PL230535B1 - Para oligonukleotydowych starterow do molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta i sposob molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta - Google Patents

Para oligonukleotydowych starterow do molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta i sposob molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta

Info

Publication number
PL230535B1
PL230535B1 PL418161A PL41816116A PL230535B1 PL 230535 B1 PL230535 B1 PL 230535B1 PL 418161 A PL418161 A PL 418161A PL 41816116 A PL41816116 A PL 41816116A PL 230535 B1 PL230535 B1 PL 230535B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
rye
gene
molecular detection
pair
plants
Prior art date
Application number
PL418161A
Other languages
English (en)
Other versions
PL418161A1 (pl
Inventor
Paweł Milczarski
Pawel Milczarski
Miłosz Smolik
Milosz Smolik
Original Assignee
Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny W Szczecinie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny W Szczecinie filed Critical Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Priority to PL418161A priority Critical patent/PL230535B1/pl
Publication of PL418161A1 publication Critical patent/PL418161A1/pl
Publication of PL230535B1 publication Critical patent/PL230535B1/pl

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sekwencja pary oligonukleotydowych starterów do molekularnego wykrywania obecności dominującego genu karłowatości Dw1 w roślinach żyta i sposób molekularnego wykrywania obecności dominującego genu karłowatości Dw1 w roślinach żyta.
Gen karłowatości Dw1 zidentyfikowano w populacji EM1 w latach 70-tych. Z populacji EM1 dostępnej w Krajowym Centrum Roślinnych Zasobów Genowych IHAR Radzików-PIB (Accession nr 31239) wyprowadzono linię wsobną żyta EM1-1. Linia EM1-1 należy do kolekcji materiałów hodowlanych Katedry Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie.
Zwiększenie odporności żyta na wylęganie jest jednym z ważniejszych celów prowadzonych obecnie prac hodowlanych. Cecha ta jest istotnie skorelowana z wysokością roślin. Rośliny niskie nie wylęgają, rośliny wysokie w trakcie trwania okresu wegetacji narażone są na działanie czynników powodujących wylęganie. U roślin decyduje ono w dużym stopniu o plonowaniu. Wpływa na gorsze wykształcenie się ziarna, zmniejszenie liczby kłosów produkcyjnych, liczby ziaren z rośliny, czy masy 1000 ziaren. Szacuje się, że wylęganie, w latach w niekorzystnym układzie warunków pogodowych (intensywne opady deszczu, silne wiatry) dla roślin znajdujących się w fazie po kwitnieniu redukuje plon i pogarsza jego jakość o ponad 50%.
U żyta zidentyfikowano dotąd 17 genów karłowatości. Większości z nich przypisano lokalizacje chromosomowe (Kubicka H., Kubicki B. 1990. Two types of dwarfness in winter rye (Secale cereale L.) Gen. Pol. 81: 9-19; Borner A., Korzun V. 1998. A consensus linkage map of rye (Secale cereale L.) including 374 RFLPs, 24 isozymes and 15 gene loci. Theor. Appl. Genet. 97: 1279-1288).
Trzy z nich (Dw1, Dw2, Dw3), wrażliwe na GA (Borner A., Gale M. D., Appleford N. E. J., Lenton J. R. 1993. Gibberelin status and responsiveness in shoots of tall anddwarf genotypes of diploid rye (Secale cereale L.). Physiol. Plant. 89: 309-314; Stojałowski S., Myśków B., Hanek M., 2015. Phenotypic effect and chromosomal localization of Ddw3, the dominant dwarfing gene in rye (Secale cereale L.). Euphytica 201: 43-52), determinują karłowatość dominującą, pozostałe recesywną. Praktyczne znaczenie mają dwa geny: Dw1 (syn. Ddw1. HI od Humilus) (Sturm W., Engel K. H. 1980. Trisomenanalyse des Allels Hl fur Kurzstrohingkeit bei Secale cereale L. Arch. Zuchtungsforschung 10: 31-35) oraz ct2. Gen Dw1 zidentyfikowano u naturalnego karłowego mutanta EMI (Kobyljanski V. D. (1972) On the genetics of the dominant factor of short-strawed rye. Genetika 8: 12-17). Jest to najlepiej poznane źródło karłowatości. Gen Dw1 zlokalizowano na końcowym odcinku długiego ramienia chromosomu 5R między genami kodującymi owłosienie dokłosia (Hpl) oraz β-amylazę (Melz G. 1989. Beitrage zur Genetik des Roggens (Secale cereale L.). Dsc. Thesis, Berlin; Borner A., Korzun V., Voylokov A. V., Weber W. E. 1999. Detection of quantitative trait loci on chromosome 5R of rye (Secale cereale L.). Theor. Appl. Genet. 98: 1087-1090; Korzun V., Melz G., Borner A. (1996). RFLP mapping of the dwarfing (Ddw1) and hairy peduncle (Hp) genes on chromosome 5 of rye (Secale cereale L.). Theor. Appl. Genet. 92: 1073-1077).
