Physical mapping of the blue-grained gene from Thinopyrum ponticum chromosome 4Ag and development of blue-grain-related molecular markers and a FISH probe based on SLAF-seq technology

Abstract

A Thinopyrum ponticum chromosome 4Ag physical map was constructed, the blue-grained gene was localized, and related specific markers and a FISH probe were developed by SLAF-seq. Decaploid Thinopyrum ponticum (2n = 10x = 70) serves as an important gene pool for wheat improvement. The wheat-Th. ponticum 4Ag (4D) disomic substitution line Blue 58, derived from a distant hybridization between Th. ponticum and common wheat (Triticum aestivum L.), bears blue coloration in the aleurone layer. To map the blue-grained gene, eight wheat-Th. ponticum 4Ag translocation lines with different chromosomal segment sizes were obtained from Blue 58 using Co-γ ray irradiation and were characterized using cytogenetic and molecular marker analysis. A small-segment blue-grained wheat translocation line L13, accounting for one-fifth of 4AgL, was obtained. A physical map of chromosome 4Ag was constructed containing 573 specific-locus amplified fragment sequencing (SLAF-seq) markers, including three bins with 223 markers on 4AgS and eight bins with 350 markers on 4AgL. The blue-grained gene in three blue-grained translocation lines L5, L9, and L13, was located on bin 4AgL-6 with FL 0.75-0.89. Moreover, 89 blue-grain-related molecular markers and one fluorescence in situ hybridization (FISH) probe, pThp12.19, were identified in this bin. The newly developed translocation lines and the molecular markers and FISH probe will facilitate the application of the Th. ponticum-origin blue-grained characteristic in wheat breeding.

Marker-Assisted Development of a Blue-Grained Substitution Line Carrying the Thinopyrum ponticum Chromosome 4Th(4D) in the Spring Bread Wheat Saratovskaya 29 Background

“…Recently, based on the line Blue58 having chromosome substitution 4Th(4D), a set of blue-grained translocation lines with Th. ponticum chromosomal segments were produced by 60 Co-γ ray irradiation treatment [17]. These lines represent valuable sources of the Ba gene where the effect of linked genomic segments on growth, yield, and quality parameters of flour is expected to be reduced as much as possible.…”

“…Using a set of wheat-Th. ponticum 4Th translocation lines, Liu et al [17] mapped the Th. ponticum Ba1 gene to the 4ThL-6 bin with FL 0.75-0.89.…”

“…Electropherogram of PCR products obtained using primers for the microsatellite locus Xgwm1397 on DNA of cv. Saratovskaya 29 (lane 1), Meropa (2), and blue-grained BC7F3 heterozygous(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12) and homozygous(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22) descendants of the selected plants from BC7F2 (b).…”

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

“…Эффективный ген Sr26 (определяет устойчивость в том числе к расе стеблевой ржавчины Ug99) был перенесен по схеме частичный амфидиплоид (2n = 56)-замещенная линия 6Ag(6A)-транслокация 6AgL-6AL; так как эта транслокация снижала урожайность на 15 %, ее дозу уменьшили с 90 % до 30 %, что позволило повысить урожайность (105); на хромосоме 6Ag также был выявлен новый ген устойчивости SrB (106). В хромосомы пшеницы от пырея понтийского перенесены гены устойчивости к листовой и стеблевой ржачинам Lr19, Lr24, Lr29, Sr24, Sr25, Sr26, Sr43 (84,(107)(108)(109)(110), колонизации клещом Eriophyes tulipa Cmc2 (84), неизвестный доминантный ген короткостебельности (111), ген желтого пигмента в эндосперме (112) и антоцианового окрашивания алейронового слоя (113). Подобно пырею среднему, у пырея понтийского большая часть интрогрессий хроматина с ценными генами происходит в хромосомы субгенома D мягкой пшеницы, что может быть связано с его близостью к субгеномам пырея понтийского (111).…”

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

“…Эффективный ген Sr26 (определяет устойчивость в том числе к расе стеблевой ржавчины Ug99) был перенесен по схеме частичный амфидиплоид (2n = 56)-замещенная линия 6Ag(6A)-транслокация 6AgL-6AL; так как эта транслокация снижала урожайность на 15 %, ее дозу уменьшили с 90 % до 30 %, что позволило повысить урожайность (105); на хромосоме 6Ag также был выявлен новый ген устойчивости SrB (106). В хромосомы пшеницы от пырея понтийского перенесены гены устойчивости к листовой и стеблевой ржачинам Lr19, Lr24, Lr29, Sr24, Sr25, Sr26, Sr43 (84,(107)(108)(109)(110), колонизации клещом Eriophyes tulipa Cmc2 (84), неизвестный доминантный ген короткостебельности (111), ген желтого пигмента в эндосперме (112) и антоцианового окрашивания алейронового слоя (113). Подобно пырею среднему, у пырея понтийского большая часть интрогрессий хроматина с ценными генами происходит в хромосомы субгенома D мягкой пшеницы, что может быть связано с его близостью к субгеномам пырея понтийского (111).…”