Russian Journal of GeneticsRussian Journal of GeneticsГенетика0016-67583034-5103The Russian Academy of Sciences66709110.31857/S0016675823090084WURIETКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯAnalysis of Mutations of the Maize Genes of Autonomous Embryo-, EndospermogenesisАнализ мутаций генов автономного эмбрио- и эндоспермогенеза кукурузыMoiseevaE. M.МоисееваЕ. М.chumakov_m@ibppm.ruFadeevV. V.ФадеевВ. В.chumakov_m@ibppm.ruKrasovaYu. V.КрасоваЮ. В.chumakov_m@ibppm.ruChumakovM. I.ЧумаковМ. И.chumakov_m@ibppm.ruInstitute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms, Federal Research Center “Saratov Scientific Center of the Russian Academy of Sciences”,Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов, Федеральный исследовательский центр “Саратовский научный центр Российской академии наук”010920235991090109326022025Copyright ©; 2023, Е.М. Моисеева, В.В. Фадеев, Ю.В. Красова, М.И. ЧумаковCopyright ©; 2023, Е.М. Моисеева, В.В. Фадеев, Ю.В. Красова, М.И. Чумаков2023Е.М. Моисеева, В.В. Фадеев, Ю.В. Красова, М.И. ЧумаковЕ.М. Моисеева, В.В. Фадеев, Ю.В. Красова, М.И. Чумаковhttps://transsyst.ru/0016-6758/article/view/667091

The gynogenesis and parthenogenesis genes in Saratov maize lines was evaluated. In particular, the (Zm_Gex2, Zm_Gcs1, Zm_Pla1, Zm_CenH3, Zm_Dmp7) genes in haploid-inducing (ZMS-8, ZMSP) and (Zm_Chr106, Zm_Hdt104 and Zm_Fie1) genes in parthenogenetic (AT-1, AT-3, AT-4) and ordinary (KM, GPL-1) maize lines were sequenced. Using bioinformatic methods, gene sequences were compared in different maize lines and changes in nucleotide sequences were revealed. We suppose that it is possible to use Zm_Pla1, Zm_Gex2, and Zm_Fie1 genes for maize line genotyping.

Проведена сравнительная оценка мутаций генов гиногенеза и партеногенеза у различных линий кукурузы саратовской селекции. В частности секвенированы гены, контролирующие гиногенез (Zm_Pla1, Zm_CenH3, Zm_Dmp7) и взаимодействие мембран гамет (Zm_Gex2, Zm_Gcs1) у гаплоиндуцирующих (ЗМС-8, ЗМС-П) линий, и гены, предположительно связанные с автономным развитием эндосперма (Zm_Chr106, Zm_Hdt104 и Zm_Fie1) у партеногенетических (АТ-1, АТ-3, АТ-4) и обычных (КМ, ГПЛ-1) линий кукурузы саратовской селекции. С помощью методов биоинформатики проведено сравнение и выявлены изменения в нуклеотидных последовательностях исследованных генов у разных линий кукурузы. На основании данных секвенирования сделан вывод о возможности использования генов Zm_Pla1, Zm_Gex2 и Zm_Fie1 для генотипирования линий и гибридов кукурузы.

