CC BY
8«Эколого-генетические основы современных агротехнологий». СПб, 27-29 апреля 2016 г.
23
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 22-23
CHARACTERIZATION OF WHEAT ACCESSIONS FROM VIR COLLECTION
TO IMPORTANT LEAF DISEASES O.A. Baranova1, N.M. Kovalenko1, A.G. Khakimova2, O.P. Mitrofanova2
'All-Russian Institute of Plant Protection, info@vizr.spb.ru 2N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources, vir@vir.nw.ru
The purpose of this work was evaluation of wheat accessions from the VIR collection on resistance to tan spot, spot blotch, stem and leaf rust. Among 94 evaluated accessions 45 are resistant to stem rust, 11 - to leaf rust, 41 - to tan spot, and KS92WGRC19 (k-65395, USA) is medium resistant to the spot blotch. There are identified accessions with multiple disease resistance. The cultivars Podolyanka, Madyarka, Amigo and line KS92WGRC16 are resistant to leaf and stem rust and tan spot. The cultivars Nurlu 99, Saba and Tut are resistant to stem rust and tan spot, KS96WGRC39 and Yumar are resistant to leaf and stem rusts, and Myronivka Rannostigla is resistant to tan spot and spot blotch. The accessions which were defined as resistant may be recommended as starting material for wheat breeding programs.
УДК: 582.572.225
ПОИСК АДАПТИВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ, СВЯЗАННЫХ С УСТОЙЧИВОСТЬЮ К ОБИТАНИЮ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГОРИЙ: ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЕ СЕКВЕНИРОВАНИЕ И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ХЛОРОПЛАСТНЫХ ГЕНОМОВ ИЗ НЕСКОЛЬКИХ ВИДОВ РОДА ALLIUM
М.С. Беленикин, А.А. Криницына, М.Д. Логачева, С.В. Купцов, А.С. Сперанская
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия, hanna.s.939@gmail.com
В настоящей работе описаны результаты экстракции хлоропластной ДНК (хпДНК), высокопроизводительного секвенирования и сборки генома хлоропласта видов рода Allium: A. elatum Regel., A. obliquum L., A. paradoxum (М. Bieb.) G. Don. Сравнительный анализ хпДНК этих видов и A. cepa L. позволяет лучше понять дивергенцию рода Allium. В частности, сравнение сиквенсов хпДНК выявило предполагаемые функционально значимые вставки в гене ycf3 A. elatum и A. paradoxum, а также потерю гена infA в хпДНК A. elatum.
Ключевые слова: Allium, адаптивная эволюция, хлоропластный геном, сравнительный анализ.
Род Allium L. (Alliaceae) является одним из крупнейших родов мировой флоры. Его представители произрастают в Северном полушарии, среди них довольно большое количество редких и эндемичных видов. Наличие экономически важных растений этого рода объясняет необходимость исследований их диких родичей, в том числе, приспособившихся в процессе эволюции к выживанию в неблагоприятных для сельскохозяйственной деятельности условиях, например, подверженных воздействию повышенной дозировки УФ излучения, недостаточного увлажнения, резким перепадам суточных температур.
В настоящей работе мы провели сравнительный анализ последовательностей хлоропластных (хп) геномов четырех видов рода Allium, отличающихся в природе ареалом и экологическими условиями обитания: A. cepa L., A. elatum Regel. (syn. A. macleanii Baker.), A. obliquum L. и A. paradoxum (М. Bieb.) G. Don. Целью работы являлся поиск нуклеотидных полиморфизмов или перестроек, отражающих эволюционную адаптацию вида к особенностям занимаемой им экологической ниши. Последовательности хпДНК посевного лука A. cepa L. были ранее установлены в работе von Kohn et al., 2013 и представлены в базе данных RefSeq. Мы произвели выделение хпДНК, высокопроизводительное секвенирование и сборку последовательностей хп геномов A. elatum, A. obliquum и A. paradoxum.
A. elatum высокогорный вид, обитающий в безлесных долинах с выраженным сухим летним периодом. Этот вид произрастает в Центральной Азии, Пакистане, Афганистане, западном Непале и северо-западной Индии (Кашмир, Уттар-Прадеш).
A. obliquum обитает на относительно влажных луго-во-степных участках и в редколесьях лесостепного типа. Произрастает на западе Монголии, северо-западе Китая, Средней Азии, Монголии, Закарпатской Украине, Венгрии, южной части Западной Сибири, на Алтае, на Урале, юго-западном Предуралье и на юге европейской части России.
A. paradoxum обитает в нижнем ярусе сезонно-влаж-ных листопадных лесов нижнего и среднего горного пояса, в особенности на влажной почве вдоль временных водотоков, избегает открытых мест. Широко распространен в Западной Европе и части Азии.
