powdery mildew resistance genes in common wheat (Triticum aestivum L. em. Thell.). XI. Cultivars grown in Poland. J. Appl. Genet. 39 (3): 225 — 236.
Google Scholar
Liu J., Liu D., Tao W., Li W., Wang S., Chen P., Cheng S., Gao D. 2000. Molecular marker-facilitated pyramiding of different genes for powdery mildew resistance in wheat. Plant Breed. 119: 21 — 24.
Google Scholar
Liu, Z., Sun, Q., Ni, Z., Yang, T. 1999. Development of SCAR markers linked to the Pm21 gene conferring resistance to powdery mildew in common wheat. Plant Breed. 118: 215 — 219.
Google Scholar
McIntosh R. A., Hart G. E., Devos K. M., Gale M. D., Rogers W. J. 1998. Catalogue of gene symbols for wheat. In: Slinkard A. E. (ed.). Proc. 9th Int. Wheat Genet Symp. 5: 13 — 72. Univ. Extension Press. University of Saskatchewan Saskatoon.
Google Scholar
McIntosh R. A., Wellings C. R., Park R. F. 1995. Wheat Rust: an atlas of resistance genes. CSIRO, Australia, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands.
Google Scholar
Mesterházy Á., Bartoš P., Goyeau H. 2000. European virulence survey for leaf rust in wheat. Agronomie 20: 793 — 804.
Google Scholar
Perugini L. D., Murphy J. P., Marshall D., Brown-Guedira G. 2008. Pm37, a new broadly effective powdery mildew resistance gene from Triticum timopheevii. Theor. Appl. Genet. 116: 417 — 425.
Google Scholar
Pestsova, E., Ganal, M.W., Röder, M.S. 2000. Isolation and mapping of microsatellite markers specific for the D genome of bread wheat. Genome 43: 689 — 697.
Google Scholar
Ribaut, J.M., Hoisington, D. 1998. Marker-assisted selection: new tools and strategies. Trends in Plant Science 3(6): 236 — 239.
Google Scholar
Röder M. S., Korzun V., Wendehake K., Plaschke J., Tixier M.H., Leroy, P., Ganal M.W. 1998. A microsatellite map of wheat. Genetics 149: 2007 — 2023.
Google Scholar
Servin B., Hospital F. 2002. Optimal positioning of markers to control genetic background in Marker Assisted Backcrossing. The Journal of Heredity 93(3): 214 — 217.
Google Scholar
Shamanin V., Morgounov A. 2009. Spring wheat breeding in western Siberia for resistance to leaf and stem rust. 12th International Cereal Rust and Powdery Mildews Conference, October 13–16, Antalya — Turkey. Abstract Book, str. 82.
Google Scholar
Singh S., Franks C. D., Huang L., Brown-Guedira G. L., Marshall D. S., Gill B. S. 2004. Lr41, Lr39, and a leaf rust resistance gene from Aegilops cylindrica may be allelic and are located on wheat chromosome 2DS. Theor. Appl. Genet. 108: 586 — 591.
Google Scholar
Somers D. J., Isaac P., Edwards K. 2004. A high-density microsatellite consensus map for bread wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet. 109: 1105 — 1114.
Google Scholar
Song Q.J., Shi J.R., Singh S., Fickus E.W., Costa J. M., Lewis J., Gill B.S., Ward R., Cregan P. B. 2005. Development and mapping of microsatellite (SSR) markers in wheat. Theor. Appl. Genet. 110: 550 — 560.
Google Scholar
Sun, X., Bai, G., Carver, B.F. 2009. Molecular markers for wheat leaf rust resistance gene Lr41. Mol Breeding 23: 311 — 321.
Google Scholar
Tanskley S. D., Young, N. D., Paterson A. H., Bonierbaale M. W. 1989. RFLP mapping in plant breeding: new tools and old science. Biotechnology 7: 257 — 264.
Google Scholar
Tyrka, M., Chełkowski, J. 2003. Enhancing the resistance of triticale by using genes from wheat and rye. J. Appl. Genet. 45(3): 283 — 295.
