Rys historyczny badań nad cytoplazmatyczno-genową męską sterylnością w kukurydzy (Zea mays L.)
Monika Żurek
m.zurek@ihar.edu.plInstytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy (Poland)
https://orcid.org/0000-0002-4597-7734
Abstrakt
Badania nad zjawiskiem męskiej sterylności w kukurydzy rozpoczęły się w latach 30tych ubiegłego wieku. Od tamtego czasu odnotowano w tej materii wiele osiągnięć, które umożliwiły wytworzenie funkcjonalnego systemu CGMS, z powodzeniem wykorzystywanego w produkcji nasiennej odmian mieszańcowych kukurydzy. W historii badań nad tym zjawiskiem spotykamy również przykłady spektakularnych błędów, wynikających z nadmiernej uniformizacji genetycznej źródeł męskiej sterylności, wykorzystywanych na szeroką skalę w produkcji nasiennej. Niniejsza praca stanowi przegląd historycznych oraz aktualnych doniesień literaturowych dotyczących badań nad cytoplazmatyczno-genową męską sterylnością w kukurydzy.
Słowa kluczowe:
cytoplazmatyczno-genowa męska sterylność, CGMS, Helmintosporium maydis race-TBibliografia
Abidi, I., Ali, G., Dar, Z., Wani, S. H., Dar, S. A., Gazal, A. (2018). Genetic studies on CMS/FR system in maize (Zea mays L.) for hybrid production under temperate climate conditions. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry 7(3):1029-1034
Google Scholar
Adamczyk, J. (2005). Genetyczne podstawy hodowli kukurydzy. W: Górny A. G (red.) Zarys Genetyki Zbóż. Tom 2. Pszenżyto, kukurydza i owies. Wyd. IGR-PAN, Poznań, 279-310
Google Scholar
Alfalahi, A. O., There, R. M., Mohammed, M. A., Abdullah, M. H., Dhannoon, O. M., Hussein, Z. T., Drej, M. M. (2019). Molecular discrimination of maize CMS type and genetic relationship using RAMs markers. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 388 (2019) 012043, DOI: https://orcid.org/10.1088/1755-1315/388/1/012043
Google Scholar
Arakawa, T., Sugaya, H., Katsuyama, T., Honma, Y., Matsui, K., Matsuhira, H., Kuroda, Y., Kitazaki, K., Kubo, T. (2019). How did a duplicated gene copy evolve into a restorer-of-fertility gene in a plant? The case of Oma1. R. Soc. open sci. 6: 190853. DOI: https://doi.org/10.1098/rsos.190853
Google Scholar
Bohra, A., Jhra, U. C., Adhimoolam, P., Bisht, D., Singh, N. P. (2016). Cytoplasmic male sterility (CMS) in hybrid breeding of field crops. Plant Cell Rep, 35: 967-993, DOI: https://orcid.org/10.1007/s00299-016-1949-3
Google Scholar
Burns, H. A. (2017). Southern Corn Leaf Blight: A story worth retelling. Agronomy Journal, 109(4): 1-7
Google Scholar
Darrah, L. L., Zuber, M. S. (1986). 1985 United States farm maize germplasm base and commercial breeding strategies. Crop. Sci. 26: 1109-1113
Google Scholar
Dewey, R.E., Timothy, D.H., Levings, III C.S. (1987). A mitochondrial protein associated with cytoplasmic male sterility in the T cytoplasm of maize. Proc. Natl. acad. Sci. USA, 48, 5374-5378
Google Scholar
Doebley, J., Sisco, P. (1989). On the origin of maize male sterile cytoplasms. It is completely unimportant, that is why it is so interesting. Maize Genet. Coop. Newslt. 6: 147-148
Google Scholar
Duvick, D.N (1959). The use of cytoplasmic male sterility in hybrid seed production. Economic Botany 13(3): 167-195
Google Scholar
Duvick, D.N. (1965). Cytoplasmic pollen sterility in corn. Adv. Genet. 13: 1-56
Google Scholar
Gabay-Laughnan, S., Chase, C.D., Ortega, V.M., Zhao, L. (2004). Molecular-genetic characterization of cms-S restorer-of-fertility alleles identified in Mexican maize and teosinte. Genetics 166: 959-970
Google Scholar
Gabay-Laughnan, S., Kuzmin, E. V., Monroe, J., Roark, L., Newton, K. J. (2009). Characterization of a novel thermosensitive restorer of fertility for cytoplasmic male sterility in maize. Genetics 182(1): 91-103
Google Scholar
Glab, N., Teste, M-A., Slonimski, P. P. (1994). MRG1-1, a dominant allele that confers methomyl resistance in yeast expressing the cytoplasmic male sterility T-urf13 gene from maize. Curr Genet 26: 477-485
Google Scholar
Gregor, P., Matthews, D.E., York, D.W., Earle, E.D., Gracen, V.E. (1978). Southern corn leaf blight disease: studies on mitochondrial biochemistry and ultrastructure. Mycopathologia, 66, DOI: https://doi.org/10.1007/BF00429601
Google Scholar
Hu, Y. M., Tang, J. H., Yang, H., Xie, H. L., Lu, X. M., Niu, J. H., Chen, W. C. (2006). Identification and mapping of Rf-I an inhibitor of the Rf5 restorer gene for Cms-C in maize (Zea mays L.) Theor Appl Genet 113: 357-360
Google Scholar
