Химический мутагенез Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk. при помощи азида натрия

А.Р. Кулуев, Б.Р. Кулуев, А.В. Чемерис

Институт биохимии и генетики УФИЦ РАН, г. Уфа, 450054, Россия

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2022.3.378-391

Для цитирования: Кулуев А.Р., Кулуев Б.Р., Чемерис А.В. Химический мутагенез Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk. при помощи азида натрия // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 3. – С. 378–391. – doi: 10.26907/2542-064X.2022.3.378-391.

For citation: Kuluev A.R., Kuluev B.R., Chemeris A.V. Chemical mutagenesis of Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk. using sodium azide. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2022, vol. 164, no. 3, pp. 378–391. doi: 10.26907/2542-064X.2022.3.378-391. (In Russian)

Аннотация

В настоящей работе изучен химический мутагенез Triticum sinskajae, индуцированный азидом натрия. Семена исследуемого вида пшеницы предварительно обрабатывали растворами азида натрия различной концентрации. Воздействие мутагена оценивали по морфометрическим характеристикам полученных растений в период вегетации и плодоношения. Генетический полиморфизм мутантных форм определяли с помощью ISSR-анализа. С учетом показателей всхожести семян и дальнейшего роста растений установлена эффективная концентрация азида натрия для обработки T. sinskajae – 0.1 мМ. Показано, что под влиянием азида натрия у растений возникали различные морфологические отклонения от нормы: в низких концентрациях он способствовал увеличению высоты стебля и колоса, а в высоких – приводил к их уменьшению. Существенных различий по длине листьев и по массе 1000 зерен между мутантами и диким типом не выявлено. Сделан вывод о том, что ISSR-анализ может быть использован в качестве диагностического подхода для оценки общего мутагенного воздействия химических реагентов на геном. По результатам проведенной работы отобраны 78 мутантных форм T. sinskajae, сохраняющих короткостебельность в ряду поколений.

Ключевые слова: Triticum sinskajae, мутация, азид натрия, ISSR-анализ, генетический полиморфизм, диплоидные пшеницы, селекция

Благодарности. Исследование А.Р. Кулуева выполнено в рамках государственного задания № 122030200143-8, работы Б.Р. Кулуева поддержаны грантом Минобрнауки РФ (соглашение № 075-15-2021-1066 от 28 сентября 2021 г).

