Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Классификация родов Triticum L. я Aegilops L 17
1.2. Эволюция рода Triticum 22
1.2.1 .Диплоидные предшественники полиплоидных пшениц 23
1.2.2. Дивергенция геномов тетраплоидных пшениц 25
1.2.3, Этапы эволюции видов Triticum и Aegilops 29
1.3. Методы анализа генома растений 31
1.3.1. Цитологические методы анализа 31
1.3.1 Л. Изучение кариотипа злаковых культур 31
1.3.1.2, Изучение уровня гомологии хромосом у видов Triticeae 35
1.3.2. Биохимические методы анализа 36
1.3.3. Молекулярно-генетический анализ 39
1.3.3.1. Маркеры индивидуальных локусов 41
1.3.3.2. Маркеры множественных локусов 47
1.3.3.3. Основные критерии отбора молекулярных маркеров для генетических исследований 50
1.3.3.4. Построение молекулярно-генетических карт 51
1.4. Организация генома растений 55
1.4.1. Основные классы повторяющихся последовательностей генома растений 56
1.4.1.1. Дисперсные повторяющие последовательности 57
1.4.1.2. Тандемные повторяющиеся последовательности 59
1.4.1.2.1. Макросателлиты или сателлиты 60
1.4.1.2.2. Гены рибосомальных РНК
как семейство тандемных повторов 74
1.4.1.2.3. Микросателлиты 78
1.4.2. Сравнительное картирование ядерных геномов семейства Роасеае 88
1.5. Заключение 94
Глава 2. Материалы и методы
2.1. Растительный материал 97
2.1.1. Диплоидные и аллополиплоидые формы Aegilops и Triticum 97
2.1.2. Ячменно-пшеничные гибриды 99
2.1.3. Андрогенные регенеранты и их потомство 100
2.1.4. Сферококкоидные мутантные линии мягкой пшеницы 100
2.1.5. Растения беккроссных поколений от скрещивания линий
мягкой пшеницы 101
2.1.6. Популяции F2 от скрещивания образцов пшеницы группы Timopheevi 101
2.2. ДНК-маркеры 102
2.2.1. Рекомбинантые плазмиды 102
2.2.2. ПЦР-маркеры 102
2.3. Выделение ДНК 105
2.3.1. Выделение ДНК растений с использованием протеиназы "К"... 105
2.3.2. Экспресс-метод выделения ДНК растений 106
2.3.3. Выделение ДНК плазмид методом щелочного лизиса 107
2.4. Клонирование последовательностей Speltl и Spelt52 107
2.5. Методы гибридизации 108
2.5.1. Гибридизация по Саузерну 108
2.5.2. Дот-гибридизация 110
2.5.3. Гибридизация бактериальных колоний на фильтрах 111
2.5.4. Squash-дот-гибридизация 111
2.5.5. Флуоресцентная in situ гибридизация (FISH) 112
2.6. Методы ПНР 113
2.6.1. RAPD-анализ 113
2.6.2. Микросателлитный анализ 114
Глава 3. Результаты
3.1. Общая характеристика макросателлитов Ае. speltoides 115
3.1.1. Speltl - новое семейство субтеломерных тандемных повторов Ае. speltoides 115
3.1.1.1. Клонирование, анализ первичной структуры, геномная организация последовательностей Speltl 115
3.1.1.2. Распространенность повторов Speltl в геномах
диплоидных видов Triticeae 117
3.1.1.3. Анализ структурной организации последовательностей
Speltl в геномах видов Aegilops 123
3.1.2. Spelt52 - семейство субтеломерных тандемных повторов
Ае. speltoides, Ае. longissima, Ае. sharonensis 127
3.1.2.1, Использование ПЦР-подхода для анализа Spelt52-последовательностей и прилегающих к ним участков ДНК 127
3.1.2.2, Организация Spelt52.1 и Spelt52.2 в геноме различных видов Aegilops 133
3.1.3. Локализация Speltl и Spelt52 на хромосомах Ае. speltoides, Ае. longissima, Ае. sharonensis 136
3.1.3.1. /и situ гибридизация Speltl и Spelt52 на хромосомы Ае. speltoides 137
3.1.3.2. In situ гибридизация Spelt52 на хромосомы Ае. longissima жАе. sharonensis 140
3.1.4. Организация последовательностей Speltl и Spelt52 в геномах полиплоидных пшениц 142
3.1.4.1. Организация повторов Speltl у полиплоидных видов рода Triticum 143
3.1,4.2, Реорганизация субтеломерных тандемнвіх повторов на
ранних этапах образования аллополиплоидов Triticum-Aegilops 148 3.1.5. Генетические расстояния между образцами видов Aegilops и
ТгШсит по данным RAPD-анализа 154
3.2. Характеристика микросателлитных (SSR) локусов пшеницы 159
3.2.1. Анализ межвидового и внутривидового полиморфизма SSR
локусов у Т. aestivumn Т. timopheevii 159
3.2.1.1. Полиморфизм длинві SSR-локусов у сортов мягкой пшеницы 159
3.2.1.2. Сравнительный анализ SSR-локусов различных образцов Т. timopheevii 161
3.2.2. Стабильность микросателлитных локусов при отдаленной гибридизации злаков и при культивировании in vitro 165
3.2.2.1. Анализ длины микросателлитных локусов у межродовых гибридов и их потомков 166
3.2.2.2. Анализ длины микросателлитных локусов у андрогенных растений-реген ер антов 170
3.2.3. Использование SSR в качестве ДНК-маркеров 172
3.2.3.1. Картирование генов индуцированных сферококкоидных мутантов Т. aestivitm 173
3.2.3.2. SSR-анализ беккроссных потомков 176
3.2.3.3. SSR-картирование генома Т. timopheevii 180
Глава 4. Обсуждение
4.1. Организация и эволюция семейств повторов Speltl и Spelt52 194
4.1.1. Сравнение Speltl и Spelt52 и других семейств повторов Triticeae 194
4.1.2. Динамика изменений семейств повторов Speltl и Spelt52 в процессе дивергенции видов и при образовании аллополиплоидов.. 197
4.1.2.1 Реконструкция филогении видов Aegilops секции Sitopsis 197
4.1.2.2. Геномная организация Speltl и Spelt52 у диплоидных видов 198
4.1.2.3. Организация Speltl и Spelt52 у аллополиплоидов рода Triticum 202
4.1.2.4. Геномные изменения у экспериментально полученных аллополиплоидов 206
4.1.2.5. Тандемные повторы в эволюции диплоидных и аллополиплоидных видов Triticum и Aegilops 210
4.2. Эволюция микросателлитных локусов рода ТгШсит 212
4.2.1. Дивергенция микросателлитных локусов в процессе эволюции трибы Triticeae 213
4.2.2. Варьирование длины микросателлитов под воздействием стрессовых факторов и в процессе эволюции 216
4.3. Хромосомные перестройки в процессе эволюции рода Triticum 219
4.3.1. Коллинеарность хромосом геномов А и А1, В и G 221
4.3.2, Эволюционное происхождение структурных перестроек хромосом 4Al, 5А1, 6Af 225
4.4. Использование микросателлитов как маркеров для решения ряда задач генетики и селекции 228
4.4.1. SSR-маркирование генетических локусов 228
4.4.2. Использование SSR маркеров для контролирования процессов скрещивания 230
4.4.3. Молекулярно-генетическая паспортизация сортов мягкой пшеницы на основе SSR-анализа 232
Заключение 235
Выводы 238
Список литературы
