CC BY
44
мнения, гипотезы, дискуссионные вопросы
DOI: 10.17816/ecogen16153-59
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ TRITICUM SINSKAJAE A. FILAT. ET KURK. С ПОМОЩЬЮ RAPD-АНАЛИЭА И ПУТЕМ СРАВНЕНИЯ НУКЛЕОТИДНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ВАРИАБЕЛЬНОГО МЕЖГЕННОГО УЧАСТКА PETN-TRNC-GCA ХЛОРОПЛАСТНОГО ГЕНОМА И ИНТРОНА ГЕНА ГИСТОНА H3.2
© А.Р. Кулуев, Р.Т. Матниязов, Б.Р. Кулуев, А.В. Чемерис
ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр РАН», Институт биохимии и генетики, Уфа
Для цитирования: Кулуев А.Р, Матниязов РТ., Кулуев Б.Р., Чемерис А.В. Молекулярно-генетическое исследование Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk. с помощью RAPD-анализа и путем сравнения нуклеотидных последовательностей вариабельного межгенного участка petN-trnC-GCÄ хлоро-пластного генома и интрона гена гистона H3.2 // Экологическая генетика. — 2018. — Т. 16. — № 1. — С. 53—59. doi: 10.17816/ecogen16153-59.
Поступила в редакцию: 31.01.2018 Принята к печати: 16.03.2018
& Филогенетические отношения между различными диплоидными представителями рода Triticum: Triticum monococcum, Triticum boeoticum и Triticum urartu являются предметом многочисленных исследований, где этим видам отведены определенные места в эволюционном развитии пшениц. Но в связи с возможным выделением в отдельный вид Triticum sinskajae и ввиду немногочисленных исследований этой диплоидной пшеницы представляет интерес изучение филогенетических взаимоотношений между всеми четырьмя видами диплоидных пшениц. В результате проведенного RAPD-анализа было показано, что T. sinskajae более близка к T. monococcum, чем к двум другим диплоидным пшеницам. Сравнительный анализ нуклеотидных последовательностей участка petN-trnC-GCÄ хлоропластного генома и интрона гена гистона H3.2 показал, что три вида пшениц T. monococcum, T. boeoticum и T. sinskajae формируют одну близкородственную группу, тогда как T. urartu в филогенетическом отношении отстоит от них дальше.
& Ключевые слова: Triticum sinskajae; диплоидная пшеница; однозернянка; RAPD-анализ; гистон H3.2; филогения.
A MOLECULAR GENETIC RESEARCH OF THE TRITICUM SINSKAJAE A. FILAT. ET KURK.
BY RAPD ANALYSIS AND BY COMPARING THE NUCLEOTIDE SEQUENCES OF THE VARIABLE INTERGENIC REGION OF THE PETN-TRNC-GCA CHLOROPLAST GENOME AND
Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences, Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa, Russia
For citation: Kuluev AR, Matnijazov RT, Kuluev BR, Chemeris AV A molecular genetic research of the Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk. by RAPD analysis and by comparing the nucleotide sequences of the variable intergenic region of the petN-trnC-GCA chloroplast genome and intron of the
histone H3.2 gene. Ecological genetics. 2018;16(1):53-59.
doi: 10.17816/ecogen16153-59.
Received: 31.01.2018 Accepted: 16.03.2018
& Background. Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk. was discovered in the early 70th in the last century at the regular reproduction in the Central Asian and Dagestan VIR-stations of T. monococcum samples. Materials and methods. The objects of the study were 4 species of diploid wheat — Triticum urartu Thum. ex Gandil. (lines k-62477, k-62465), Triticum monococcum L. (lines k-20970, k-39471), Triticum boeoticum Boiss. (lines k-59161, k-28132, k-40118) and Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk. (line k-48993). Results. We found differences between T. sinskajae and T. monococcum in the variable region of the histone gene H3.2, and the RAPD analysis showed the presence of unique polymorphic loci in T. sinskajae. Conclusion. In general, T. boeoticum, T. monococcum, and T. sinskajae are most likely to be closely related species of diploid wheat, whereas T. urartu is quite significantly different from them.
