zhrosЗерновое хозяйство РоссииGrain Economy of Russia2079-87252079-8733Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Аграрный научный центр "Донской»10.31367/2079-8725-2025-96-1-47-53zhros-2970Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙPLANT BREEDING AND SEED PRODUCTION OF AGRICULTURAL CROPSПолучение и оценка удвоенных гаплоидов на основе линий яровой мягкой пшеницы с транслокацией от Aegilops speltoides TauschProduction and estimation of doubled haploids in the spring common wheat lines with translocation from Aegilops speltoides Tauschhttps://orcid.org/0000-0002-7499-6803ПетрашН. В.PetrashN. V.

младший научный сотрудник лаборатории генофонда растений

630501, Новосибирская обл., р.п. Краснообск, С-200, зд. 5, а/я 375

junior researcher of the laboratory for plant gene pool

630501, Novosibirsk region, Krasnoobsk, C-200 Str., 5/1, p/b 375

pnv11@bionet.nsc.ruОрловаЕ. А.OrlovaE. A.

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории генофонда растений

630501, Новосибирская обл., р.п. Краснообск, С-200, зд. 5, а/я 375

Candidate of Agricultural Sciences, leading researcher of the laboratory  for plant gene pool

630501, Novosibirsk region, Krasnoobsk, C-200 Str., 5/1, p/b 375

Сибирский научно-исследовательский институт растениеводства и селекции – филиал ИЦиГ СО РАНРоссияSiberian Research Institute of Plant Cultivation and Breeding, the branch of Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of RASRussian Federation2025030320251714753Copyright © Петраш Н.В., Орлова Е.А., 20252025Петраш Н.В., Орлова Е.А.Petrash N.V., Orlova E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zhros.online/jour/article/view/2970

Получение удвоенных гаплоидов (doubled haploid, DH) наряду с маркер-ориентированной селекцией становится неотъемлемой частью современного селекционного процесса. В настоящем исследовании в качестве доноров для получения DH использовали линии F5 мягкой пшеницы 983, 986 и 987, которые были отобраны ранее из комбинации скрещивания позднеспелой линии Велют (содержит транслокации 5BS.5BL-5SL от Ae. speltoides и T1RS.1BL от ржи) с раннеспелым сортом Тулун 15. Целью данной работы было получение удвоенных гаплоидов в культуре пыльников in vitro на основе гибридных линий мягкой пшеницы с транслокацией от Ae. speltoides L. и оценка их по устойчивости к бурой ржавчине и хозяйственно ценным признакам. Получение DH проводили в культуре пыльников in vitro, в опыте не обнаружено влияния транслокации от Ae. speltoides на показатели андрогенеза in vitro. Установлено значимое превышение по всем изучаемым параметрам у линии 986, что, по-видимому, связано с присутствием у нее ржаной транслокации в гетерозиготном состоянии. Всего в опыте получено 17 DH-линий, по результатам молекулярного анализа ДНК с праймерами Gill-B1 и Chi_5F/5R определено 6 DH-линий с транслокацией 5BS.5BL-5SL и одна линия с T1RS.1BL. В ходе изучения реакции к возбудителю бурой ржавчины DH-линий на разных стадиях развития растений установлено, что ген LrAsp 5, переданный в геном мягкой пшеницы с транслокацией 5BS.5BL-5SL, является геном возрастной устойчивости к Puccinia triticina. Выявлено, что DH-линии с геном LrAsp 5 в ювенильной стадии имели тип поражения бурой ржавчиной 2 балла, тогда как на взрослых растениях в поле отмечали устойчивый тип реакции (0–1 балл). Пять DH-линий были отобраны для включения в дальнейший селекционный процесс. В настоящей статье приводятся данные их полевой оценки по элементам структуры урожая в 2020–2021 годах. Обнаружено, что значения изучаемых линий по эти признакам находились в пределах значений родителей. По массе 1000 зерен в сравнении с сортом Тулун 15 выделились DH 16-1 (34,6г) и DH  9-2 (34,9г), по массе зерна с растения – DH 7-2 (2,2 г).