Нами получена информация о полных последовательностях хп-геномов видов A. obliquum, длина которой составила 153049 п.о, а также о 90 % последовательностей хп-геномов видов A. elatum и A. paradoxum. Сравнительный анализ последовательностей исследованных видов и A. cepa показал, что в хп-геноме A. elatum содержится значительное количество инсерций/делеций (107-702 п.о.), локализованных в межгенных спейсерах. В хп-геноме A. obliquum также имеется ряд заметных делеций в межген-
24
Вестник защиты растений 3(89) - 2016. Материалы международной конференции
ных спеисерах, однако их локализация, как правило, не совпадает. Эти результаты соответствуют данными систематики, т.к. перечисленные виды относятся к различным подродам: A. elatum - подрод Melanocrommyum (Webb et Berth.) Rouy, A. obliquum - подрод Polyprason Radic по классификации N. Friesen с соавт. [2006, цит. по Серегин, 2007]. Вероятнее всего, инсеции/делеции в в межгенных спеИсерах не связаны с особенностями экологии произрастания видов и отражают лишь их независимую эволюцию. Наибольшие отличия были обнаружены в хп-геноме A. paradoxum: найден ряд существенных структурных отличии (в том числе, делеции с суммарным размером около 3 500 п.н.), локализованных, в основном, в пределах одного участка генома размером около 10 000 п.н.
В хп-геноме A. elatum обнаружена делеция гена infA, кодирующего фактор инициации трансляции 1. Большинство (но не все) изученные виды покрытосеменных несут функциональный ген infA в хп-геноме. Существует предположение, что наличие мутаций в этом гене может быть ассоциировано с формированием мутантного (хлорофилл-недостаточного) фенотипа, в частности у ячменя [Landau et al., 2007]. При этом, на примере нескольких видов показано, что отсутствие функционирующего гена
Библиографический Серегин А.П. Род Allium L. (Alliaceae) во флоре восточной Европы. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Москва: 2007. 27 с. von Kohn С., Kielkowska A., Havey M.J. Sequencing and annotation of the chloroplast DNAs and identification of polymorphisms distinguishing normal male-fertile and male-sterile cytoplasms of onion. // Genome, 2013. V. 56. P. 737-742.
infA в хп-геноме может компенсироваться экспрессией его копии в ядерном геноме.
У двух видов, A. elatum и A. paradoxum, были найдены инсерции в последовательностях интрона I генов ycf3: 5 п.о. для A. elatum и 11 п.о. для A. paradoxum. Ген ycf3 найден в хп-геномах зеленых водорослей и сосудистых растений, кодирует белок, участвующий в сборке белкового ансамбля фотосистемы I и состоит из 3х экзонов, разделенных двумя интронами. Наличие первого интрона необходимо для сплайсинга белка ycf3. На примере мутант-ных растений табака было показано, что делеция первого интрона гена ycf3 приводит у растений, выращиваемых в условиях недостаточной освещенности к образованию мутантного фенотипа (недостаток хлорофилла, отставание в росте) [Petersen, 2011]. В работе Landau et al., 2009 показано, что в ячмене формирование мутатного фенотипа может быть обусловлено двумя точечными мутациями в интроне I гена ycf3, он проявляется при повышенных температурах выращивания, а также зависит от характера освещения. Можно предположить, что обнаруженные инсерции в ycf3 у A. elatum и A. paradoxum могут быть ассоциированы с особенностями его экспрессии при различных условиях произрастания.
список (References)
Landau A, Paleo A.D., Civitillo R., Jaureguialzo M., Prina A.R. Two infA gene mutations independently originated from a mutator genotype in barley // Journal of Heredity, 2007. V. 98. N 3. P. 272-276. Petersen K., Schöttler M.A., Karcher D., Thiele W., Bock R. Elimination of a group II intron from a plastid gene causes a mutant phenotype // Nucleic Acids Res. 2011. V. 39. N 12. P. 5181-5192.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 23-24
THE QUEST FOR EVOLUTIONARY CHANGES IN PLANTS ADAPTED TO HIGH-ALTITUDE HABITATS: THE NEXT-GENERATION SEQUENCING AND COMPARATIVE ANALYSIS OF CHLOROPLAST GENOMES OF SOME ALLIUM SPECIES M.S. Belenikin, A.A. Krinitsina, M.D. Logacheva, C.V. Kuptsov, A.S. Speranskaya
Lomonosov Moscow State University, hanna.s.939@gmail.com
In this study, the chloroplast DNA (cpDNA) extraction, next-generation sequencing sequencing and chloroplast genome assemlyng reported for Allium species: A. elatum Regel., A. obliquum L., A. paradoxum (M. Bieb.) G. Don. Comparative analysis cpDNA of these species to A. cepa L. provides insights to the divergence of chloroplast sequences of Allium species. Comparison of protein-coding regions of cpDNA sequences reveals potentially functional significant insertions in ycf3 of A. elatum and A. paradoxum, and infA gene loss in cpDNA of A. elatum.
УДК 577.19
ЖАСМОНАТ-ИНДУЦИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОБИЛЬНОГО РАНЕВОГО СИГНАЛА РАСТЕНИЯ КАРТОФЕЛЯ МОДУЛИРУЕТ АКТИВНОСТЬ ИНСЕКТИЦИДОВ
Г.В. Беньковская', И.С. Марданшин2
1Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, Уфа, Россия 2Башкирский НИИ сельского хозяйства, Уфа, Россия, bengal2@yandex.ru
Цель: проверка предположения о синергистическом действии на личинок колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata Say) метилжасмоната и ряда химических инсектицидов. Метод: лабораторный эксперимент с введением растворов метилжасмоната в концентрации 110-7М и инсектицидов в диагностических концентрациях (фипронил, дельтаметрин, тиаметоксам) в проводящие пути растений картофеля и содержание на листьях этих растений личинок или яиц колорадского жука вплоть до завершения развития. Результаты: метилжасмонат способен усиливать негативное действие дельтаметрина, полностью подавляя развитие на стадии окукливания, тогда как в сочетании с хорошо известным