Gen Dw2 zlokalizowano wstępnie na 7R (Melz G. 1989. Beitrage zur Genetik des Roggens (Secale cereale L.). Dsc. Thesis, Berlin: 173), zaś trzeci - Dw3 na długim ramieniu chromosomu IR (Stojałowski S., Myśków B., Hanek M., 2015. Phenotypic effect and chromosomal localization of Ddw3, the dominant dwarfing gene in rye (Secale cereale L.). Euphytica 201: 43-52). Stojałowski i in. (2015) zidentyfikowali zestaw markerów DArT sprzężonych z locus Dw3 w odległości ok. 3 cM. Wykazali przy tym, że gen ten redukuje długość źdźbła o około 30%.
Najlepszym rozwiązaniem dla hodowli żyta byłoby znalezienie i wprowadzenie do nowych jego odmian genu karłowatości. Możliwe byłoby wtedy otrzymanie form zarówno odpornych na wylęganie, jak i wysoko plonujących. Nie jest to łatwe. Stwierdzono bowiem, że geny karłowatości mogą wykazywać plejotropowe działanie. Może ono mieć charakter pozytywny jak i negatywny. Pozytywny wpływ pszenicznych genów karłowatości przejawiał się np. w ograniczaniu syntezy α-amylazy, a przez to porastania przedżniwnego ziarna (Milach S. C. K., Federizzi L. C. (2001). Dwarfing genes in plant improvement. Adv. Agron. 73 (73): 35-63).
Z kolei gen karłowatości Dw1 wprowadzony do genomów populacyjnych odmian żyta w polskich, fińskich czy rosyjskich programach hodowlanych dawał efekt skrócenia źdźbła ale jednocześnie wpływał na obniżenie parametrów plonu rośliny.
U mieszańców żyta skracał długość źdźbła o ok. 35% i nie wpływał negatywnie ich na plonowanie (Hackauf B., Korzun V., Wortmann H., Wilde P., Wehling P. (2012). Development of conserved ortholog
PL 230 535 B1 set markers linked to the restorer gene Rfpl in rye. Mol. Breed. 30: 1507-1518). Podobny efekt zaobserwowano wcześniej u odmian pszenżyta z wprowadzonym genem EM1 (Wolski T., Gryka J. (1996). Semi-dwarf winter triticale. In: Guedes-Pinto H et al (eds) Triticale-today and tomorrow. Developments in plant breeding, vol 5. Kluwer, Dordrecht, 581-587; ISBN: 978-94010-6634-1).
Nowoczesna hodowla roślin wymaga posiadania źródeł interesujących genów, a ponadto systemów diagnostycznych umożliwiających ich identyfikację w otrzymywanych potomstwach. Jest to możliwe w przypadku, gdy znamy chromosomową lokalizację genu, sekwencję samego genu lub sekwencje go flankujące (markery molekularne).