The development of doubled haploids (DH) along with marker-assisted breeding is becoming an integral part of the modern breeding process. In the current study, the F5 common wheat lines ‘983’, ‘986’ and ‘987’, which were previously selected from the hybridization of the late-maturing line ‘Velyut’ (with translocations 5BS.5BL-5SL from Ae. speltoides and T1RS.1BL from rye) with the early-maturing variety ‘Tulun 15’, were used as donors to obtain DH. The purpose of the current work was to obtain doubled haploids in anther culture in vitro based on hybrid lines of common wheat with translocation from Ae. speltoides L. and to estimate them for brown rust resistance and economically valuable traits. DH was obtained in anther culture in vitro, and there was no effect of translocation from Ae. speltoides on androgenesis indices in vitro in the trial. There has been established a significant excess of all studied parameters in the line ‘986’, which might be caused by the presence of a rye translocation in a heterozygous state. There were obtained 17 DH lines in the trial. According to the results of molecular DNA analysis with the primers Gill-B1 and Chi_5F/5R, there have been identified 6 DH lines with the translocation 5BS.5BL-5SL and one line with T1RS.1BL. During the study of the reaction of DH lines to the brown rust pathogen at different stages of plant development, there has been found out that the gene LrAsp 5 transferred to the common wheat genome with the translocation 5BS.5BL-5SL is the age-related resistance gene to Puccinia triticina. There has been determined that DH lines with the gene LrAsp 5 at the juvenile stage had a 2-point brown rust damage, while on adult plants there was a resistant reaction type (0–1 point). There have been selected five DH lines for introduction into the further breeding process, the current paper has presented the data on their field estimation of yield structure elements in 2020–2021. There has been found that the values of the studied lines for these traits were within the values of the parents. There have been identified DH 16-1 (34.6 g) and DH 9-2 (34.9 g) with the best value of 1000-grain weight in comparison with the variety ‘Tulun 15’, and DH 7-2 (2.2 g) with the best value of grain weight per plant.

