Фізіологія рослин і генетика 2020, том 52, № 3, 248-257, doi: https://doi.org/10.15407/frg2020.03.248

Дослiдження алельного рiзноманiття локусiв високомолекулярних та низькомолекулярних глютенiнiв сортiв м'якої пшеницi

Радченко О.М., Сандецька Н.В.

  • Iнститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України 03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17

За допомогою алельспецифічних праймерів та електрофорезу запасних білків у 37 сортах м’якої пшениці визначено алельний склад локусів низькомолекулярних глютенінів Glu-A3, Glu-B3 і високомолекулярних глютенінів Glu-A1, Glu-B1, Glu-D1. В локусі Glu-A3 виявлено два алелі: Glu-A3d та Glu-A3c (переважав алель Glu-A3c); в локусі Glu-B3 — чотири алелі: Glu-B3b, Glu-B3j, Glu-B3g і Glu-B3d (переважав алель Glu-B3b). В локусі Glu-A1 — три алелі, переважав алель Glu-A1a. В локусі Glu-B1 виявлено п’ять алелів: Glu-B1al, Glu-B1b, Glu-B1c, Glu-B1d, Glu-B1h (переважав алель Glu-B1c). В локусі Glu-D1 — два алелі: Glu-D1a та Glu-D1d (переважав алель Glu-D1d). Для з’ясування залежності хлібопекарської якості борошна пшениці від алельного складу локусів високомолекулярних та низькомолекулярних глютенінів визначено технологічні показники: індекс седиментації борошна, сила бо­рошна, індекс еластичності тіста, індекс розтяжності та пружність тіста, ко­ефіцієнт деформації та співвідношення між пружністю та розтяжністю тіста, які зумовлюються клейковинними білками. Показана залежність хлібопекарської якості борошна від алельного складу локусів низькомолекулярних глютенінів Glu-A3 та Glu-B3. Встановлено, що найвищими показниками седиментації, сили борошна та індексу еластичності тіста характеризуються сорти з алелями Glu-B3b та Glu-B3g. У сортів з алелем Glu-A3с індекс седиментації, сила борошна, індекс розтяжності та коефіцієнт деформації тіста були більшими, ніж у сортів з алелем Glu-A3d. Підтверджено, що алель Glu-B1al локусу високомолекулярного глютеніну Glu-B1 характерний для пшениць з найвищими показниками хлібопекарської якості борошна.

Ключові слова: Triticum aestivum L., м’яка пшениця, запасні білки зерна, локуси низькомолекулярних та високомолекулярних глютенінів, ПЛР-аналіз

Фізіологія рослин і генетика
2020, том 52, № 3, 248-257

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

1. Morgun, V.V. (2016). Contribution of genetics and plant breeding to the food security of Ukraine. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr., 5, pp. 20-23 [in Ukrainian].

2. Morgun, V.V., Sanin, E.V. & Schwartau, V.V. (2015). Club 100 centners. Modern varieties and systems of winter wheat nutrition and protection. Kiev: Logos [in Ukrainian].

3. Morgun, V.V. & Rybalka, O.I. (2017) Strategy of cereals genetic improvement aimed at food safety, health promotion and industry needs. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr., 3, pp. 54-64 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/visn2017.03.054

4. Poperela, F.O. (1996). Three basic genetic systems for winter wheat soft wheat quality. Realization of potential possibilities of varieties and hybrids of the Breeding and Genetic Institute in Ukraine. Collection of Scientific Proceedings of SGI, pp.117-132 [in Ukrainian].

5. Gupta, R.B. & Shepherd, K.W. (1990). Two-step one-dimensional SDS-PAGE analysis of LMW subunits of glutenin: 1. Variation and genetic control of the subunits in hexaploid wheats. Theor. Appl. Genet, 80, pp. 65-74. https://doi.org/10.1007/BF00224017

6. Wurschum, T., Leiser, W., Kazman, E. & Longin, F. (2016). Genetic control of protein content and sedimentation volume in European winter wheat cultivars. Theor. Appl. Genet, 129, No. 3, pp. 1685-1696. https://doi.org/10.1007/s00122-016-2732-0

7. D'Ovidio, R., Fabbri, R., Patacchini, C., Masci, S., Lafiandra, D. & Porceddu, E. (2000). Production of transgenic bread wheat lines over-expressing a LMW glutenin subunit. Royal Society of Chemistry, pp. 101-104. https://doi.org/10.1039/9781847552372-00101

8. Li, Y., Zhou, R., Branlard, G. & Jia, J. (2010). Development of introgression lines with 18 alleles of glutenin subunit and evaluation of the effects of various alleles on quality related traits in wheat (Triticum aestivum L.). J. Cereal Sci., 51, pp. 127-133. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2009.10.008

9. Ibba, M., Kiszonas, A. & Morris, C. (2017). Evidence of intralocus recombination at the Glu-3 loci in bread wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet., 130, No. 5, pp. 891-902. https://doi.org/10.1007/s00122-017-2858-8

10. Branlard, G., Dardevet, M. & Saccomano, R. (2001). Genetic diversity of wheat storage proteins and bread wheat quality. Euphytica, 119, pp. 169-177. https://doi.org/10.1023/A:1017586220359

11. Laemmli, U.K. (1970). Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature, 227, No. 5259, pp. 680-685. https://doi.org/10.1038/227680a0

12. Payne, P.J. & Lawrence, G.J. (1983). Catalogue of alleles for the complex gene loci Glu-A1, Glu-B1, Glu-D1 which code for high-molecular-weight subunits of glutenin in hexaploid wheat. Gereal Res. Communs., 11, pp. 29-35.

13. Butow, B., Gale, K. & Ikea, J. (2004). Dissemination of the highly expressed Bx7 glutenin subunit (Glu-B1al allele) in wheat as revealed by novel PCR markers and RP-HPLC. Theor. Appl. Genet., 109, pp. 1525-1535. https://doi.org/10.1007/s00122-004-1776-8

14. Wang, L., Zhao, X. & He, Z. (2009). Characterization of low-molecular-weight glutenin subunit Glu-B3 genes and development of STS markers in common wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet., 118, pp. 525-539. https://doi.org/10.1007/s00122-008-0918-9

15. Wang, L., Li, G. & Pena, R. (2010). Development of STS marker and establishment of multiplex PCR for Glu-A3 alleles in common wheat (Triticum aestivum L.). J. Cereal Sci., 51, pp. 305-312. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2010.01.005

16. Zhang, W., Gianibelli, M. & Ma, W. (2003). Identification of SNPs and development of AS-PCR markers for gliadin alleles in Triticum aestivum. Theor. Appl. Genet., 107, pp.130-138. https://doi.org/10.1007/s00122-003-1223-2

17. Rybalka, O.I. (2011). Quality of wheat and it improvement. Kiev: Logos [in Ukrainian].

18. Tkachik, S.O. (Ed.) (2016). The technique of conducting a qualification examination of varieties of plant for appropriateness to extension in Ukraine. Methods of visibility indicators in productivity agriculture. Vinnytsia [in Ukrainian].

19. Radchenko, O.M. (2018). Polymorphism of soft wheat varieties by loci of low molecular weight glutenins. Fiziol. rast. genet., 50, No. 1, pp. 66-76 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2018.01.066