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Production and identification of wheat - Agropyron cristatum (1·4P) alien translocation lines

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Abstract:

The P genome of Agropyron Gaertn., a wild relative of wheat, contains an abundance of desirable genes that can be utilized as genetic resources to improve wheat. In this study, wheat - Aegilops cylindrica Host gametocidal chromosome 2C addition lines were crossed with wheat - Agropyron cristatum (L.) Gaertn. disomic addition line accession II-21 with alien recombinant chromosome (1·4)P. We successfully induced wheat - A. cristatum alien chromosomal translocations for the first time. The frequency of translocation in the progeny was 3.75%, which was detected by molecular markers and genomic in situ hybridization (GISH). The translocation chromosomes were identified by dual-color GISH /fluorescence in situ hybridization (FISH). The P genomic DNA was used as probe to detect the (1·4)P chromosome fragment, and pHvG39, pAs1, or pSc119.2 repeated sequences were used as probes to identify wheat translocated chromosomes. The results showed that six types of translocations were identified in the three wheat - A. cristatum alien translocation lines, including the whole arm or terminal portion of a (1·4)P chromosome. The (1·4)P chromosome fragments were translocated to wheat chromosomes 1B, 2B, 5B, and 3D. The breakpoints were located at the centromeres of 1B and 2B, the pericentric locations of 5BS, and the terminals of 5BL and 3DS. In addition, we obtained 12 addition-deletion lines that contained alien A. cristatum chromosome (1·4)P in wheat background. All of these wheat - A. cristatum alien translocation lines and addition-deletion lines would be valuable for identifying A. cristatum chromosome (1·4)P-related genes and providing genetic resources and new germplasm accessions for the genetic improvement of wheat. The specific molecular markers of A. cristatum (1·4)P chromosome have been developed and used to track the (1·4)P chromatin.

Le génome P de l’Agropyron Gaertn., une espèce sauvage apparentée au blé, contient plusieurs gènes d’intérêt et pourrait servir de ressource génétique pour améliorer le blé. Dans ce travail, des lignées d’addition blé-Aegilops cylindrica Host contenant le chromosome gamétocide 2C ont été croisées avec la lignée II-21, une lignée d’addition disomique blé-Agropyron cristatum (L.) Gaertn. qui contient un chromosome recombinant (1·4)P. Les auteurs ont réussi pour la première fois à induire des translocations blé-A. cristatum. La fréquence de translocations au sein de la progéniture était de 3,75 %, celles-ci étant détectées à l’aide de marqueurs moléculaires et d’hybridation génomique in situ (GISH). Les chromosomes impliqués dans ces translocations ont été identifiés par analyse GISH/FISH en deux couleurs. L’ADN du génome P a été employé comme sonde pour détecter le fragment du chromosome (1·4)P, tandis que les séquences répétées pHvG39, pAs1 ou pSc119,2 ont été utilisées comme sondes pour identifier les chromosomes du blé impliqués dans les translocations. Les fragments du chromosome (1·4)P ont été transportés sur les chromosomes 1B, 2B, 5B ou 3D. Les cassures étaient situées à l’endroit des centromères pour les chromosomes 1B et 2B, dans les régions péricentromériques chez 5BS et aux extrémités des chromosomes 5BL et 3DS. De plus, les auteurs ont obtenu douze lignées d’addition-délétion contenant le chromosome (1·4)P entier de l’A. cristatum chez le blé. Toutes ces lignées portant des translocations ou des additions-délétions blé-A. cristatum pourraient s’avérer utiles pour identifier des gènes portés sur le chromosome (1·4)P de l’A. cristatum. Elles constituent également des ressources génétiques et de nouvelles accessions pour l’amélioration génétique du blé. Des marqueurs moléculaires spécifiques du chromosome (1·4)P de l’A. cristatum ont été développés et seront utiles pour suivre la chromatine (1·4)P. Les résultats ont montré que six types de translocation ont été documentés au sein de trois lignées de translocation blé-A. cristatum, incluant un bras entier ou la portion terminale du chromosome (1·4)P.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2010

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