& Keywords: Triticum sinskajae; diploid wheat; einkorn, RAPD-analysis; histone H3.2; phylogeny.
ВВЕДЕНИЕ ЬовоИсит и ТгШсит игаНи, и, вероятнее всего, один
Диплоидные пшеницы представлены тремя из этих видов стал донором субгенома А мягкой пше-основными видами: ТгШсит топососсит, ТгШсит ницы. Четвертый предполагаемый вид диплоидных
INTRON OF THE HISTONE H3.2 GENE
© A.R. Kuluev, R.T. Matnijazov, B.R. Kuluev, A.V. Chemeris
54
мнения, гипотезы, дискуссионные вопросы
пшениц Triticum sinskajae А. Filat. et Кигк. был обнаружен в начале 70-х гг. прошлого столетия при очередной репродукции на Среднеазиатской и Дагестанской станциях ВИР образцов т. monococcum, привезенных П.М. Жуковским еще в 1926 г. в пакетах с зерном из Турции. Поскольку эта пшеница по комплексу морфологических черт отличалась от Т. monococcum, то авторы придали ей статус вида и назвали в честь известного российского тритиколога Е.Н. Синской [1]. Данный вид характеризуется безостой и компактной формой колоса, колосковые чешуи гладкие, блестящие, ости белые, также характерна низкая озернен-ность колоса. Т. sinskajae единственный легкооб-молачиваемый вид среди диплоидных пшениц [2, 3]. При этом в книге «Культурная флора СССР. Пшеница» авторы указывают, что пшеница Синской произошла в результате спонтанной мутации у растений Т. monococcum [2]. На это же указывают А.А. Фила-тенко и У.К. Куркиев, которые впервые обнаружили Т. sinskajae. В своей статье они пишут, что, вероятно, Т. sinskajae возникла как мутант Т. monococcum, у которого не развились колосковые чешуи и их функции выполняют нижние цветковые чешуи [4]. Что интересно, в работе Watanabe (2017) утверждается, что Т. sinskajae была возможным источником свободного обмолота Т. monococcum [5].
Диплоидная пшеница Т. sinskajae остается малоизученным растением и относительно редко включается в филогенетические исследования пшенициевых. Однако все же ранее предпринимались попытки сравнить Т. monococcum и Т. sinskajae по электрофоретическим паттернам запасных белков глиадинов. Выяснилось, что Т. sinskajae отличается от Т. monococcum только по двум компонентам [6]. Анализ биохимических полиморфизмов показал разницу между Т. monococcum и Т. sinskajae в медленной 6-фосфоглюконатдеги-дрогеназной зоне, но не в других восьми ферментных системах. Анализ нуклеотидной последовательности ядерного гена Acc-1 (ацетил-СоА-карбоксилаза) выявил делецию 46 п. н. в интроне 11 Т. monococcum, тогда как у Т. sinskajae такая делеция отсутствовала, как и в некоторых образцах Т. monococcum. Исходя из этих результатов, авторы того исследования предположили, что оснований для разделения Т. monococcum и Т. sinskajae на два отдельных вида все же недостаточно и, по всей видимости, основные видоспецифические отличия между Т. monococcum и Т. sinskajae обусловлены генами, расположенными в длинном плече пятой хромосомы. Все остальные обнаруженные отличия не являются видоспецифиче-скими [6]. Также были исследованы участки хлоро-пластного гена matK. По полученным данным выяснилось, что последовательности гена таЩ Т. sinskajae полностью идентичны последовательности этого же гена Т. monococcum [7]. Головнина и др. (2009) из-
