Identification of the <i>eam8</i> allele associated with photoperiod insensitivity in barley accessions from Japan

Abstract

BACKGROUND: Cultivated plants grown in the northern regions of Russia are subject to strict requirements in terms of their ability to produce a high yield during short growing season. Important adaptive traits that affect crop yield are early maturity and insensitivity to photoperiod. The search and involvement in breeding programs of new sources of these valuable traits is a necessary step for the creation of new ecologically plastic varieties.&#x0D; THE AIM: To identify alleles of the Eam8 gene, which determine weak photoperiodic sensitivity, among Japanese barley accessions from the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR) collection.&#x0D; MATERIALS AND METHODS: Screening of 200 barley accessions from Japan was carried out in a climatic chamber in order to identify plants with yellow color of seedlings a marker sign of the influence of the eam8 allele, which controls early maturity and low sensitivity to the photoperiod. The presumably photoperiod-insensitive accession was studied under conditions of long and short photoperiods and was studied by molecular methods.&#x0D; RESULTS: Phenotypic screening identified a presumably photoperiod-insensitive accession k-17545 (Jap.456). The photoperiodic sensitivity of the accession and the variety Mari (carrier of the recessive eam8 allele) were similar. Using molecular analysis, the eam8.k allele, occurred naturally in the cultivars Kinai 5 and Kagoshima Gold from Japan, was found in the k-17545 line. The Jap.456 was polymorphic by srorage proteins (hordein) patterns and RAPD profiles. In addition, previously undescribed SNPs in the eam8.k sequence were identified in individual plants.&#x0D; CONCLUSIONS: As a result of the study of 200 accessions of barley from Japan, accession k-17545 (Jap.456) was found, in which the eam8.k allele was identified, which controls weak sensitivity to the photoperiod.

Genetic diversity of barley accessions from East Asian countries in terms of resistance to powdery mildew

“…Оценка устойчивости коллекции ячменя из Восточноазиатского центра происхождения и доместикации культурных растений позволила выделить достаточно большое количество резистентных к мучнистой росе образцов не только на ювенильной стадии развития, но также и у взрослых растений в поле. Среди 37 генотипов, показавших устойчивость к B. graminis в фазе всходов (Abdullaev et al, 2022), 16 сильно поражались в фазе колошения и, напротив, у 18 изученных образцов с сильным проявлением заболевания при искусственном заражении проростков наблюдали лишь единичные пустулы патогена на листьях взрослых растений (см. табл.…”

“…Большую ценность для селекции представляют генотипы, сочетающие сразу несколько признаков, имеющих важное хозяйственное значение. Так, выделенные нами образцы ячменя из Японии к-17545 (Jap.456) и к-20279 (Kinai 5), у которых идентифицирован один эффективный доминантный ген устойчивости к B. graminis, являются носителями аллеля eam8.k, контролирующего нечувствительность к продолжительности фотопериода ячменя (Zveinek et al, 2022;Zakhrabekova et al, 2012).…”

“…Использование в селекционных программах небольшого количества генов может привести к отбору вирулентных клонов патогена и потере устойчивости прежде эффективных доноров резистентности (Czembor H., Czembor J., 2001). В полевых условиях на северо-западе России было изучено 243 генотипа ячменя из стран Восточной Азии, среди которых умеренной устойчивостью к возбудителю мучнистой росы характеризовались 6 образцов (Radchenko et al, 2004), многие из которых спустя 20 лет оказались восприимчивы к патогену на стадии проростков (Abdullaev et al, 2022). Таким образом, возникает постоянная необходимость поиска новых эффективных источников устойчивости ячменя к B. graminis для вовлечения их в селекцию.…”

“…Большим разнообразием по многим ценным признакам характеризуются образцы из центров происхождения и доместикации сельскохозяйственных культур. Ранее, в лабораторных условиях, провели скрининг 950 образцов ячменя из Восточноазиатского центра формообразования и выявили 37 генотипов, поражение которых на ювенильной стадии развития растений не превышало двух баллов (Abdullaev et al, 2022).…”