Литература

1. Zaharieva M., Monneveux P. Cultivated einkorn wheat (Triticum monococcum L. subsp. monococcum): The long life of a founder crop of agriculture // Genet. Resour. Crop Evol. – 2014. – V. 61. – P. 677–706. – doi: 10.1007/s10722-014-0084-7.
2. Филатенко А.А., Куркиев У.К. Пшеница Синской (Новый вид – Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk.) // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – 1975. – № 54, № 1. – С. 239–241.
3. Культурная флора СССР / Под общ. рук. Д.Д. Брежнева. – Л.: Колос, 1979. – Т. 1: Пшеница / Ред. тома В.Ф. Дорофеев, О.Н. Коровина. – 347 с.
4. Simons K.J., Fellers J.P., Trick H.N., Zhang Z., Tai Y.-S., Gill. B.S., Faris J.D. Molecular characterization of the major wheat domestication gene Q // Genetics. – 2006. – V. 172, No 1. – P. 547–555. – doi: 10.1534/genetics.105.044727.
5. Твердохлеб Е.В. Изменчивость признаков культурной однозернянки Triticum monococcum L. и Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk. // Вісник Харківського національного аграрного університету. Серія Біологія. – 2015. – Вип. 3. – С. 83–90.
6. Куркиев У.К., Филатенко А.А. Новые формы пшеницы Синской (Triticum sinskajae A. Filat. et Kurk.) с легким вымолотом зерна и генами низкорослости // Докл. Рос. акад. с.-х. наук. – 2000. – № 4. – С. 10–12.
7. Till B., Cooper J., Tai T.H., Colowit P., Greene E.A., Henikof S., Comai L. Discovery of chemically induced mutations in rice by TILLING // BMC Plant Biol. – 2007. – V. 7. – Art. 19, P. 1–12. – doi: 10.1186/1471-2229-7-19.
8. Suprasanna P., Mirajkar S.J., Bhagwat S.G. Induced mutations and crop improvement // Bahadur B., Venkat Rajam M., Sahijram L., Krishnamurthy K. (Eds.) Plant Biology and Biotechnology. V. 1: Plant diversity, organization, function and improvement. – New Delhi: Springer, 2015. – P. 593–617. – doi: 10.1007/978-81-322-2286-6_23.
9. Mugnozza G.T.S., Monti L.M. Effects of recurrent mutagenic treatment in Durum wheat // Mutat. Res. – 1966. – V. 3, No 4. – P. 298–304. – doi: 10.1016/0027-5107(66)90036-4.
10. Warner R.L., Kudrna D.A., Spaeth S.C., Jones S.S. Dormancy in white-grain mutants of Chinese Spring wheat (Triticum aestivum L.) // Seed Sci. Res. – 2000. – V. 10, No 1. – P. 51–60. – doi: 10.1017/S0960258500000064.
11. Srivastava P., Marker S., Pandey P., Tiwari D.K. Mutagenic effects of sodium azide on the growth and yield characteristics in wheat (Triticum aestivum L. em. Thell.) // Asian J. Plant Sci. – 2011. – V. 10, No 3. – P. 190–201. – doi: 10.3923/ajps.2011.190.201.
12. Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue // Phytochem. Bull. – 1987. – V. 19, No 1. – P. 11–15.
13. Нигматуллина Н.В., Кулуев А.Р., Кулуев Б.Р. Молекулярные маркеры, применяемые для определения генетического разнообразия и видоидентификации дикорастущих растений // Биомика. – 2018. – T. 10, № 3. – С. 290–318. – doi: 10.31301/2221-6197.bmcs.2018-39.
14. Sen A., Sarsu F. Obtaining candidate salt tolerant wheat mutant lines derived from combination of sodium azide mutagenesis and somatic embryogenesis // Trakya Univ. J. Nat. Sci. – 2019. – V. 20, No 2. – P. 129–134. – doi: 10.23902/trkjnat.571255.
15. Watanabe N. Breeding opportunities for early, free-threshing and semidwarf Triticum monococcum L // Euphytica. – 2017. – V. 213. – Art. 201, P. 1–11. – doi: 10.1007/s10681-017-1987-0.
16. Альдеров А.А., Куркиев У.К. К генетике низкорослости диплоидной голозерной линии пшеницы // Частная генетика растений: Тез. докл. конф., 23–25 мая 1989 г. – Киев, 1989. – Т. 1. – С. 120–121.
17. Rascio A., Russo M., Mazzucco L., Platani C., Nicastro G., Di Fonzo N. Enhanced osmotolerance of a wheat mutant selected for potassium accumulation // Plant Sci. – 2001. – V. 160, No 3. – P. 441–448. – doi: 10.1016/s0168-9452(00)00404-0.
18. Сбоева Я.В., Васильева Ю.С., Чертов Н.В., Пыстогова Н.А., Боронникова С.В., Календарь Р., Мартыненко Н. Молекулярно-генетическая идентификация популяций сосны обыкновенной и лиственницы сибирской в Пермском крае на основании полиморфизма ISSR-маркеров // Сиб. лесной журн. – 2020. – № 4. – С. 35–44. – doi: 10.15372/SJFS20200405.
19. Wannajindaporn A., Kativat C., Tantasawat P.A. Mutation induction of Dendrobium ‘Earsakul’ using sodium azide // HortScience. – 2016. – V. 51, No 11. – P. 1363–1370. – doi: 10.21273/HORTSCI10860-16.

Поступила в редакцию

14.03.2022

Кулуев Азат Разяпович, кандидат биологических наук, научный сотрудник

Институт биохимии и генетики УФИЦ РАН

пр-т Октября, д. 71, лит. 1Е, г. Уфа, 450054, Россия

E-mail: kuluev.azat@yandex.ru

Кулуев Булат Разяпович, доктор биологических наук, заведующий лабораторией геномики растений

Институт биохимии и генетики УФИЦ РАН

пр-т Октября, д. 71, лит. 1Е, г. Уфа, 450054, Россия

E-mail: kuluev@bk.ru

Чемерис Алексей Викторович, доктор биологических наук, главный научный сотрудник

Институт биохимии и генетики УФИЦ РАН

пр-т Октября, д. 71, лит. 1Е, г. Уфа, 450054, Россия

E-mail: chemeris@anrb.ru

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.