учили филогенетические отношения между диплоидными и полиплоидными видами путем сравнения вариабельных участков ядерных генов Acc-1, Pgk-1 и Vrn-1. Исследование показало, что последовательность гена Acc-1 Т. sinskajae не идентична c последовательностью того же гена Т. monococcum [8]. Таким образом, вопрос видовой принадлежности Т. sinskajae в тритикологии до сих пор остается открытым. В связи с этим целью нашей работы было проведение мо-лекулярно-генетического анализа всех четырех видов диплоидных пшениц методами RAPD-анализа и сравнения последовательностей нуклеотидов вариабельных участков ядерного и хлоропластного геномов. Необходимо отметить, что Т. sinskajae не только представляет интерес для изучения филогенетических отношений в трибе пшенициевых, но и благодаря своим хозяйственно ценным признакам может быть использована в качестве культурного растения.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследования служили четыре вида диплоидных пшениц — Triticum urartu Thum. ex Gandil. (линии к-62477, к-62465), Triticum monococcum L. (линии к-20970, к-39471), Triticum boeoticum Boiss. (линии к-59161, к-28132, к-40118) и Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk. (линия к-48993), а также два вида эгилопсов — Aegilops tauschii Coss. (линии к-1804, к-285) и Aegilops sharonensis Eig (линии к-203, к-1584, к-1583), которые мы использовали в RAPD-анализе. Все семена эгилопсов и диплоидных пшениц для исследования были предоставлены из коллекции ВИР. Для филогенетического анализа были использованы нуклео-тидные последовательности из GenBank. Для сравнения нуклеотидных последовательностей вариабельных участков гена гистона H3.2 в базе данных GenBank была найдена лишь одна подходящая последовательность среди диплоидных пшениц: Т. urartu с номером доступа KM507184.1. Также были использованы нук-леотидные последовательности межгенного участка petN-trnC-GCA хлоропластного генома диплоидных пшениц из GenBank: Т. monococcum (KC912690.1), Т. monococcum (KC912692.1), Т. monococcum subsp. monococcum (LC005977.1), Т. monococcum voucher TRI 13061 (KY636156.1), Т. monococcum voucher TRI 13061 (KY636155.1), Т. monococcum voucher TRI BGRC20518 (KY636156.1), Т. monococcum subsp. sinskajae (DQ419988.1), Т. boeoticum (AF519168.1), Т. urartu voucher TRI 18407 (KY636176.1), Т. urartu voucher PI 428184 (KY636178.1), Т. urartu voucher PI 428320 (KY636176.1), Т. urartu (KC912693.1), Т. urartu (KJ614411.1).
Тотальная ДНК была выделена стандартным CTAB-методом [9]. RAPD-анализ выполняли с использованием праймеров AFK-1 5'-ACGGTGGACG-3' и AFK-3 5'-GCGTCCATTC-3'. Реакционная смесь для RAPD-ана-
лиза объемом 30 мкл содержала следующие компоненты: 1 ед. Taq-полимеразы («Евроген», Россия), 3 мкл 10-кратного буфера Taq-полимеразы, 5 мМ MgCl2, 0,25 мкМ каждого dNTP, 90 пМ праймера, 0,2—0,5 мкг тотальной ДНК. Смесь покрывали 20 мкл минерального масла и проводили ПЦР в амплифика-торе «Терцик» производства компании «ДНК-Технология» (Россия) при следующих условиях: начальная денатурация — 3 мин при 94 °С; 35 циклов: денатурация при 94 °С — 50 с, температура отжига 35 °С — 50 с и элонгация 1 мин 40 с при 72 °С; заключительная элонгация — 7 мин при 72 °С. Количественная оценка степени полиморфизма RAPD-фрагментов и определение уровня дивергенции между видами исследуемых пшениц были проведены с помощью компьютерной программы «Тгеесоп» (версия 1.3 Ь) [10]. По RAPD-спектрам при помощи этой программы была построена дендрограмма по методу ближайшего соседа (Ш), отражающая возможную степень родства исследуемых видов пшениц. Праймеры к консервативным областям межгенного вариабельного участка хлоро-пластного генома (между генами petN, который кодирует один из белков субъединиц комплекса цитохро-ма Ь6!, и гена trnC-GCA), а также гена гистона Н3.2 были подобраны при помощи программы Рптегёе1ей (DNAStar, США). Последовательности праймеров для амплификации вариабельного участка гена гистона Н3.2: ШЬпе3Р TGGCCCGCACGAAGCAGA и ШЬпе3Р TGGATGGCGCACAGGTTGGT Для амплификации вариабельного участка хлоропластного генома: СЫР CAAAGGACGCCCGAATATAC и СЫР AACTGGGCCTGCCGATACT. ПЦР выполняли в аналогичной реакционной