New introgressive forms of cultivated barley obtained on the basis of interspecific hybrids Hordeum vulgare  L. × Hordeum bulbosum L. | Новые интрогрессивные формы культурного ячменя, полученные на основе межвидовых гибридов Hordeum vulgare  L. × Hordeum bulbosum L.

New introgressive forms of cultivated barley obtained on the basis of interspecific hybrids Hordeum vulgare L. × Hordeum bulbosum L. | Новые интрогрессивные формы культурного ячменя, полученные на основе межвидовых гибридов Hordeum vulgare L. × Hordeum bulbosum L.

2022

G. I. Pendinen | Г. И. Пендинен

unknown. Background. The use of alien genetic material of bulbous barley Hordeum bulbosum L. to increase the diversity of cultivated barley Hordeum vulgare L. is an important task, since H. bulbosum is characterized by a number of valuable traits. One of the ways to use the genetic potential of bulbous barley is the interspecific hybridization and obtaining fertile introgressive lines of H. vulgare based on interspecific hybrids. The aim of the study was to obtain new introgressive forms of spring barley using interspecific triploid (HvHbHb) and tetraploid (HbHbHvHv) hybrids of cultivated barley with bulbous barley to expand the collection of introgressive lines of H. vulgare. Materials and methods. To create new introgressive forms, diploid barley H. vulgare (2x) cv. ‘Roland’,  was crossed with interspecific hybrids H. vulgare cv. ‘Roland’(2x) × H. bulbosum W851 (4х) (HvHbHb), and H. bulbosum A17 (4x) × H. vulgare ‘Borwina’ (4x) (HbHbHvHv). Cultivated barley forms with introgression of the bulbous barley genetic material were selected from the offspring from these crosses; then the selection was continued in two progenies from self-pollination of selected BC1 plants with three alien introgressions. Identification and localization of introgressions was carried out using the method of fluorescent in situ hybridization (GISH and FISH with chromosome-specific markers). Results. The crossing of cultivated barley with triploid and tetraploid interspecific hybrids H. vulgare × H. bulbosum yielded new forms of cultivated barley with recombinant chromosomes, among which two plants with three terminal introgressions of the genetic material of bulbous barley were identified. The first plant, derived from a triploid hybrid, showed introgressions in chromosomes 5HL, 1HL and 3HS. When two homologues with the 5HL introgression of the initial size are combined in the karyotype, the lethality of seedlings is observed in the offspring plants. In the second plant obtained on the basis of a tetraploid hybrid introgression was revealed in chromosomes 5HL, 2HL, and 7HS. In the offspring from self-pollination of this form, the presence of the 2HL introgression of the original size in both homologues led to plant sterility. Forms with a change in size of the introgression in 5HL and 3HS in the offspring of the first plant and with a change in size of the introgression in 2HL in the offspring of the second plant were detected, which indicated that meiotic recombination had occurred in those chromosome regions in BC1 plants. Conclusions A barley plant with the introgression of bulbous barley chromatin into chromosomes 1HL, 5HL, and 3HS of cultivated barley was identified in the offspring from a cross of cultivated barley with a triploid interspecific hybrid H. vulgare × H. bulbosum. In crosses with a tetraploid interspecific hybrid, a barley plant with the introgression into chromosomes 2HL, 5HL, and 7HS was found. On the basis of ‘Roland’ spring barley cultivar, two series of new introgressive forms of H. vulgare with various combinations of recombinant chromosomes have been created.

Show more [+]

Less [-]