maize gynogenesis and parthenogenesis genesmutationsgenotyping.гены гиногенеза и партеногенеза кукурузывзаимодействие мембран гаметмутациигенотипирование.Чумаков М.И., Гусев Ю.С., Богатырева Н.В., Соколов А.Ю. Оценка рисков распространения генетически модифицированной кукурузы с пыльцой при выращивании с нетрансформированными сортами (обзор) // С-хоз. биология. 2019. Т. 54. № 3. С. 426–445. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.3.426rusТырнов В.С., Завалишина А.Н. Индукция высокой частоты возникновения матроклинных гаплоидов кукурузы // Докл. АН СССР. 1984. Т. 276. С. 735–738.Zavalishina A.N., Tyrnov V.S. Induction of matroclinical haploidy in maize in vivo // Reprod. Biol. and Plant Breeding. XIII EUCARPIA Congr. L 1992. P. 221–222.Еналеева Н.Х., Тырнов В.С., Селиванова Л.П., Завалишина А.Н. Одинарное оплодотворение и проблема гаплоиндукции у кукурузы // Докл. АН СССР. 1997. Т. 353. С. 405–407.Гуторова О.В., Апанасова Н.В., Юдакова О.И. Создание генетически маркированных линий кукурузы с наследуемым и индуцированным типами партеногенеза // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2016. Т. 18. № 2. С. 341–344.Тырнов B.C., Еналеева Н.Х. Автономное развитие зародыша и эндосперма у кукурузы // Докл. АН СССР. 1983. Т. 272. № 3. С. 722–725.Enaleeva N.Kh., Tyrnov V.S. Cytological investigation of apomixis in AT-1 plants of corn // Maize Genet. Cooperation Newsletter. 1997. V. 71. P. 74–75.Апанасова Н.В., Титовец В.В. Цитоэмбриологическое изучение проявления апомиксиса у кукурузы линии АТ-3 после опыления // Бюлл. ботан. сада Саратовского гос. ун-та. 2003. № 2. С. 194–197.Kolesova A.Y., Tyrnov V.S. Embryological peculiarities of tetraploid parthenogenetic maize forms // Maize Genet. Cooperation Newsletter. 2012. V. 85. P. 65–66.Апанасова Н.В., Гуторова О.В., Юдакова О.И., Смолькина Ю.В. Особенности строения и развития женских генеративных структур у линий кукурузы с наследуемым и индуцированным типами партеногенеза // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2017. Т. 19. № 2 (2). С. 216–219.Чумаков М.И., Мазилов С.И. Генетический контроль гиногенеза у кукурузы (обзор) // Генетика. 2022. Т. 58. № 4. С. 388–397. https://doi.org/10.31857/S001667582204004XCoe E.H. A line of maize with high haploid frequency // Am. Naturalist. 1959. V. 59. P. 381–382. https://doi.org/10.1086/282098Hu H., Schrag T.A., Peis R. et al. The genetic basis of haploid induction in maize identified with a novel genome-wide association method // Genetics. 2016. V. 202. P. 1267–1276. https://doi.org/10.1534/genetics.115.184234Garcia-Aguilar M., Michaud C., Leblanc O., Grimanelli D. Inactivation of a DNA methylation pathway in maize reproductive organs results in apomixis-like phenotypes // The Plant Cell. 2010. V. 22. P. 3249–3267. https://doi.org/10.1105/tpc.109.072181Mozgova I., Kohler C., Hennig L. Keeping the gate closed: Functions of the polycomb repressive complex PRC2 in development // The Plant J. 2015. V. 83. P. 121–132. https://doi.org/10.1111/tpj.12828Danilevskaya O.N., Hermon P., Hantke S. et al. Duplicated fie genes in maize: Expression pattern and imprinting suggest distinct functions // Plant Cell. 2003. V. 15. P. 425–438. https://doi.org/10.1105/tpc.006759Hermon P., Srilunchang K., Zou J. et al. Activation of the imprinted Polycomb group Fie1 gene in maize endosperm requires demethylation of the maternal allele // Plant Mol. Biol. 2007. V. 64. P. 387–395. https://doi.org/10.1007/s11103-007-9160-0Li S., Zhou B., Peng X. et al. OsFie2 plays an essential role in the regulation of rice vegetative and reproductive development // New Phytol. 2014. V. 201. P. 66–79. https://doi.org/10.1111/nph.12472Моисеева E.М., Гусев Ю.С., Гуторова О.В., Чумаков М.И. Анализ генов Hap2/Gcs1, Gex2 у линий кукурузы саратовской селекции // Генетика. 2023. Т. 59. № 3. С. 327–335. https://doi.org/10.31857/S0016675823030098Gilles L.M., Khaled A., Laffaire J.B. et al. Loss of pollen-specific phospholipase NOT LIKE DAD triggers gynogenesis in maize // EMBO J. 2017. https://doi.org/10.15252/embj.201796603