Development and characterization of wheat- Leymus racemosus translocation lines with resistance to Fusarium Head Blight

Abstract

Wheat scab (Fusarium Head Blight, FHB) is a destructive disease in the warm and humid wheat-growing areas of the world. Finding diverse sources of FHB resistance is critical for genetic diversity of resistance for wheat breeding programs. Leymus racemosus is a wild perennial relative of wheat and is highly resistant to FHB. Three wheat- L. racemosus disomic addition (DA) lines DA 5 Lr#1, DA 7 Lr#1 and DALr.7 resistant to FHB were used to develop wheat- L.racemosus translocation lines through irradiation and gametocidal gene-induced chromosome breakage. A total of nine wheat-alien translocation lines with wheat scab resistance were identified by chromosome C-banding, GISH, telosomic pairing and RFLP analyses. In line NAU 614, the long arm of 5 Lr#1 was translocated to wheat chromosome 6B. Four lines, NAU 601, NAU 615, NAU 617, and NAU 635, had a part of the short arm of 7 Lr#1 transferred to different wheat chromosomes. Four other lines, NAU 611, NAU 634, NAU 633, and NAU 618, contained translocations involving Leymus chromosome Lr.7 and different wheat chromosomes. The resistance level of the translocation lines with a single alien chromosome segment was higher than the susceptible wheat parent Chinese Spring but lower than the alien resistant parent L. racemosus. At least three resistance genes in L. racemosus were identified. One was located on chromosome Lr.7, and two could be assigned to the long arm of 5 Lr#1 and the short arm of 7 Lr#1.

Targeted Introgression of a Wheat Stem Rust Resistance Gene by DNA Marker-Assisted Chromosome Engineering

“…As a consequence, pollen competition may be a factor in producing lines with shortened alien chromosome segments. Chen et al (2005) produced wheat-Leymus racemosus translocation lines using irradiated monosomic-addition plants as male in crosses to cultivars susceptible to Fusarium head blight (caused by Fusarium graminearum Schw.). They concluded that preferential transmission favored selection of gametes carrying a translocated chromosome over gametes carrying a complete alien chromosome.…”

INLUENCE OF ALIEN GENETIC MATERIAL ON THE MANIFESTATION OF AGRONOMICALLY IMPORTANT TRAITS OF COMMON WHEAT (T. aestivum L.)

“…timopheevii варьирует от иммунного до среднеустойчивого в зависимости от числа Lrлокусов, перенесенных в геном сортареципиента (Leo nova et al, 2002;Timonova et al, 2013). В работе по созда нию линий пшеницы с интрогрессией от дикорастущего злака Leymus racemosus также было показано, что устой чивость к фузариозу образцов, содержащих единичные транслокации, существенно ниже, чем исходной роди тельской формы (Chen et al, 2005).…”

“…За последние 30 лет были разработаны новые биотехнологические подходы, молеку лярногенетические и цитологические методы анализа ге номов, которые стали хорошим методическим арсеналом для повышения эффективности традиционной селекции. В литературе существует достаточное число примеров получения транслокационных линий с использованием современных методических подходов (Chen et al, 2005;Liu et al, 2013;Li et al, 2016а). Линии с небольшими фрагментами хроматина характеризуются цитологической стабильностью, более высокой фертильностью и могут быть использованы на следующих этапах селекции для создания пребридинговых форм.…”

“…Молекулярные маркеры, разработанные для генов устойчивости и фрагментов транслокации, содержащих QTLs, эффективно применяются в схемах маркерориен тированной селекции, маркерконтролируемого отбора для интрогрессии и пирамидирования генов, получения генотипов с различной длиной фрагментов и ускоренно го создания доноров целевых локусов (Chen et al, 2005;Vida et al, 2009;Timonova et al, 2013;Tyagi et al, 2014;Leonova et al, 2017b).…”

Controlling fusarium head blight of wheat (triticum aestivum L.) with genetics

“…Alien chromatin genes can usually be incorporated in cultivated wheat through chromosome amphiploids, addition, substitution and translocation because wheat is allopolyploid [74]. Several hundred alien chromosomal fragments with FHB resistance have been successfully integrated in wheat, including fragments from Triticum macha, Elytrigia intermedia, Thinopyrum ponticum, Elymus racemifar, Roegneria kamoji and Leymus racemosus [74][75][76][77][78][79][80].…”