W przypadku genu Dw1 (Korzun V., Melz G., Borner A. (1996). RFLP mapping of the dwarfing (Ddw1) and hairy peduncle (Hp) genes on chromosome 5 of rye (Secale cereale L.). Theor. Appl. Genet. 92: 1073-1077; Borner A., Korzun V., Voylokov A. V., Weber W. E. 1999. Detection of quantitative trait loci on chromosome 5R of rye (Secale cereale L.). Theor. Appl. Genet. 98: 1087-1090) zidentyfikowali dwa blisko sprzężone z genem markery: RFLP Xwg199 oraz izoenzymatyczny marker b-amy-R1. Tenhola-Roininen T., Tanhuanpaa P. (2010) (Tenhola-Roininen T., Tanhuanpaa P. (2010) fagging the dwarfing gene DDw1 in a rye population derived from doubled haploid parents. Euphytica 172: 303-312) zidentyfikowały marker REMS1218. Jest on sprzężony z genem Dw1 w odległości ok. 13 cM i nie nadaje się do prac selekcyjnych.
Celem wynalazku było zidentyfikowanie molekularnych markerów DNA przy pomocy których możliwe jest odróżnianie form żyta karłowych od wysokich oraz identyfikacja źródła karłowatości.
Para oligonukleotydowych starterów do molekularnego wykrywania genu karłowatości Dw1 w roślinach żyta, według wynalazku, ma sekwencje:
Forward - 5' AGCTAGGGTTTACGCCGTTC-3',
Reverse - 5' CGGCAAGAGGTTTGCACTC-3'.
Sposób molekularnego wykrywania obecności genu karłowatości Dw1 w roślinach żyta, według wynalazku, w którym to sposobie w reakcji PCR amplifikowany jest kodominacyjny układ dwóch amplikonów DNA o długości około 500 i 450 par zasad (pz) w przypadku heterozygotycznych form żyta i odpowiednio 500 pz w przypadku homozygotycznego układu dominujących alleli w locus Dw1. Amplikon o długości 500 pz sprzężony jest z genem Dw1 z zastosowaniem pary starterów:
Forward - 5' AGCTAGGGTTTACGCCGTTC-3',
Reverse - 5' CGGCAAGAGGTTTGCACTC-3' i stanowi o wynalazku - markerze H_032. (Wzór 1 zaznaczono strzałką przy 500 pz).
Wynalazek jest bliżej pokazany w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia elektroforegram, na którym pokazano kodominacyjny układ dwóch prążków o długości około 500 i 450 par zasad (pz) dla linii wsobnych żyta: EM1 (fenotypowo karłowa) oraz 541 (fenotypowo wysoka), fig. 2 przedstawia elektroforegramy, na których pokazano segregację markera H_032 w porównaniu z każdą spośród 25 analizowanych niespokrewnionych linii wsobnych żyta. Wyróżniono na nich linie wsobne żyta: 723, 711, 4112Dw oraz 4127Dw posiadające gen Dw3, fig. 3 przedstawia segregację markera H_032 w grupach genotypów wysokich (W) i karłowych (K) populacji RIL mieszańca 541 x EM1 oraz linii rodzicielskich 541 oraz EM1. (Wzór 1 zaznaczono strzałką przy 500 pz).
W pierwszym etapie wytworzono populację mieszańca linii 541 (linia wysoka) i EM1 (linia karłowa) składającą się z dwóch grup skrajnych rekombinacyjnych linii wsobnych (F3) (wysokich i karłowych) liczących odpowiednio po 44 i 45 genotypów każda. W trakcie badań opracowano kodominujący marker H_032, który w prosty i szybki sposób identyfikuje rośliny żyta posiadające gen Dw1 zarówno w grupie genotypów niespokrewnionych (fot. 2), jak i w pulach genotypów skrajnych, tj. różniących się wysokością roślin (fot. 3).
Przeprowadzone przez Zgłaszającego badania markera molekularnego DNA H_032 wykazały, że jest on znacznikiem genu Dw1 w życie.
Metoda identyfikacji markera H_032
Materiał - DNA izolowane jest z liści żyta znanymi metodami przy wykorzystaniu komercyjnie dostępnych zestawów.
Startery do amplifikacji markera H032 zaprojektowano na podstawie sekwencji własnych.