Ignjatović-Micić, D., Nikolić, A., Mladenović-Drinić, S., Vančetović, J., Lazić-Janćić, V. (2006). Identification of sterile cytoplasm (CMS) in maize by using specific mtDNA primers. Genetika, 38 (3): 227-233
Google Scholar
Karr, D. B., Karr, A. L., Strobel, G. A. (1975). The toxins of Helimntosporium maydis (Race T): A colorimetric determination of the toxins, their appearance in culture and in infected plants. Plant Physiol 55: 727-730
Google Scholar
Kempken, F., Pring, D. (1999). Plant breeding: male sterility in higher plants- fundamentals and applications. W: Esser K., Kadereit J. W., Lüttge U., Runge M. (red), Progress in Botany, vol. 60. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, s.: 139-166
Google Scholar
Kheyr-Pour, A., Gracen, V.E., Everett, H. L. (1981). Genetics of fertility restoration in the c-group of cytoplasmic male sterility in maize. Genetics 98: 379-388
Google Scholar
Kohls, S., Stamp, P., Messmer, R. (2010). Fine-mapping of RF4 a major restorer-of-fertility gene for c-type cytoplasmic male sterility in maize. Bulletin SGPW/SSA, No. 23: 18
Google Scholar
Królikowski, Z. (1963). Badania nad zjawiskiem męskiej niepłodności i liniami przywracającymi płodność u kukurydzy. Biul. IHAR 5-6: 125-130
Google Scholar
Li, J., Zhang, H., Si, X., Tian, Y., Chen, K., Liu, J., Chen, K., Gao, C. (2017). Generation of thermosensitive male-sterile maize by targeted knockout of the ZmTMS5 gene. J. Genet. Genomics, 44: 465-468, DOI:
Google Scholar
https://doi.org/10.1016/j.jgg.2017.02.002
Google Scholar
Liu, F., Cui, X., Horner, H. T., Weiner, H., Schnable, P. S. (2001). Mitochondrial aldehyde dehydrogenase activity is required for male fertility in maize. The Plant Cell, 13: 1063-1078, DOI: https://orcid.org/10.1105/tpc.13.5.1063
Google Scholar
Liu, Z., Peter, S. O., Long, M., Weingartner, U., Stamp, P., Kaeser, O. (2002). A PCR assay for rapid discrimination of sterile cytoplasm types in maize. Crop Sci. 42: 566-569
Google Scholar
Mackenzie, S. (2012). Male sterility and hybrid seed production. W: Altman A., Hasegawa P. M. (red) Plant Biotechnology and Agriculture; Academic Press, str.185-194, ISBN 9780123814661, DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-381466-1.00012-2.
Google Scholar
Rhoads, D. M., Levings, C.S 3rd., Siedow, N. (1995). URF13, a ligand-gated, pore-forming receptor for T-toxin in the inner membrane of cms-T mitochondria. J Bioenerg Biomembr. 27(4):437-45
Google Scholar
Siedow, N., Rhoads, D. M., Ward, G. C., Levings, C. S. 3rd. (1995). The relationship between the mitochondrial gene T-urf13 and fungal pathotoxin sensitivity in maize. Biochim Biophys, 1271(1): 235-40
Google Scholar
Slischuk, G. I., Kozhukhova, N. E., Sivolap, Y. M. (2011). Molecular genetic analysis of maize mitochondrial regions associated with CMS. Tsitologiya I Genetika, 45(3): 15-19
Google Scholar
Small, I. D., Earle, E. D., Escote-Carlson, L. J., Gabay-Laughnan, S., Laughnan, J. R., Leave,r C. J. (1988). A comparison of cytoplasmic revertants to fertility from different CMS-S maize sources. Theor Appl Genet, 76: 609-618
Google Scholar
Sofi, P.A., Rather, A.G., Wani, S. A. (2007). Genetic and molecular basis of cytoplasmic male sterility in maize. Commun. Biometry Crop Sci, 2(1): 49-60
Google Scholar
Sotchenko, V. S., Gorbatcheva, A. G., Kosogorova, N. I. (2007). C-type cytoplasmic male sterility in corn. Russian Agricultural Sciences, 33(2): 83-86, DOI: https://orcid.org/10.3103/S1068367407020048
Google Scholar
Su, A., Song, W., Shi, Z., Zhao, Y., Xing, J., Zhang, R., Li, C., Luo, M., Wang, J., Zhao, J. (2017). Exploring differentially expressed genes associated with fertility instability of S-type cytoplasmic male-sterility in maize by RNA-seq. Journal of Integrative Agriculture, 16(8): 1689-1699
Google Scholar
Tang, J. H., Liu, Z. H., Chen, W. C., Hu, Y. M., Ji, Q. H., Ji, L. Y. (2001). The SSR markers of the main restorer genes for CMS-C cytoplasmic male sterility in maize. Scientica Agricultura Sinica, 34: 592-596
Google Scholar
Tatum, L. A. (1971). Southern corn leaf blight. Science 171: 1113-1116
Google Scholar
Vinod, K. K. (2005). Cytoplasmic genetic male sterility in plants- a molecular perspective. Proceedings of the training programme on “Advances and Acomplishments in Heterosis Breeding”, Tamil Nadau Agricultural University, Coimbatore, India
Google Scholar
Wise, R. P., Bronson, C. R., Schnable, P. S., Horner, H. T. (1999). The Genetics, pathology, and molecular biology of T-cytoplasm male sterility in maize. Botany Publication and Papers, 60.