unknown. Актуальность. Привлечение чужеродного генетического материала ячменя луковичного Hordeum bulbosum L. для расширения разнообразия ячменя культурного Hordeum vulgare L. является важной задачей, поскольку вид H. bulbosum характеризуется рядом ценных признаков. Одним из путей использования генетического потенциала ячменя луковичного служит межвидовая гибридизация и получение на основе гибридов фертильных интрогрессивных линий H. vulgare. Цель исследования – получение новых интрогрессивных форм ярового ячменя с использованием межвидовых триплоидного (HvHbHb) и тетраплоидного (HbHbHvHv) гибридов культурного ячменя с ячменем луковичным для расширения коллекции интрогрессивных линий H. vulgare. Материал и методы. Для создания новых интрогрессивных форм, диплоидный ячмень культурный H. vulgare (2x) сорта ‘Roland’ опыляли пыльцой межвидовых гибридов: 1) триплоидного, полученного при скрещивании диплоидного ячменя сорта ‘Roland’ (2x, HvHv) c тетраплоидным образцом ячменя луковичного H. bulbosum W851 (4x, HbHbHbHb): H.vulgare ‘Roland (2x) × H. bulbosum W851 (4x) (HvHbHb); 2) тетраплоидного, полученного при использованиии в скрещивании тетраплоидного образцы H. bulbosum А17 (4x, HbHbHbHb) в качестве материнской формы и тетраплоидного культурного ячменя сорта ‘Borwina’ (4x, HvHvHvHv) в качестве опылителя: H. bulbosum A17 (4x) × H. vulgare ‘Borwina’ (4x) (HbHbHvHv). В потомстве от этих скрещиваний отбирали формы культурного ячменя с интрогрессией генетического материала ячменя луковичного, далее отбор продолжали в двух поколениях от самоопыления растений первого поколения, полученных в результате возвратных скрещиваний, то есть растений ВС1 с чужеродными интрогрессиями. Идентификацию и локализацию интрогрессий проводили с использованием метода флюоресцентной in situ гибридизации (GISH и FISH c хромосомоспецифичными маркерами). Результаты. При скрещивании культурного ячменя с триплоидным и тетраплоидным межвидовыми гибридами H. vulgare × H. bulbosum получены новые формы ячменя культурного с рекомбинантными хромосомами, среди которых выделено два растения с тремя терминальными интрогрессиями генетического материала ячменя луковичного. У первого растения, полученного на основе триплоидного гибрида, выявлены интрогресии в хромосомах 5HL; 1HL; 3HS. При сочетании в кариотипе двух гомологов с интрогрессией 5HL исходного размера у растений в потомстве наблюдается гибель проростков. У второго растения, полученного на основе тетраплоидного гибрида, выявлены интрогресии в хромосомах 5HL, 2HL, 7HS. В потомстве от самоопыления этой формы наличие интрогресии 2HL исходного размера в обоих гомологах приводит к стерильности растений. Выявлены формы с изменением размеров интрогрессий в 5HL и 3HS в потомстве первого растения и с изменением размеров интрогрессии в 2HL в потомстве второго растения, что свидетельствует о рекомбинации в мейозе в этих участках хромосом у растений ВС1. Заключение. При скрещивании культурного ячменя с триплоидным межвидовым гибридом H. vulgare × H. bulbosum в потомстве выявлено растение культурного ячменя с интрогрессиями в хромосомах 1HL, 5HL, 3HS. При скрещивании с тетраплоидным межвидовым гибридом выявлено растение культурного ячменя с интрогрессиями в хромосомах 2HL, 5HL, 7HS. На основе ярового сорта ячменя ‘Roland’ cозданы две серии новых интрогрессивных форм H. vulgare с различным сочетанием рекомбинантных хромосом.

Show more [+]

Less [-]

Bibliographic information

Other Subjects

<i>hordeum vulgare<; <i>hordeum bulbosum<; <i>in situ<; I> гибридизация; Interspesific hybridization; Alien introgression; <i>hordeum bulbosum<; Чужеродная интрогрессия; I> hybridization; I>

License

Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).. Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).

Corporate Author

The research was performed within the framework of the State Assignment according to the Thematic Plan of VIR, Project No. 0662-2019-0006 “Search for, Viability Maintenance and Disclosure of the Potential of Hereditary Variation in the VIR Global Collection of Cereal and Groat Crops for the Development of an Optimized Genebank and its Sustainable Utilization in Plant Breeding and Crop Production”.

Работа выполнена в рамках государственного задания согласно тематическому плану ВИР по проекту № 0662-2019-0006 «Поиск, поддержание жизнеспособности и раскрытие потенциала наследственной изменчивости мировой коллекции зерновых и крупяных культур ВИР для развития, оптимизированного генбанка и рационального использования в селекции и растениеводстве».