The Effect of Homoeologous Meiotic Pairing in Tetraploid <b><i>Hordeum bulbosum</i></b> L. × <b><i>H. vulgare</i></b> L. Hybrids on Alien Introgressions in Offspring

Abstract

The pairing behaviour of the individual chromosome arms of Hordeum vulgare (Hv) with their homoeologous arms of H. bulbosum (Hb) at metaphase I of meiosis in tetraploid Hb × Hv hybrids and the frequencies of recombined Hv chromosome arms in selfed offspring were studied on differentially visualized chromosomes after fluorescent in situ hybridisation. The frequencies of paired Hv-Hb arms in the F₂ and F₃ hybrids were correlated with the frequencies of recombined Hv chromosomes in progenies. Self-generation of hybrids, the number of Hv and Hb chromosomes, and the number of recombined Hv chromosomes of the hybrids strongly influenced the Hv-Hb pairing frequency in meiosis. Within the offspring of F₂ and F₃ hybrids both Hv plants and hybrids were detected. In contrast, all progenies of the F₄ hybrid were hybrids which exhibited centromere misdivisions. The highest frequencies of homoeologous pairing in hybrids and most recombinants were obtained for the barley chromosome 1HL. Recombinants for 4HL, 5HS, 6HS, and 7HS were rarely found. Meiotic pairing and recombinants involving chromosome 1HS were never observed. The results of this study demonstrate that fertile tetraploid interspecific hybrids with a high intergenomic pairing at meiosis are valuable basic material for introgression breeding in barley.

Homoeologous chromosome pairing at metaphase I of meiosis in <i>Hordeum vulgare</i> L. × <i>H. bulbosum</i> L. triploid hybrids (HvHbHb)

“…Поэтому у триплоидных гибридов с геномным составом HvHbHb так же, как у тетраплоидов HvHvHbHb, вероятность гомеологичного спаривания ниже, чем у диплоидных гибридов. У триплоидов, проанализированных в данном исследовании, частота гомеологичного спаривания хромосом культурного ячменя и ячменя луковичного, оказалась сопоставима с этим показателем у ранее изученных нами тетраплоидов (Scholz, Pendinen, 2017).…”

“…Для идентификации геномов родительских видов и отдельных хромосом использовали метод флюоресцентной гибридизации ДНК-ДНК in situ (FISH). Подготовку препаратов, мечение ДНК, in situ гибридизацию проводили по стандартной методике (Leitch et al, 1994) с ранее описанными модификациями (Scholz et al, 2009;Scholz, Pendinen, 2017).…”

“…Для идентификации хромосом использовали два маркера: 5S рДНК и 18/25S pДНК (Brown et al, 1999, Pickering et al, 2004, Scholz, Pendinen, 2017. Сайты 5S рДНК локализованы в хромосомах 5Hb H. bulbosum, 2НL, 3НL, 7НS, 4HL H. vulgare, причем у сортов Igri и Roland эти хромосомы легко идентифицируются по размеру маркера и его расположению на хромосоме (рис.…”

“…Для идентификации генетического материала родительских видов у гибридов и определения плеч хромосом, участвующих в образовании межгеномных хромосомных ассоциаций у гибридов Н. vulgare c H. bulbosum, был использован метод флюоресцентной in situ гибридизации (GISH и FISH с хромосомоспецифичными маркерами). Таким образом, была изучена частота гомеологичных ассоциаций различных хромосом и их плеч в метафазе I (МI) мейоза у двух диплоидных (HvHb) и тетраплоидных растений (HbHbHvHv), а также выявлены участки H. bulbosum в составе хромосом H. vulgare в потомстве стабильного тетраплоидного гибрида, что указывало на возможность межгеномной мейотической рекомбинации (Pickering et al 2004;Pickering et al, 2005Pickering et al, , 2006aScholz, Pendinen, 2017). Показано, что рекомбинация между хромосомами этих видов происходит в терминальных участках, при этом обмен генетической информацией ограничен.…”

New introgressive forms of cultivated barley obtained on the basis of interspecific hybrids <i>Hordeum vulgare</i> L. × <i>Hordeum bulbosum</i> L.

“…Гомеологичная рекомбинация в мейозе гибридов лежит в основе интрогрессии генетического материала H. bulbosum в геном ячменя культурного (Zhang et al, 1999;Pickering et al, 2004;Pickering et al, 2006;Scholz, Pendinen, 2017, Pendinen, Scholz, 2020. Разные хромосомы и их плечи с разной частотой участвуют в образовании межгеномных ассоциаций хромосом в мейозе (Pickering et al, 2004;Pickering et al, 2006;Scholz, Pendinen, 2017, Pendinen, Scholz, 2020. Показано, что рекомбинация между хромосомами геномов этих видов происходит в терминальных участках хромосом.…”