Sekwencje starterów:
Forward - 5' AGCTAGGGTTTACGCCGTTC-3',
Reverse - 5' CGGCAAGAGGTTTGCACTC-3'.
PL 230 535 Β1
Startery projektowano przy użyciu programu Primer3Plus (Untergasser i in. 2007). Andreas Untergasser, Harm Nijveen, Xiangyu Rao, Ton Bisseling, Rene Geurts and Jack A. M. Leunissen: Primer3Plus, an enhanced web interface to Primer3 Nucleic Acids Research 2007 35: W71-W74; doi: 10.1093/nar/gkm306.
Skład mieszaniny reakcyjnej do przeprowadzenia łańcuchowej reakcji polimcrazy PCR:
Składniki mieszaniny reakcyjnej - dla reakcji w objętości 20 μΐ xl próbka (w μΐ)
H2O 8,3
10x Taq bufor (200 mM Tris-IICl, 200 mM KC1, 50 mM (NH4)2SO4 2,0
2mM dNTP 2,0
25mM MgCh 1,5
Starter Forward 5μΜ 2,0
Starter Reyerse 5μΜ 2,0
5U Polimeraza Taq 0,2
DNA20ng · μ!’1 2,0
Warunki amplifikacji DNA
Reakcję PCR przeprowadzano w termocyklerach: PTC200 (MJ Research), T100™ Thermal Cycler(Bio-RAD) lub Eppendorf 5333.
Parametry dla profilu termicznego PCR:
Wstępna denaturacja: 95°C - 5 min.
Profil termiczny cyklu:
1-7 cykl (95°C - 30 s, 65°C - 30 s (-1 °C/cykl), 72°C - 1 min).
8-35 cykl (95°C - 30 s, 59°C - 30 s, 72°C - 1 min).
Końcowa synteza: 72°C - 5 min.
Chłodzenie: +8°C - oc.
Identyfikacja markera H 032
Rozdział elektroforetyczny produktów amplifikacji przeprowadzano w 1,5% żelu agarozowym, bufor 1 x TBE pH = 8,5 przy napięciu 100 V przez 1,5 h. Jako wzorzec długości fragmentów DNA użyto GeneRuler Ladder 100 bp Plus (ThermoFisher Scientific). Po rozdziale żel zanurzano w roztworze bromku etydyny (0,01%) na 10 minut. Wizualizacji wyników dokonano przy użyciu systemu G-Box (Syngene).
Wyniki
Testowanie markera H_032 na osobnikach RIL populacji 541 χ EM1 wykazało 98% zgodność segregacji markera z cechą karłowatości (fot. 3). Uzyskany dla kolekcji 25 linii wsobnych żyta, w tym 4 genotypów posiadających gen Dw1, wynik identyfikacji z zastosowaniem markera H_032 i metody stanowiącej przedmiot wynalazku zaprezentowano na fig. 2. Elektroforegram przedstawia zmienność amplifikowanych fragmentów DNA po włączeniu do analizy pary starterów F i R.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe
1. Para oligonukleotydowych starterów do molekularnego wykrywania obecności genu karłowatości Dw1 w roślinach żyta o sekwencjach:
Forward - 5' AGCTAGGGTTTACGCCGTTC-3’,
Reverse - 5' CGGCAAGAGGTTTGCACTC-3’.
PL 230 535 B1 5
2. Sposób molekularnego wykrywania obecności genu karłowatości Dw1 w roślinach żyta, w którym to sposobie polimorficzny fragment DNA sprzężony z badanym genem amplifikowany jest w reakcji PCR z zastosowaniem pary starterów, po czym dokonuje się detekcji produktu amplifikacji, znamienny tym, że parę starterów stanowi para oligonukleotydowych starterów o sekwencjach:
Forward - 5' AGCTAGGGTTTACGCCGTTC-3',
Reverse - 5' CGGCAAGAGGTTTGCACTC-3', przy czym stosuje się marker H_032 (Wzór 1).