яровая мягкая пшеницаудвоенные гаплоидычужеродные транслокацииструктурный анализбурая ржавчинаген LrAsp 5spring common wheatdoubled haploidsalien translocationsstructural analysisbrown rustgene LrAsp 5Работа поддержана бюджетными проектами ИЦиГ СО РАН № FWNR-2022-0018 и № FWNR-2024-0013. Авторы выражают благодарность профессору Е.А. Салиной за предоставленный для исследования растительный материал и рецензентам за их вклад в экспертную оценку этой работы.ReferencesАдонина И. Г., Петраш Н. В., Тимонова Е. М., Христов Ю. А., Салина Е. А. Создание и изучение устойчивых к листовой ржавчине линий мягкой пшеницы с транслокациями от Aegilops speltoides Tausch // Генетика. 2012. Т. 48, №4. С. 488–488.Adonina I. G., Petrash N. V., Timonova E. M., Khristov Yu. A., Salina E. A. Sozdanie i izuchenie ustoichivykh k listovoi rzhavchine linii myagkoi pshenitsy s translokatsiyami ot Aegilops speltoides Tausch [Development and study of leaf rust resistant lines of common wheat with translocations from Aegilops speltoides Tausch] // Genetika. 2012. T. 48, № 4. S. 488–488.Адонина И. Г., Тимонова Е. М., Салина Е. А. Интрогрессивная гибридизация мягкой пшеницы: результаты и перспективы // Генетика. 2021. Т. 57, № 4. С. 384–402. DOI: 10.31857/S0016675821030024Adonina I. G., Timonova E. M., Salina E. A. Introgressivnaya gibridizatsiya myagkoi pshenitsy: rezul'taty i perspektivy [Introgressive hybridization of common wheat: results and prospects] // Genetika. 2021. T. 57, № 4. S. 384–402. DOI: 10.31857/S0016675821030024Петраш Н. В., Орлова Е. А., Лихенко И. Е., Пискарев В. В. Изучение эффективности культуры пыльников in vitro сортов и гибридов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) // Зерновое хозяйство России. 2022. Т. 14, № 6. С. 17–22. DOI: 10.31367/2079-8725-2022-83-6-17-22Petrash N. V., Orlova E. A., Likhenko I. E., Piskarev V. V. Izuchenie effektivnosti kul'tury pyl'nikov in vitro sortov i gibridov myagkoi pshenitsy (Triticum aestivum L.) [Study of the efficiency of anther culture in vitro of common wheat varieties and hybrids (Triticum aestivum L.)] // Zernovoe khozyaistvo Rossii. 2022. T. 14, № 6. S. 17–22. DOI: 10.31367/2079-8725-2022-83-6-17-22Тимонова Е. М., Адонина И. Г., Салина Е. А. Изучение влияния чужеродных транслокаций на показатели андрогенеза in vitro у линий мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2022. Т. 183, № 1. С. 127–134. DOI: 10.30901/2227-8834-2022-1-127-134Timonova E. M., Adonina I. G., Salina E. A. Izuchenie vliyaniya chuzherodnykh translokatsii na pokazateli androgeneza in vitro u linii myagkoi pshenitsy (Triticum aestivum L.) [Study of the effect of foreign translocations on androgenesis indices in vitro in common wheat lines (Triticum aestivum L.)] // Trudy po prikladnoi botanike, genetike i selektsii. 2022. T. 183, № 1. S. 127–134. DOI: 10.30901/2227-8834-2022-1-127-134Сколотнева Е. С., Салина Е. А. Разнообразие механизмов устойчивости, вовлеченных в многоуровневый иммунитет пшеницы к ржавчинным // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019. Т. 23, № 5. С. 542–550. DOI 10.18699/VJ19.523Skolotneva E. S., Salina E. A. Raznoobrazie mekhanizmov ustoichivosti, vovlechennykh v mnogourovnevyi immunitet pshenitsy k rzhavchinnym [Diversity of resistance mechanisms involved in multilevel rust immunity of wheat] // Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii. 2019. T. 23, № 5. S. 542–550. DOI: 10.18699/VJ19.523Friebe B., Jiang J., Raupp W.J., McIntosh R.A., Gill B.S. Characterization of wheat-alien translocations conferring resistance to diseases and pests: current status // Euphytica. 1996. Vol. 91, P. 59–87. DOI 10.1007/BF00035277Friebe B., Jiang J., Raupp W.J., McIntosh R.A., Gill B.S. Characterization of wheat-alien translocations conferring resistance to diseases and pests: current status // Euphytica. 1996. Vol. 91, P. 59–87. DOI: 10.1007/BF00035277Ren T., Jiang Q., Sun Z., Ren Z., Tan F., Yang W., Li Z. Development and Characterization of Novel Wheat-Rye 1RS·1BL Translocation Lines with High Resistance to Puccinia striiformis f. sp. tritici // Phytopathology. 2022. Vol. 112, № 6. P. 1310–1315. DOI: 10.1094/PHYTO-07-21-0313-RRen T., Jiang Q., Sun Z., Ren Z., Tan F., Yang W., Li Z. Development and Characterization of Novel Wheat-Rye 1RS·1BL Translocation Lines with High Resistance to Puccinia striiformis f. sp. tritici // Phytopathology. 2022. Vol. 112, № 6. P. 1310–1315. DOI: 10.1094/PHYTO-07-21-0313-RSeguí-Simarro J. M., Jacquier N. M., Widiez T. Overview of in vitro and in vivo doubled haploid technologies. In: Segui-Simarro, J.M. (Eds.) Doubled Haploid Technology. Vol. 1. General Topics, Alliaceae, Cereals // Methods in Molecular Biology. New York: Springer Science + Business Media, 2021. Vol. 2287, P. 3–32. DOI: 10.1007/978-1-0716-1315-3_1Seguí-Simarro J. M., Jacquier N. M., Widiez T. Overview of in vitro and in vivo doubled haploid technologies. In: Segui-Simarro, J.M. (Eds.) Doubled Haploid Technology. Vol. 1, General Topics, Alliaceae, Cereals // Methods in Molecular Biology. New York: Springer Science + Business Media, 2021. Vol. 2287, P. 3–32. DOI: 10.1007/978-1-0716-1315-3_1Shoeva O. Y., Dobrovolskaya O. B., Leonova I. N., Salina E. A., Khlestkina E. K. The B-, G- and S-genomic Chi genes in family Triticeae // Biologia Plantarum. 2016. Vol. 60, № 2. P. 279–284. DOI: 10.1007/s10535-016-0595-5Shoeva O. Y., Dobrovolskaya O. B., Leonova I. N., Salina E. A., Khlestkina E. K. The B-, G- and S-genomic Chi genes in family Triticeae // Biologia Plantarum. 2016. Vol. 60, № 2. P. 279–284. DOI: 10.1007/s10535-016-0595-5Weyen J. Applications of doubled haploids in plant breeding and applied research // Doubled haploid technology: volume 1: general topics, alliaceae, cereals. 2021. P. 23–39. DOI: 10.1007/978-1-0716-1315-3_2Weyen J. Applications of doubled haploids in plant breeding and applied research // Doubled haploid technology: volume 1: general topics, alliaceae, cereals. 2021. P. 23–39. DOI: 10.1007/978-1-0716-1315-3_2

The authors declare that there are no conflicts of interest present.