смеси с 2,5 мМ MgC12 при следующих условиях: начальная денатурация при 94 °C в течение 3 мин и 30 циклов денатурации при 94 °C в течение 30 с, отжиг праймера при 50 °C для праймеров и 58 ^ для праймеров Histone в течение 42 с и элонгация при 72 °C в течение 1 мин. Детекцию ПЦР-продуктов осуществляли с помощью горизонтального электрофореза в 1 % агарозном геле с добавлением бромистого этидия. Для оценки различий в размерах амплифицированных фрагментов ДНК применяли электрофорез в 8 % ПААГе. В качестве буфера использовали стандартный трис-ацетатный буфер. Определение первичной нуклеотидной последовательности исследуемых участков ДНК проводило ЗАО «ЕВРОГЕН» (г. Москва). Для обработки секвенированных последовательностей применяли программы BioEdit и EditSeq, множественное выравнивание проводили в программе MegA1ign (DNAStar, США). По результатам выравнивания нуклеотидных последовательностей были построены филогенетические древа. Бутстреп-анализ осуществляли при помощи той же компьютерной программы при значениях числа испытаний 1000 и распределения псевдослучайных чисел 111.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В результате РAPD-анализа двумя разными прайме-рами было выявлено 18 фрагментов ДНК у Т. sinskajae, 21 — у Т. тотсосшт, 24 — у Т. boeoticum, 25 — у Т. шагЫ. У Т. sinskajae были обнаружены полиморфные с Т. топососспт 5 РAPD-фрагментов, размерами примерно 550, 600, 750, 1000, 2000 п. н. С Т. uгaгtu были обнаружены 12 полиморфных РAPD-фрагментов, с Т. boeoticum — 8 фрагментов. Полиморфные локу-сы при РAPD-анализе внутри каждого вида не были выявлены. То есть выбранные нами РAPD-праймеры, видимо, не подходят для установления внутривидового генетического разнообразия диплоидных пшениц.
Для более наглядного представления результатов РAPD-анализа было построено филогенетическое древо при помощи программы Р~еесоп. Чтобы получить достоверные различия между представителями одного рода, в программе Р"еесоп должен быть использован корневой вид, который являлся бы близким видом к исследуемым, но в то же время был из другого рода. В нашем исследовании в качестве корневого вида был выбран Ae. taushii. Также в анализ был включен Ae. shaгonensis для того, чтобы увеличить достоверность полученных данных (рис. 1). Анализ построенного древа показывает, что Т. sinskajae наиболее близка к Т. то^соссыт, но между ними все-таки есть определенные различия. Т. boeoticыm оказалась более близкой к Т. ыгaгtы. Эгилопсы, как и предполагалось, расположились на филогенетическом древе дальше от диплоидных пшениц.
Так как РAPD-анализ не является абсолютно точным методом оценки филогенетических связей между разными видами растений, в дальнейшем было решено использовать также методы сравнения нуклео-тидных последовательностей вариабельных участков ядерного и хлоропластного геномов. Были подобраны праймеры к вариабельным участкам гена гистона Н3.2 и межгенного участка хлоропластного генома, которые были амплифицированы и секвенированы у всех четырех исследуемых видов диплоидных пшениц. Размер секвенированного участка гена гистона Н3.2: у Т. тотсостт — 285 п. н., у Т. sinskajae — 304 п. н., у Т. boeoticыm — 293 п. н., у Т. ыгaгtы — 311 п. н. Размер секвенированного межгенного участка хлоропластного генома: у Т. sinskajae — 521 п. н.,
63 г
58г
T. boeoticum
100
54т
■ Ae. taushii
-T. urartu
-T. monococcum
-T. sinskajae
Ae. sharonensis
Рис. 1. Филогенетическое древо, построенное по результатам
RAPD-анализа ДНК диплоидных пшениц Fig. 1. A phylogenetic tree constructed from the results of a RAPD-analysis of diploid wheats
72
94
43,4
40
I
35
г~
30
I
25
20
JI
15
10