Google Scholar
Wu, D. Oide, S., Zhang, N., Choi, M. Y., Turgeon, G. (2012). ChLae1 and ChVel1 regulate T-toxin production, virulance, oxidative stress response and development of the maize pathogen Cochliobolus heterostrophus. PLoS Pathogens 8(2): e1002542. DOI: https://orcid.org/10.1371/journal.ppat.1002542
Google Scholar
Yi, H., Zhang, C., Li, Ch., Wang, J., Yu, T., Liu, Y., Cao, M. (2021). Identification and genetic analysis of two maize CMS-T mutants obtained from out-space-flighted seeds. Genet Resour Crop Evol, DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-021-01107-6
Google Scholar
Zhang, Z., Zheng, Y. (2008). Identification of candidate genes associated with fertility restoration in maize S cytoplasmic male sterility. Plant Mol Biol Rep, 26: 60-71 DOI: https://orcid.org/10.1007/s11105-008-0023-x
Google Scholar
Autorzy
Monika Żurekm.zurek@ihar.edu.pl
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy Poland
https://orcid.org/0000-0002-4597-7734
Statystyki
Abstract views: 165PDF downloads: 108
Licencja
Prawa autorskie (c) 2022 Monika Żurek
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
- Monika Żurek, Piotr Ochodzki, Roman Warzecha, Wykorzystanie właściwości allelopatycznych sorga (Sorghum bicolor) w ograniczaniu zachwaszczenia zbóż , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 287 (2019): Wydanie specjalne
- 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
- Monika Żurek, Wpływ cytoplazm męskosterylnych na plonowanie i cechy agronomiczne odmian mieszańcowych kukurydzy , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 299 (2023): Wydanie regularne
- dr Marcin Wit , Piotr Ochodzki , Roman Warzecha , Ada Zawadzka , Monika Żurek , Ewa Mirzwa-Mróz , Emilia Jabłońska , Dorota Bylicka , Józef Adamczyk , Anna Rogacka, Janusz Rogacki , Krzysztof Wójcik , Wojciech Wakuliński , Fusarium temperatum — znaczenie i szkodliwość w uprawie kukurydzy, poszukiwanie i charakterystyka źródeł odporności , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 286 (2019): Wydanie specjalne
- Grzegorz Żurek, Danuta Martyniak, Monika Żurek, Ocena przydatności słomy z wybranych gatunków i odmian zbóż i traw do produkcji słomek do napojów , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 300 (2023): 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
- Aleksandra Pietrusińska-Radzio, Monika Żurek, Wpływ rdzy brunatnej na uprawy pszenicy w kontekście zmian klimatu , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 301 (2024): Wydanie regularne
- Barbara Wiewióra, Grzegorz Żurek, Monika Żurek, Ocena zasiedlenia przez grzyby endofityczne nasion wybranych mieszanek traw pastewnych dostępnych na rynku krajowym , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 256 (2010): Wydanie regularne
- Monika Żurek, Barbara Wiewióra, Grzegorz Żurek, Występowanie grzybów endofitycznych na trwałych użytkach zielonych województwa mazowieckiego , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 256 (2010): Wydanie regularne
- Monika Żurek, Piotr Ochodzki, Barbara Wiewióra, Ocena zawartości ergowaliny w trawach runi wybranych trwałych użytków zielonych na terenie województwa mazowieckiego , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 257/258 (2010): Wydanie regularne