Molecular characterization of Fusarium resistance from Elymus repens introgressed into bread wheat

Fedak, George; Cao, Wenguang; Wolfe, Danielle; Chi, Dawn; Xue, Allen

doi:10.3103/s0095452717020025

“…GISH and FISH analyses of somatic metaphase chromosomes confirmed the presence of a wheat– E. repens 3D/?St double terminal translocation and 7DS/?StL Robertsonian translocation, respectively. Fedak et al [30] indicated that P1142-3-15 also had 42 chromosomes with one pair of chromosomes showing terminal translocations on both 3D arms. However, it was obtained from the common wheat Crocus/ E. repens //Crocus F 9 progeny lines.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…FHB resistance has also been documented in Aegilops tauschii , E. trachaycaulus , E. repens , R. ciliaris , Th. junceum , Triticum monococcum , Triticum timopheevii , Triticum carthlicum , and Triticum macha [22, 27, 30, 31, 34]. Recently, Fedak et al [30] revealed that FHB resistance was provided by the wheat– E. repens translocation on the long arm of chromosome 3D.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…junceum , Triticum monococcum , Triticum timopheevii , Triticum carthlicum , and Triticum macha [22, 27, 30, 31, 34]. Recently, Fedak et al [30] revealed that FHB resistance was provided by the wheat– E. repens translocation on the long arm of chromosome 3D. Zeng et al [21] reported that eight wheat– E. repens introgression lines expressed high levels of resistance to FHB, and line P1142-1-2 (2 n = 56) displayed an 11.35% infection rate.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Molecular cytogenetic characterization of wheat–Elymus repens chromosomal translocation lines with resistance to Fusarium head blight and stripe rust

Gong

¹

,

Zhu

²

,

Li

³

et al. 2019

View full text Add to dashboard Cite

BackgroundFusarium head blight (FHB) caused by the fungus Fusarium graminearum Schwabe and stripe rust caused by Puccinia striiformis f. sp. tritici are devastating diseases that affect wheat production worldwide. The use of disease-resistant genes and cultivars is the most effective means of reducing fungicide applications to combat these diseases. Elymus repens (2n = 6x = 42, StStStStHH) is a potentially useful germplasm of FHB and stripe rust resistance for wheat improvement.ResultsHere, we report the development and characterization of two wheat–E. repens lines derived from the progeny of common wheat–E. repens hybrids. Cytological studies indicated that the mean chromosome configuration of K15–1192-2 and K15–1194-2 at meiosis were 2n = 42 = 0.86 I + 17.46 II (ring) + 3.11 II (rod) and 2n = 42 = 2.45 I + 14.17 II (ring) + 5.50 II (rod) + 0.07 III, respectively. Genomic and fluorescence in situ hybridization karyotyping and simple sequence repeats markers revealed that K15–1192-2 was a wheat–E. repens 3D/?St double terminal chromosomal translocation line. Line K15–1194-2 was identified as harboring a pair of 7DS/?StL Robertsonian translocations and one 3D/?St double terminal translocational chromosome. Further analyses using specific expressed sequence tag-SSR markers confirmed that the wheat–E. repens translocations involved the 3St chromatin in both lines. Furthermore, compared with the wheat parent Chuannong16, K15–1192-2 and K15–1194-2 expressed high levels of resistance to FHB and stripe rust pathogens prevalent in China.ConclusionsThus, this study has determined that the chromosome 3St of E. repens harbors gene(s) highly resistant to FHB and stripe rust, and chromatin of 3St introgressed into wheat chromosomes completely presented the resistance, indicating the feasibility of using these translocation lines as novel material for breeding resistant wheat cultivars and alien gene mining.

show abstract

“…В потомстве от скрещиваний и беккроссов аллогексаплоидного апомиктичного вида E. rectisetus с мягкой пшеницей получили линию, дисомно дополненную хромосомой 1Y, которая характеризуется умеренной устойчивостью к гельминтоспориозу и септориозу (144,145), а дополнение по хромосомам 2-й и 5-й гомеологочных групп обеспечивало хорошую устойчивость к фузариозу колоса (60,146). E. tsukushiensis, ставший донором гена Fhb6 (хромосома 1Ets#1S), перенесенного на хромосому пшеницы 1AS (147), и E. repens, с участием хроматина которого были получены различные интрогрессивные устойчивые к фузариозу линии пшеницы (148,149), также служат источниками устойчивости к фузариозу. E. trachycaulis был донором гена устойчивости мягкой пшеницы к листовой ржавчине Lr55 (150).…”

unclassified

Gene Resources of Perennial Wild Cereals Involved in Breeding to Improve Wheat Crop