98" T. monococcum (линия / line к-20970) 89 L T. monococcum (линия / line к-39471) — T. boeoticum (линия / line к-59161)
81
58
92pT. boeoticum (линия / line к-40118) "-T boeoticum (линия / line к-28132)
-T. sinskajae (линия / line к-48993)
-T. urartu (линия / line к-62477)
-T. urartu (линия / line к-62465)
-T. urartu (КМ507184.1)
Рис. 2. Филогенетическое древо, построенное по результатам анализа нуклеотидных последовательностей вариабельного участка гена, кодирующего Н3.2 гистон диплоидных пшениц Fig. 2. A phylogenetic tree constructed from the analysis of nucleotide sequences of the variable region of the gene encoding H3.2 histone diploid wheat
86 r T. monococcum (KC912690.1)
68
55
63
52 78 60
62
67
54
73
58
97
58
98
85
90,4
L T. monococcum (KC912692.1)
- T. monococcum subsp. monococcum (LC005977.1)
- T. monococcum voucher TRI 13061 (KY636156.1)
- T. monococcum voucher ID 379 (KY636155.1)
L-- T. monococcum voucher BGRC 20518 (KY636162.1) T. monococcum (линия / line к-20970) T. monococcum (линия / line к-39471) T. sinskajae (линия / line к-48993) T. monococcum subsp. sinskajae (DQ419988.1) T. boeoticum (линия / line к-40118) T. boeoticum (линия / line к-28132) T. boeoticum (линия / line к-59161) T. boeoticum (AF519168.1) T. urartu voucher TRI 18407 (KY636176.1) T. urartu voucher PI 428184 (KY636178.1) T. urartu (линия / line к-62477) T. urartu (линия / line к-62465) T. urartu (Ю3912693.1)
T. urartu (Ш4411.1) T urartu voucher PI 428320 (KY636179.1)
1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Рис. 3. Филогенетическое древо, построенное по результатам анализа нуклеотидных последовательностей вариабельного
межгенного участка petN-trnC-GCA хлоропластного генома диплоидных пшениц Fig. 3. A phylogenetic tree constructed by analysis of the nucleotide sequences of the variable intergenic region of petN-trnC-GCA of the chloroplast genome of diploid wheats
5
у T. monococcum — 540 п. н., у T. boeoticum — 558 п. н., у T. urartu — 565 п. н.
Филогенетическое древо, построенное на основе сравнения нуклеотидных последовательностей вариабельного участка гена гистона Н3.2, продемонстрировало высокий уровень внутривидового полиморфизма у T. boeoticum. Были обнаружены два кластера внутри вида T. boeoticum. Один кластер сформировали линии, взятые из коллекции ВИР, другой кластер — последовательность, взятая из GenBank. При этом наиболее близкими между собой оказались T. boeoticum (линия к-59161) и T. monococcum. В то же время T. sinskajae по данному участку немного отличалась от этих двух видов пшениц. T. urartu оказалась на филогенетиче-
ском древе несколько дальше от группы трех близкородственных пшениц: T. boeoticum, T. monococcum и T. sinskajae. В целом при анализе был выявлен заметный уровень внутривидового полиморфизма (рис. 2). Несмотря на это, на древе можно проследить наличие существенных различий между всеми четырьмя видами диплоидных пшениц с геномом А.
По результатам сравнительного анализа нуклеотидных последовательностей вариабельного межгенного участка хлоропластного генома было построено филогенетическое древо, из которого видна общность происхождения хлоропластного генома T. monococcum и T. sinskajae (рис. 3), что согласуется с данными Гончарова и др. (2007) [5]. Далее к этой группе примыкает
T. boeoticum, а T. urartu наиболее сильно отличается от остальных трех видов диплоидных пшениц. Также был обнаружен высокий уровень внутривидового полиморфизма у T. monococcum, T. boeoticum и T. urartu. Результаты секвенирования нуклеотидных последовательностей вариабельного межгенного участка petN-trnC-GCA хлоропластного генома и интрона гена гистона H3.2 всех четырех видов диплоидных пшениц были отправлены в базу данных GenBank.