Google Scholar
Vos P., Hogers R., Bleeker M., Reijans M., Lee T., Hornes M., Frijters A., Pot J., Peleman J., Kuiper M., Zabeau M. 1995. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting. Nucleic Acids Research 23(21): 4407 — 4414.
Google Scholar
Woźniak-Strzembicka, A. 2003. Wirulencja populacji Puccinia recondita f. sp. tritici w Polsce w latach 1998–2001. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 230: 109 — 117.
Google Scholar
www.pin.org.pl.
Google Scholar
Xue, F., Duan, X., Zhai, W., Zhou, Y., Ji, W. 2009. Microsatellite mapping of the powdery mildew resistance gene in two Chinese landraces of wheat (Triticum aestivum L. em. Thell) Mazhamai and Xiaobaidong. 12th International Cereal Rust and Powdery Mildews Conference, October 13-16, Antalya — Turcja. Abstract Book.
Google Scholar
Yildirim A., Sakin M., Karadag Y., Gokmen S., Kandemir N., Akkaya M. S., Yildirim F. 2004. Genetic marker mediated transfer of an alien gene, Pm21, into wheat conferring resistance to powdery mildew. Biotechnol. & Biotechnol. Eq. 18(2): 15 — 19.
Google Scholar
Autorzy
Aleksandra Pietrusińskaa.pietrusinska@ihar.edu.pl
Pracownia Genetyki Stosowanej, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Radzików Poland
Statystyki
Abstract views: 73PDF downloads: 59
Licencja
Prawa autorskie (c) 2010 Aleksandra Pietrusińska
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
Inne teksty tego samego autora
- Aleksandra Pietrusińska, Monika Żurek, Dariusz Mańkowski, Poszukiwanie źródeł odporności na stresy biotyczne w dawnych odmianach i populacjach miejscowych pszenic i pszenżyta , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 287 (2019): Wydanie specjalne
- Dr Aleksandra Pietrusińska , Efektywność piramidowania genów odporności na mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis f.sp. tritici) i rdzę brunatną (Puccinia triticina) w pszenicy ozimej , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 286 (2019): Wydanie specjalne
- Prof. dr hab. Jerzy Czembor , Aleksandra Pietrusińska, Kinga Smolińska, Współdziałanie odporności na mączniaka (Blumeria graminis f.sp. hordei) warunkowanej genem mlo z wartością cech gospodarczych jęczmienia ozimego , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 286 (2019): Wydanie specjalne
- Aleksandra Pietrusińska, Jerzy H. Czembor, Struktura wirulencji populacji Blumeria graminis f. sp. tritici występującej na terenie Polski w latach 2012–2013 , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 274 (2014): Wydanie regularne
- Aleksandra Pietrusińska, Jerzy H. Czembor, Piramidyzacja genów — powszechne narzędzie używane w programach hodowlanych , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 278 (2015): Wydanie regularne
- Aleksandra Pietrusińska, Monika Żurek, Wpływ mączniaka prawdziwego zbóż i traw na uprawy pszenicy w kontekście zmian klimatu , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 301 (2024): Wydanie regularne
- Jerzy H. Czembor, Aleksandra Pietrusińska, Urszula Piechota, Hordeum bulbosum — jako źródło efektywnej odporności na rdzę karłową jęczmienia , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 281 (2017): Wydanie regularne
- Jerzy H. Czembor, Olga Doraczyńska, Aleksandra Pietrusińska, Henryk J. Czembor, Odporność na mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis f. sp. hordei) odmian jęczmienia włączonych do badań rejestrowych w Polsce w roku 2012 , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 268 (2013): Wydanie regularne
- Jerzy H. Czembor, Aleksandra Pietrusińska, Henryk Czembor, Odporność na mączniaka prawdziwego zbóż i traw (Blumeria graminis f. sp. hordei) odmian jęczmienia włączonych do badań rejestrowych w Polsce w roku 2013 , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 280 (2016): Wydanie regularne
- Henryk J. Czembor, Jerzy H. Czembor, Aleksandra Pietrusińska, Olga Domeradzka, Odporność na mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis f.sp. hordei) odmian jęczmienia włączonych do badań rejestrowych w Polsce w roku 2010 , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 260/261 (2011): Wydanie regularne