Kroupin¹,

Divashuk²,

2019

View full text Add to dashboard Cite

Большой проблемой в современной селекции пшеницы является снижение генетического разнообразия пшеницы, что связано, в первую очередь, с ограниченным числом сортов, используемых в родословных. Как следствие обеднения генетического пула пшеницы происходит преодоление ее устойчивости фитопатогенами, что в целом снижает стабильность агрофитоценоза. Одним из способов расширения генетического разнообразия пшеницы служит перенос в ее геном генов хозяйственно-ценных признаков от близкородственных родов и видов, объединенных в три генетических пула: первичный (сорта твердой и мягкой пшеницы), вторичный (различные виды Triticum и Aegilops), третичный (наиболее удаленные виды Triticeae). В настоящем обзоре представлены успехи в области переноса генов хозяйственно ценных признаков в геном пшеницы от её дикорастущих многолетних сородичей, относящихся к третичному генетическому пулу: Thinopyrum, Dasypyrum, Pseudoroegneria, Elymus, Agropyron. Представители данных видов имеют разный уровень плоидности (ди-, тетра, гека-и даже декаплоиды) и могут сочетать в себе геномы J (=E), St, W, Y, X, V, H, P, а также их различные варианты. Рассмотрены различные уровни переноса наследственного материала в геном пшеницы: амфидиплоиды, дополненные и замещенные линии, линии с транслокациями и мелкими интрогрессиями. Особое внимание в обзоре уделено амфидиплоидам, а именно пшенично-пырейным гибридам (ППГ), сочетающим в себе геном пшеницы и целый или часть генома пырея. Рассмотрена роль ППГ в селекции пшеницы как в качестве самостоятельного объекта возделывания, так и в качестве «селекционного мостика», то есть промежуточного этапа при переносе генов из пырея в пшеницу. Перенос крупных фрагментов хроматина, несущего целевой ген, часто связан с дополнительным переносом «генетического мусора», то есть генов дикорастущих сородичей, снижающих количество и ухудшающих качество конечной продукции пшеницы. В связи с этим наиболее ценными формами считаются интрогрессивные линии пшеницы, в которых имеется небольшая вставка хроматина чужеродного генома, несущая полезный ген. Поскольку геномы представителей третичного генетического пула наиболее удалены от геномов пшеницы, важной проблемой, рассмотренной в обзоре, является получение интрогрессий путем обмена участками гомеологичных хромосом. Перенос полезных генов в геном пшеницы от дикорастущих сородичей проиллюстрирован примерами интрогрессии генов устойчивости к грибным заболеваниям (листовая и стеблевая ржавчины, мучнистая роса, фузариоз, септориоз), вирусным (желтой карликовости, полосатой мозаики), колонизации клещом, толерантности к засухе, засолению и прорастанию на корню, запасных белков (глютенинов) и многолетнего образа жизни растения. Отмечается, что дикорастущие сородичи могут служить донорами не только генов, отвечающих за устойчивость к стрессовым факторам, но и повышающих урожайность за счет повышения фертильности, числа колосков и других элементов структуры урожайности, а также улучшающих качество конечной продукции благодаря новым вариантам запасных белков. молекулярных и молекулярно-цитоге...

show abstract

“…В потомстве от скрещиваний и беккроссов аллогексаплоидного апомиктичного вида E. rectisetus с мягкой пшеницей получили линию, дисомно дополненную хромосомой 1Y, которая характеризуется умеренной устойчивостью к гельминтоспориозу и септориозу (144,145), а дополнение по хромосомам 2-й и 5-й гомеологочных групп обеспечивало хорошую устойчивость к фузариозу колоса (60,146). E. tsukushiensis, ставший донором гена Fhb6 (хромосома 1Ets#1S), перенесенного на хромосому пшеницы 1AS (147), и E. repens, с участием хроматина которого были получены различные интрогрессивные устойчивые к фузариозу линии пшеницы (148,149), также служат источниками устойчивости к фузариозу. E. trachycaulis был донором гена устойчивости мягкой пшеницы к листовой ржавчине Lr55 (150).…”

unclassified

Использование Генетического Потенциала Многолетних Дикорастущих Злаков В Селекци-Онном Улучшении Пшеницы