ОБСУЖДЕНИЕ
Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о том, что T. sinskajae действительно может претендовать на статус отдельного вида диплоидных пшениц, хотя она, вероятнее всего, наиболее близка к T. monococcum. Согласно построенным нами филогенетическим древам на рис. 1 и 3 можно предполагать, что T. sinskajae все же ближе именно к T. monococcum, но между ними есть определенные отличия, поэтому можно допустить, что это разные виды. К тому же у T. sinskajae отмечен наивысший показатель содержания белка среди однозернянок, в среднем составляющий 21,53 % [11], что свидетельствует о некоторой уникальности данного вида диплоидной пшеницы. Так, у T. sinskajae компактная и безостая форма колоса, к тому же это единственная голозерная, легко-обмолачиваемая диплоидная пшеница. Все изученные однозернянки при благоприятных условиях выращивания имеют в колоске по две зерновки, исключение составляет голозерный вид T. sinskajae. Наличие одной зерновки в колоске T. sinskajae связано с особенностями строения второго цветка в колоске — редукцией пестика в цветке [11]. Хотя можно допустить, что все эти признаки могут передаваться сцепленно в результате некоего произошедшего мутагенеза. Ввиду того что нами в исследовании были использованы лишь несколько линий пшениц из довольно скудной коллекции семян ИБГ УФИЦ РАН, представляется актуальным в будущем расширить начатую нами работу с использованием и других линий из коллекции ВИР для уточнения филогенетических связей между четырьмя видами диплоидных пшениц. В целом вопрос о видовой принадлежности T. sinskajae остается открытым, а дальнейшие исследования по выявлению генетического полиморфизма между T. sinskajae и другими диплоидными пшеницами представляют большой интерес.
Диплоидные пшеницы T. boeoticum и T. urartu сим-патричны друг другу через географический ареал диких тетраплоидов. Взаимные скрещивания между экогео-графическими типами в пределах каждого диплоидного вида дают жизнеспособное семя, но последовательные межвидовые скрещивания дают жизнеспособное семя только тогда, когда T. boeoticum является материнской формой [12]. Плодовитость межвидовых гибридов между
T. monococcum и Т. urartu также связана с направленностью скрещивания. Когда T. urartu был акцептором пыльцы, гибридные растения F1 не образовывались. Напротив, когда растения T. monococcum были акцептором пыльцы, появлялись почти стерильные гибридные растения F1, которые генерировали редкие фер-тильные потомки [13]. Пшеница Синской проявляет полную генетическую совместимость с T. monococcum и T. boeoticum [4].
Скрещивания Т. sinskajae с видом T. urartu имеют определенные трудности. В прямых комбинациях (T. sinskajae х T. urartu) завязывались мелкие, но жизнеспособные зерновки, растения из которых отличались высокой стерильностью [4].
Гибриды от скрещивания T. sinskajae х T. monococ-cum и T. boeoticum х T. monococcum полностью фер-тильны [4, 14]. Таким образом, данные по особенностям скрещивания между разными видами диплоидных пшениц также указывают на близкое родство между T. boeoticum, T. monococcum и T. sinskajae.
По результатам проведенного анализа четко видны различия между T. sinskajae и T. monococcum в вариабельном участке гена гистона H3.2, а RAPD-анализ показал наличие уникальных полиморфных локусов у T. sinskajae, что в случае RAPD обычно проявляется при изучении растений из разных видов [15]. Для обнаружения большего числа генетических различий следует провести полногеномное секвенирование хло-ропластного и фрагментарное секвенирование ядерного геномов этих двух диплоидных пшениц.
В целом T. boeoticum, T. monococcum и T. sinskajae, вероятнее всего, являются близкородственными видами диплоидных пшениц, тогда как T. urartu довольно существенно отличается от них, и в литературе имеются тому подтверждения, хотя изначально этот вид считался подвидом T. boeoticum ssp. thaoudar [16]. Например, авторы исследования дефенсинов диплоидных пшениц указывают на то, что T. urartu ближе к полиплоидным пшеницам, чем к T. monococcum и T. boeoticum [17]. В исследовании Головниной и др. (2009) было показано, что геном А T. urartu имеет больше сходства с субгеномом А полиплоидных пшениц, в то время как у T. monococcum и T. boeoticum нашлись специфические делеции в гене Pgk-1, которых нет у T. urartu [8].
