vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2018-3-179-187vir-nw-292Research ArticleГЕНЕТИКА КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙGENETICS OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVESСкрининг образцов местных ячменей на чувствительность к фотопериодуScreening of local barley accessions for sensitivity to photoperiodЗвейнекИ. А.ZveynekI. A.

190000 Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, д. 42, 44

42, 44, Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg, 190000

izv-spb1@mail.ruКовалеваО. Н.KovalevaO. N.

190000 Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, д. 42, 44

42, 44, Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg, 190000

o.kovaleva@vir.nw.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation2018100120191793179187Copyright © Звейнек И.А., Ковалева О.Н., 20192019Звейнек И.А., Ковалева О.Н.Zveynek I.A., Kovaleva O.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/292Актуальность

Актуальность. Скороспелость ячменя является важным признаком для повышения урожайности данной культуры, особенно в зонах возделывания, где абиотические факторы являются определяющими. Работа посвящена выявлению гена eam8 у местных образцов ячменя    коллекции генетических ресурсов ВИР. Данное исследование  позволит  выделить источники слабой чувствительности к фотопериоду для использования в селекции.

Материалы и методы

Материалы и методы. В условиях НПБ «Пушкинские и Павловские лаборатории ВИР» Федерального исследовательского центра Всероссийский    Институт    генетических    ресурсов    растений им. Н. И. Вавилова (ВИР, Санкт-Петербург) исследовано 1460 местных образцов ячменя из 26 стран с коротким световым периодом вегетации. Данные страны входят в пять центров разнообразия ячменя:    Абиссинский,    Переднеазиатский, Средиземноморский,    Среднеазиатский,    Новосветский. Эксперименты проводили в климатической камере THERMO 818 (3751). Семена ячменя высевали в кюветы с увлажненной ватой, которые после появления всходов помещали в камеру, где растения находились до стадии второго листа при 10-часовом фотопериоде и температурном режиме с низкой дневной (+8°С) и высокой ночной (+25°С) температурой. Маркерным признаком экспрессии гена eam8 служила желтая окраска проростка. В качестве стандарта использовали два сорта - нечувствительный к фотопериоду сорт 'Mari Svalofs' (к-19354; var. nutans Schubl.; генотип eam8eam8) и реагирующий на короткий день сорт 'Белогорский' (к-22089; var. pallidum Ser., var. ricotense Regel; генотип Eam8Eam8).

Результаты и выводы

Результаты и выводы. В результате фенотипического скрининга выборок образцов ячменя из 26 стран с коротким фотопериодом выявлено: 1379 форм с генотипом Eam8Eam8 (чувствительных к короткому дню), 44 образца - с генотипом eam8eam8 (нечувствительных к короткому фотопериоду) и 37 гетерогенных образцов. По частоте форм с геном eam8 выделяются местные ячмени из Дагестана (15,9%). Кроме того, Переднеазиатский и Среднеазиатский центр разнообразия ячменя выделились по встречаемости местных образцов с рецессивным аллелем гена Eam8. Образцы с генотипом eam8eam8, а также гетерогенные формы могут служить источниками скороспелости в регионах с коротким световым днем. Поиск данных образцов для селекции коммерческих сортов ячменя следует проводить в странах с горным ландшафтом и коротким световым днем.

Background

Background. Earliness of barley is an important trait for increasing the yield of this crop, especially in regions where abiotic factors are determinant. This work is dedicated to the identification of the eam8 gene in local barley accessions from the VIR collection. It would be possible to find sources of weak sensitivity to photoperiod to be used in breeding practice.

Materials and methods

Materials and methods. In Pushkin and Pavlovsk Laboratories of the N. I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR, St. Petersburg), 1460 local barley accessions from 26 countries with a short photoperiod of vegetation were studied. These countries are included in five centers of barley diversity: the Abyssinian, the Near East, the Mediterranean, the Central Asian, and the New World. The experiments were performed in the THERMO 818 (3751) climate chamber. Barley seeds were planted in cuvettes with moistened cotton wool. After the emergence of shoots, they were placed in the climate chamber where the plants remained until the stage of the second leaf with the 10-hour photoperiod and the temperature regime of a low daytime (+8°C) and high nighttime (+25°C) temperatures. Yellow color of a plantlet was the marker for the expression of the eam8 gene. Two varieties were used as references: 'Mari Svalofs' (k-19354; var. nutans Schubl.; Genotype eam8eam8) insensitive to photoperiod, and 'Belogorsky' (k-22089; var. pallidum Ser., var. ricotense Regel; Genotype Eam8Eam8) responding to a short day.

Results and conclusions

Results and conclusions. Phenotypic screening of barley samples from 26 countries with a short photoperiod resulted in identification of 1379 forms with the Eam8Eam8 genotype (sensitive to a short day), 44 accessions with the eam8eam8 genotype (insensitive to a short photoperiod), and 37 heterogeneous accessions. Local barleys from Dagestan demonstrated the highest occurrence of forms with the eam8 gene (15.9%). The Near East and Central Asian centers of barley diversity were notable for the occurrence of local accessions with the recessive allele of the Eam8 gene. Accessions with the eam8eam8 genotype and heterogeneous forms can serve as sources of earliness in regions with short-light days. In order to include such sources in commercial barley cultivar breeding programs, they should be searched for in countries with a mountainous landscape and a short photoperiod.