Крупин¹,

Divashuk²,

2019

View full text Add to dashboard Cite

Большой проблемой в современной селекции пшеницы является снижение генетического разнообразия пшеницы, что связано, в первую очередь, с ограниченным числом сортов, используемых в родословных. Как следствие обеднения генетического пула пшеницы происходит преодоление ее устойчивости фитопатогенами, что в целом снижает стабильность агрофитоценоза. Одним из способов расширения генетического разнообразия пшеницы служит перенос в ее геном генов хозяйственно-ценных признаков от близкородственных родов и видов, объединенных в три генетических пула: первичный (сорта твердой и мягкой пшеницы), вторичный (различные виды Triticum и Aegilops), третичный (наиболее удаленные виды Triticeae). В настоящем обзоре представлены успехи в области переноса генов хозяйственно ценных признаков в геном пшеницы от её дикорастущих многолетних сородичей, относящихся к третичному генетическому пулу: Thinopyrum, Dasypyrum, Pseudoroegneria, Elymus, Agropyron. Представители данных видов имеют разный уровень плоидности (ди-, тетра, гека-и даже декаплоиды) и могут сочетать в себе геномы J (=E), St, W, Y, X, V, H, P, а также их различные варианты. Рассмотрены различные уровни переноса наследственного материала в геном пшеницы: амфидиплоиды, дополненные и замещенные линии, линии с транслокациями и мелкими интрогрессиями. Особое внимание в обзоре уделено амфидиплоидам, а именно пшенично-пырейным гибридам (ППГ), сочетающим в себе геном пшеницы и целый или часть генома пырея. Рассмотрена роль ППГ в селекции пшеницы как в качестве самостоятельного объекта возделывания, так и в качестве «селекционного мостика», то есть промежуточного этапа при переносе генов из пырея в пшеницу. Перенос крупных фрагментов хроматина, несущего целевой ген, часто связан с дополнительным переносом «генетического мусора», то есть генов дикорастущих сородичей, снижающих количество и ухудшающих качество конечной продукции пшеницы. В связи с этим наиболее ценными формами считаются интрогрессивные линии пшеницы, в которых имеется небольшая вставка хроматина чужеродного генома, несущая полезный ген. Поскольку геномы представителей третичного генетического пула наиболее удалены от геномов пшеницы, важной проблемой, рассмотренной в обзоре, является получение интрогрессий путем обмена участками гомеологичных хромосом. Перенос полезных генов в геном пшеницы от дикорастущих сородичей проиллюстрирован примерами интрогрессии генов устойчивости к грибным заболеваниям (листовая и стеблевая ржавчины, мучнистая роса, фузариоз, септориоз), вирусным (желтой карликовости, полосатой мозаики), колонизации клещом, толерантности к засухе, засолению и прорастанию на корню, запасных белков (глютенинов) и многолетнего образа жизни растения. Отмечается, что дикорастущие сородичи могут служить донорами не только генов, отвечающих за устойчивость к стрессовым факторам, но и повышающих урожайность за счет повышения фертильности, числа колосков и других элементов структуры урожайности, а также улучшающих качество конечной продукции благодаря новым вариантам запасных белков. молекулярных и молекулярно-цитоге...

show abstract

Molecular characterization of Fusarium resistance from Elymus repens introgressed into bread wheat

Cited by 14 publications

References 17 publications

Molecular cytogenetic characterization of wheat–Elymus repens chromosomal translocation lines with resistance to Fusarium head blight and stripe rust

Molecular cytogenetic characterization of wheat–Elymus repens chromosomal translocation lines with resistance to Fusarium head blight and stripe rust

Gene Resources of Perennial Wild Cereals Involved in Breeding to Improve Wheat Crop

Использование Генетического Потенциала Многолетних Дикорастущих Злаков В Селекци-Онном Улучшении Пшеницы

Contact Info

Product

Resources

About