T. sinskajae — это близкий к T. monococcum, но, судя по всему, отдельный вид диплоидных пшениц. Однако для получения окончательных ответов по родственным отношениям диплоидных пшениц и донорству субгенома А мягкой пшеницы необходимо проведение полногеномного секвенирования трех видов диплоидных пшениц (T. boeoticum, T. monococcum и T. sinskajae) и сравнительного анализа полученных данных с полными геномами T. urartu [18] и T. aestivum [19]. Следует отметить, что для более обширного исследования,
выходящего за рамки данной работы, следует сравнить нуклеотидные последовательности вариабельного межгенного участка petN-trnC-GCA хлоропластного генома и интрона гена гистона H3.2 видов рода Aegilops и других видов пшениц рода Triticum с привлечением данных из GenBank.
Работа поддержана грантом РФФИ-Поволжье № 17-44-020120 р_а и выполнена с использованием оборудования РЦКП «Агидель» и УНУ «КОДИНК».
ЛИТЕРАТУРА
1. Филатенко А.А., Куркиев У.К. Пшеница Син-ской (Новый вид — Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk.) // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. — 1975. — T. 54. — № 1. — С. 239-241. [Filatenko AA, Kurkiev UK. Pshenica Sinskoj (Novyj vid — Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk.). Trudy po prikladnoj botanike, genetike i selekcii. 1975;54(1):239-241. (In Russ.)]
2. Дорофеев В.Ф., Филатенко А.А., Мигушова Э.Ф., и др. Культурная флора СССР. Пшеница. — Л.: Колос, 1979. — Т. 1. — 347 с. [DorofeevVF, Filatenko AA, Migushova JeF, et al. Kul'turnaja flora SSSR. Pshenica. Leningrad: Kolos; 1979. Vol. 1. 347 p. (In Russ.)]
3. Simons KJ, Fellers JP, Trick HN, et al. Molecular characterization of the major wheat domestication gene Q. Genetics. 2006;172(1):547-555. doi: 10.1534/ge-netics.105.044727.
4. Куркиев У.К., Филатенко А.А. Новые формы пшеницы Синской (Triticum Sinskajae A. Filat et Kurk.) с легким вымолотом зерна и генами низкорослости // Доклады Рос. сельскохоз. академии наук. — 2000. — № 4. — С. 10—12. [Kurkiev иК, Filatenko AA. New forms of Sinskaya wheat (Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk.) with light total thrashing of grain and short stem genes. Reports of the Russian Agricultural Academy of Sciences. 2000;(4):10-12. (In Russ.)]
5. Watanabe N. Breeding opportunities for early, free-threshing and semidwarf Triticum monococcum L. Euphytica. 2017;213:201. doi: 10.1007/s10681-017-1987-0.
6. Гончаров Н.П., Головнина К.А., Кондратенко Е.Я., и др. Сравнительно-генетический анализ голозерной диплоидной пшеницы Triticum sinskajae и ее исходной формы T. monococcum // Генетика. — 2007. — Т. 43. — № 11. — С. 1491 — 1500. [Goncharov NP, Golovnina KA, Kondratenko EJa. Comparative genetic analysis of diploid naked wheat Triticum sinskajae and the progenitor T. monococcum accession. Genetika. 2007;43(11):1491-1500. (In Russ.)]
7. Golovnina KA, Glushkov SA, Blinov AG, et al. Molecular phylogeny of genus Triticum L. Plant Syst Evol. 2007;264:195-216.
8. Головнина К.А., Кондратенко Е.Я., Блинов А.Г., Гончаров Н.П. Филогения A-геномов диких и возделываемых видов пшениц // Генетика. — 2009. — T. 45. — № 11. — C. 1540—1547. [Golovnina KA, Kondratenko EYa, Blinov AG, Goncharov NP. Phylogeny of the A genomes of wild and cultivated wheat species. Genetika. 2009;45(11):1540-1547. (In Russ.)]