ячменьскринингнечувствительность к короткому фотопериодуген eam8barleyscreeninginsensitivity to short photoperiodthe eam8 geneГосударственное задание согласно тематическому плану ВИР по теме по теме: № 0662-2018-0015 «Раскрытие потенциала наследственной изменчивости культурных растений и их диких родичей по агрономическим и хозяйственно важным признакам с использованием полевых методов, выявление источников этих признаков», номер государственной регистрации ЕГИСУ НИОКР АААА-А16-116040710369-4ReferencesАбдуллаев Р. А., Алпатьева Н. В., ЗвейнекИ. А., Кошкин В. А., Анисимова И. Н., Радченко Е. Е. Идентификация носителей гена eam8 среди Дагестанских ячменей // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 54. С. 75-79.Abdullaev R. A., Alpateva N. V., Zveynek I. A., Koshkin V. A., Anisimova I. N., Radchenko E. E. Identification samples with eam8 gene among Dagestan barley [in Russion] // Trudy Kubanskogo agrarnogo universiteta. 2015, no. 54, pp. 75-79 [in Russian]Franckowiak J. D., Lundqvist U. Descriptions of barley genetics stocks for 2012 // Barley Genetics Newsletter, 2012, vol. 42, pp. 36-792.Franckowiak J. D., Lundqvist U. Descriptions of barley genetics stocks for 2012 // Barley Genetics Newsletter, 2012, vol. 42, pp. 36-792.Faure S., Higgins J., Turner A., Laurie D. A. The FLOWERING LOCUS T-like gene family in barley (Hordeum vulgare) // Genetics, 2007, vol. 176, no. 1, pp. 599-609. DOI: 10.1534/genetics.106.069500.Faure S., Higgins J., Turner A., Laurie D. A. The FLOWERING LOCUS T-like gene family in barley (Hordeum vulgare) // Genetics, 2007, vol. 176, no. 1, pp. 599-609. DOI: 10.1534/genetics.106.069500.Laurie D. A., Pratchett N., Bezant J. H., Snape J. W. Genetic analysis of a photoperiod response gene on the short arm of chromosome 2(2H) of Hordeum vulgare (barley) // Heredity, 1994, vol. 72, no. 6, pp. 619-627. DOI:10.1038/hdy.1994.85Laurie D. A., Pratchett N., Bezant J. H., Snape J. W. Genetic analysis of a photoperiod response gene on the short arm of chromosome 2(2H) of Hordeum vulgare (barley) // Heredity, 1994, vol. 72, no. 6, pp. 619-627. DOI:10.1038/hdy.1994.85Laurie D. A., Pratchett N., Bezant J. H., Snape J. W. RFLP mapping of five major genes and eight quantitative trait loci controlling flowering time in a winter x spring barley (Hordeum vulgare L.) cross // Genome, 1995, vol. 38, no. 3, pp. 575-585. DOI: 10.1139/g95-074.Laurie D. A., Pratchett N., Bezant J. H., Snape J. W. RFLP mapping of five major genes and eight quantitative trait loci controlling flowering time in a winter x spring barley (Hordeum vulgare L.) cross // Genome, 1995, vol. 38, no. 3, pp. 575-585. DOI: 10.1139/g95-074.ЛукьяноваМ. В., Трофимовская А. Я., Гудкова Г. Н., Терентьева И. А., Ярош Н. П. Культурная флора СССР. Т. II, ч. 2. Ячмень. Л.: Агропромиздат, 1990. 421 c.Lukyanova M. V., Trofimovskay A. Ya., Gudkova G. N., Terent’eva I. A., Yarosh N. P. Flora of cultivated plants. Vol. II, p. 2. Barley. Leningrad : Agropromizdat., 1990. 421 p. [in Russian]Takahashi R., Yasuda S. Genetic studies of spring and winter habit of growth in barley // Ber. Ohara Inst., 1956, vol. 10, pp. 245-308.Takahashi R., Yasuda S. Genetic studies of spring and winter habit of growth in barley // Ber. Ohara Inst., 1956, vol. 10, pp. 245-308.Zakhrabekova S., Gough S. P., Braumann I., Muller A. H., Lundqvist J., Ahmann K., Dockter C., Matyszczak I., Kurowska M., Druka A., Waugh R., Graner A., Stein N., Steuernagel B., Lundqvist U., Hansson M. Induced mutations in circadian clock regulator Mat-a facilitated short-season adaptation and range extension in cultivated barley // Proc. Natl. Acad. Sci. 2012, vol. 109, no. 11, pp. 4326-4331.Zakhrabekova S., Gough S. P., Braumann I., Muller A. H., Lundqvist J., Ahmann K., Dockter C., Matyszczak I., Kurowska M., Druka A., Waugh R., Graner A., Stein N., Steuernagel B., Lundqvist U., Hansson M. Induced mutations in circadian clock regulator Mat-a facilitated short-season adaptation and range extension in cultivated barley // Proc. Natl. Acad. Sci. 2012, vol. 109, no. 11, pp. 4326-4331.Звейнек И. А., Абдуллаев Р. А., Радченко Е. Е., Ковалева О. Н., Баташева Б. А. Идентификация гена eam8 у местных образцов ячменя из Дагестана // Проблемы развития АПК региона. 2013. Т. 15, № 3-15 (15). С. 23-25.ZveinekI. A., AbdullaevR. A., Radchenko E. E., Kovaleva O. N., BatashevaB. A. Identification of the gene eam8 from Dagestan barley local samples // Problemy razvitiya APK regiona. 2013, vol. 15, no. 3 - 15 (15), pp. 23-25 [in Russian]Yasuda S. Linkage of the earliness gene eak and its pleiotropic effects under different growth conditions // Berichte des Ohara Institutes fur landwirtschaftliche Biologie. Okayama Universitat, 1977, vol. 17, pp. 15-28.Yasuda S. Linkage of the earliness gene eak and its pleiotropic effects under different growth conditions // Berichte des Ohara Institutes fur landwirtschaftliche Biologie. Okayama Universitat, 1977, vol. 17, pp. 15-28.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.