PL418161A 2016-08-02 2016-08-02 Para oligonukleotydowych starterow do molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta i sposob molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta PL230535B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL418161A PL230535B1 (pl) 2016-08-02 2016-08-02 Para oligonukleotydowych starterow do molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta i sposob molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL418161A PL230535B1 (pl) 2016-08-02 2016-08-02 Para oligonukleotydowych starterow do molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta i sposob molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL418161A1 PL418161A1 (pl) 2018-02-12
PL230535B1 true PL230535B1 (pl) 2018-11-30

Family

ID=61148569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL418161A PL230535B1 (pl) 2016-08-02 2016-08-02 Para oligonukleotydowych starterow do molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta i sposob molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL230535B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL418161A1 (pl) 2018-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK2298066T3 (en) Markers for use in the production of double-layer restorers-lines of Brassica napus, which have a good agronomic value
Naqvi et al. Development of a sequence characterized amplified region (SCAR) based indirect selection method for a dominant blast-resistance gene in rice
US20130167270A1 (en) Method for differentiating fertile and sterile plant lines by detection of polymorphic markers in chloroplast dna
CN104630364A (zh) 抗稻瘟病基因Pi9的特异性CAPS标记Pi9caps及其应用
PL243633B1 (pl) Para oligonukleotydowych starterów do wykrywania oraz sposób wykrywania allelu recesywnego genu odporności na rdzę koronową z sublinii formy mieszańcowej Avena sativa ‚Pendek’ x Avena sterilis CW-486 w roślinach owsa zwyczajnego (Avena sativa L.)
KR20200057632A (ko) 토마토 황화잎말림 바이러스 저항성 판별용 마커 및 이를 이용한 판별 방법
CN108728571B (zh) 与哈克尼西棉雄性不育恢复基因连锁的InDel分子标记及应用
KR101151239B1 (ko) 배추의 유전자적 다중대립인자 웅성불임 유전자 Ms의 마커 및 이의 용도
CN117025823A (zh) 一种筛选不同小麦株高和千粒重的分子标记及应用
Halász et al. Preliminary characterization of the self-incompatibility genotypes of European plum (Prunus domestica L.) cultivars
Gultyaeva et al. The effectiveness of molecular markers for the identification of Lr28, Lr35, and Lr47 genes in common wheat
Zheng et al. QTLs for days to silking in a recombinant inbred line maize population subjected to high and low nitrogen regimes
CN107058519B (zh) 与大豆抗疫病基因紧密连锁的分子标记CAPs1516及其应用
PL230535B1 (pl) Para oligonukleotydowych starterow do molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta i sposob molekularnego wykrywania obecnosci genu karlowatosci Dw1 w roslinach zyta
CN115948603B (zh) 一种筛选不同株高、分蘖和产量小麦的方法
JP6876334B2 (ja) 形質転換感受性のオオムギの作出方法
Kwon et al. Genetic analysis of seed-shattering genes in rice using an F
Todorovska et al. Genetic diversity among elite Bulgarian barley varieties evaluated by RFLP and RAPD markers
Szućko et al. Application of ISSR-PCR, IRAP-PCR, REMAP-PCR, and ITAP-PCR in the assessment of genomic changes in the early generation of triticale
KR101471029B1 (ko) 양파의 임성회복 관련 분자 마커 및 웅성-가임 또는 웅성-불임의 선별방법
CN102066576A (zh) 用于鉴别巴西橡胶树品种的方法和巴西橡胶树品种鉴别用试剂盒
RU2486254C1 (ru) СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ГЕНОВ FAE1.1, КОНТРОЛИРУЮЩИХ СОДЕРЖАНИЕ ЭРУКОВОЙ КИСЛОТЫ В МАСЛЕ СЕМЯН РАПСА, С ПОМОЩЬЮ dCAPS-МАРКЕРОВ
CN1763226A (zh) 利用caps标记鉴定强雌性黄瓜品种满田705的方法
CN102925570A (zh) 用于鉴定小麦春化基因vrn-a1的pcr体系
PL230793B1 (pl) Dwie pary oligonukleotydowych starterów do wykrywania genu karłowatości dw9 i sposób wykrywania recesywnego genu karłowatości dw9 w roślinach żyta (Secale cereale L.)