9. Doyle JJ, Doyle JL. A Rapid DNA Isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem Bull. 1987;19:1-11.
10.Van de Peer Y. Treecon for Windows: a software package for the construction and drawing evolutionary trees for the Microsoft Windows environment. Computer Application in the Biosciences. 1994;10(5):569-570.
11. Твердохлеб Е.В. Изменчивость признаков культурной однозернянки Triticum monococcum L. и Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk // Вестник Харьковского национального аграрного университета. — Серия «Биология». — 2015. — Т. 36. — № 3. — С. 83—90. [Tverdohleb EV. Izmenchivost' priznakov kul'turnoj odnozernjanki Triticum monococcum L. i Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk. Vestnik Har'kovskogo nacional'nogo agrarnogo universiteta. Serija "Bio-logija". 2015;36(3):83-90. (In Russ.)]
12.Гончаров Н.П. Сравнительная генетика пшениц и их сородичей. — Новосибирск: Гео, 2012. — 523 с. [Goncharov NP. Sravnitel'naja genetika pshe-nic i ih sorodichej. Novosibirsk: Geo; 2012. 523 p. (In Russ.)]
13. Odintsova TI, Korostyleva TV, Odintsova MS, et al. Analysis of Triticum boeoticum and Triticum urartu seed defensins: to the problem of the origin of polyploid wheat genomes. Biochimie. 2008;90:939-94.
14. Johnson BL, Dhaliwal HS. Reproductive isolation of Triticum boeoticum and Triticum urartu and the origin of the tetraploid wheats. Am J Bot. 1976;63(8): 1088-1094.
15. Калько Г.В. ДНК-маркеры для оценки генетических ресурсов ели и сосны // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. — 2015. — № 4. — С. 19—34. [Kalko GV. The DNA markers for exploring of genetic resources of spruce and pine. Proceedings of the Saint Petersburg Forestry Research Institute. 2015;(4):19-34. (In Russ.)]
16. Fricano A, Brandolini A, Rossini L, et al. Crossabil-ity of Triticum urartu and Triticum monococcum wheats, homoeologous recombination, and description of a panel of interspecific introgression lines. G3 (Bethesda). 2014;4(10):1931-1941. doi: 10.1534/ g3.114.013623.
17. Singh K, Ghai M, Garg M, et al. An integrated molecular linkage map of diploid wheat based on a Triticum boeoticum x Triticum monococcum RIL population.
Theor Appl Genet. 2007;115:301-312. doi: 10.1007/ s00122-007-0543-z. 18. Ling H, Zhao S, Liu D, et al. Draft genome of the wheat A-genome progenitor Triticum urartu. Nature. 2013;496:87-90. doi: 10.1038/nature11997.
19. International wheat genome sequencing consortium (IWGSC) A chromosome-based draft sequence of the hexaploid bread wheat (Triticum aestivum) genome. Science. 2014;345(6194):1251788. doi: 10.1126/sci-ence.1251788.
Ф Информация об авторах
Азат Разяпович Кулуев — аспирант. ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр РАН», Институт биохимии и генетики, Уфа. E-mail: [email protected].
Рустам Тахирович Матниязов — канд. биол. наук, научный сотрудник. ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр РАН», Институт биохимии и генетики, Уфа. E-mail: [email protected].
Булат Разяпович Кулуев — д-р биол. наук, старший научный сотрудник. ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр РАН», Институт биохимии и генетики, Уфа. E-mail: [email protected].
Алексей Викторович Чемерис — д-р биол. наук, проф., главный научный сотрудник. ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр РАН», Институт биохимии и генетики, Уфа. E-mail: [email protected].
* Information about the authors
Azat R. Kuluev — Post-graduate Student. Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences, Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa, Russia. E-mail: [email protected].
Rustam T. Matnijazov — Ph.D, Researcher. Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences, Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa, Russia. E-mail: [email protected].
Bulat R. Kuluev — Doctor of Biology, Senior Researcher. Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences, Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa, Russia. E-mail: [email protected].
Alexey V. Chemeris — Doctor of Biology, Professor, Chief Researcher. Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences, Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa, Russia. E-mail: [email protected].
