Учеными ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии с коллегами из ИОГеН РАН, ВИР и ИМБ РАН с помощью современных методов биоинформатики и молекулярной цитогенетики изучена эволюция субгенома D мягкой пшеницы
Род Aegilops L. представлен видами, которые являются важными источниками генов для улучшения пшеницы путем межвидовой гибридизации. Эгилопс красса полиплоидный вид злаков, произрастающий в восточной части Плодородного полумесяца, Афганистане и Средней Азии. Он включает в себя тетраплоидные (4x) и гексаплоидные (6x) цитотипы (2n = 4x = 28, D1DXcrXcr и 2n = 6x = 42, D1DXcrXcrD2D (соответственно)), сходные морфологически. Хотя многие виды Aegilops использовались в селекции пшеницы, генетический потенциал Ae. crassa еще не раскрыт из-за слабой изученности генома этого вида. Тетраплоид Ае. crassa считается старейшим полиплоидным видом рода Aegilops, субгеномы которого до сих пор сохраняют некоторые черты его древних диплоидных предков. Донором субгеномов D1 и D2 Ae. crassa является Aegilops tauschii (2n = 2x = 14, DD), в то время как донор субгенома Xcr до сих пор неизвестен. Благодаря своему древнему происхождению Ae. crassa может служить моделью для изучения эволюции геномов злаков.
В исследовании было проведено секвенирование генома тетраплоидных (4x) и гексаплоидных (6x) цитотипов Ae. crassa и четырех образцов Ae. tauschii, принадлежащих к разным подвидам. В качестве внешней группы взят диплоидный пырей Thinopyrum bessarabicum (геном Jb), филогенетически близкий к видам с D (суб)геномом. Анализ данных секвенирования с использованием RepeatExplorer2 позволил охарактеризовать повторяющиеся последовательности ДНК этих видов и идентифицировать несколько сателлитных последовательностей. Некоторые из этих последовательностей являются новыми, в то время как другие оказались гомологичными уже известным сателлитным последовательностям видов трибы Triticeae. Копийность сателлитных повторов в геномах разных видов и их субгеномная (D1 или Xcr) принадлежность у Ae. crassa была оценена с помощью сравнительного биоинформатического анализа в сочетании с количественной ПЦР (кПЦР). Для физического картирования вновь идентифицированных сателлитных повторов на хромосомах мягкой пшеницы, Triticum aestivum, 4x и 6x Ae. красса, Ае. tauschii и Th. Bessarabicum была использована флуоресцентная гибридизация in situ (FISH). В результате было показано, что новые FISH маркеры можно использовать в филогенетическом анализе Triticeae для идентификации хромосом и оценки их субгеномного сходства, а также для оценки строения геномов/хромосом полиплоидных видов и межвидовых гибридов.
Результаты, полученные в ходе исследования могут быть полезны при проведении работ по отдаленной гибридизации между Ae. crassa и пшеницей, а также при проведении филогенетических исследований на представителях трибы Пшеницевые.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, грант 21-16-00123
Подробнее: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.202..
#наука #биология #исследование #ВНИИСБ #вниисб #РНФ #генетика #пшеница #биотехнология