Популяційна структура Triticum aestivum L. Степу України за локусами запасних білків у різні періоди селекції
Анотація
Мета. Метою роботи було дослідження частот алелів та популяційної структури за локусами запасних білків у групах сортів пшениці м’якої озимої, створених у різні періоди селекції в провідному селекційному центрі зони Степу України – Селекційно-генетичному інституті (СГІ). Методи. Досліджено частоти алелів локусів запасних білків у 167 сортів СГІ, поділених на три групи за часом реєстрації: до 1996 р., з 1996 по 2010 р. включно та після 2010 р. Електрофорез гліадинів у кислому середовищі проводили за методикою Kozub et al. 2009. Високомолекулярні субодиниці глютенінів аналізували SDS-електрофорезом за Laemmli. Популяційну структуру досліджували за допомогою програми STRUCTURE. Результати. Виявлено зміни в популяційній структурі сортів СГІ: у групі сортів, створених після 2010 р., відбулася зміна домінуючого кластера (порівняно з групою сортів, зареєстрованих до 1996 р.) Зміни частот певних алелів досліджених локусів у групах сортів різного періоду реєстрації корелювали зі змінами середньорічної температури у періоди створення цих сортів. Висновки. Зміни частот певних алелів локусів запасних білків із часом, найбільш ймовірно, пов’язані з глобальним потеплінням. Можна прогнозувати зростання внеску вихідного матеріалу з регіонів із високими температурами в селекції сортів пшениці м’якої Степу України.
Ключові слова: м’яка пшениця, алелі, гліадини, високомолекулярні субодиниці глютенінів, глобальне потепління.
Посилання
Sozinov A.A. Protein polymorphism and its importance in genetics and breeding. Moscow: Nauka, 1985. 272 p. [in Russian]
Sozinov A., Sozinov I., Kozub N., Sobko T. Stable gene associations in breeding and evolution of grasses. Evolutionary theory and processes: modern perspectives. Papers in Honor of Eviatar Nevo. Wasser, S.P. (ed.), Kluwer Academic Publishers, 1999. P. 97–113.
Nevo E., Payne P.I. Wheat storage proteins: diversity of HMW glutenin subunits in wild emmer from Israel. 1. Geograph-ical patterns and ecological predictability. Theor. Appl. Genet. 1987. Vol. 74. P. 827–836.
Wrigley C.W., Békés F., Cavagh C.R., Bushuk W. The Gluten Composition of Wheat Varieties and Genotypes, 2006. Accessed from: www.cerealsgrains.org/initiatives/definitions/Documents/GlutenFree/II_HMW_Subunits.pdf
Metakovsky E., Melnik V., Rodriguez-Quijano M., Upelniek V., Carrillo J.M. A catalog of gliadin alleles: Polymorphism of 20th-century common wheat germplasm. The Crop Journal. 2018. Vol. 6 (6). P. 628–641. doi:10.1016/j.cj.2018.02.003.
Payne P.I. Genetics of wheat storage proteins and the effect of allelic variation on bread-making quality. Annual Review of Plant Physiology. 1987. Vol. 38. P. 141–153.
McIntosh R.A. Catalogue of Gene Symbols. Gene Catalogue 2013. Retrieved from: https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/macgene/2013/GeneSymbol.pdf
Boychenko S., Voloshchuk V., Movchan Ya., Serdjuchenko N., Tkachenko V., Tyshchenko O., Savchenko S. Features of climate change un Ukraine: scenarios, consequences for nature and agroecosystems, Proceedings of the National Aviation University. 2016. Vol. 69 (4). P. 96–113. doi: 10.18372/2306-1472.69.11061.
Kozub N.A., Sozinov I.A., Sobko T.A., Kolyuchii V.T., Kuptsov S.V., Sozinov A.A. Variation at storage protein loci in winter common wheat cultivars of the Central Forest-Steppe of Ukraine. Cytol. Genet. 2009. Vol. 43 (1). P. 55–62. doi: 10.3103/S0095452717020050.
Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970. Vol. 227 (5259). P. 680–685. doi: 10.1038/227680a0.
Kozub N.A., Sozinov I.A., Karelov A.V., Blume Ya.B., Sozinov A.A. Diversity of Ukrainian winter common wheat varie-ties with respect to storage protein loci and molecular markers for disease resistance genes. Cytol Genet. 2017. Vol. 51 (2). P. 117–129. doi: 10.3103/S0095452717020050.
Payne P.I., Lawrence G. 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. Cereal Research Comm. 1983. Vol. 11. P. 29–34.
Wrigley C.W., Asenstorfer R., Batey I.L., Cornish G.B., Day L., Mares D., Mrva K. The biochemical and molecular basis of wheat quality. Chapter 21. Wheat: Science and Trade. Carver B.F. (Ed.). Oxford. UK: Wiley-Blackwell. 2009. P. 495–520.
Metakovsky E.V. Gliadin allele identification in common wheat. II Catalogue of gliadin alleles in common wheat. J. Genet. Breed. 1991. Vol. 45. P. 325–344.
Sobko T.A., Poperelya F.A. The frequency of alleles of gliadin-coding loci in different cultivars of winter common wheat. Visnyk Silskohospodarskoi Nauki. 1986. No. 5. P. 84–87. [in Ukrainian]
Pritchard J.R., Stephens M., Donnelly P. Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics. 2000. Vol. 155 (2). P. 945–959.
Evanno G., Regnaut S., Goudet J. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study. Mol. Ecol. 2005. Vol. 14 (8). P. 2611–2620. doi: 10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x.
Earl. D.A., vonHoldt. B.M. STRUCTURE HARVESTER: a website and program for visualizing STRUCTURE output and implementing the Evanno method. Conservation Genetics Resources. 2012. Vol. 4 (2). P. 359–361. doi: 10.1007/s12686-011-9548-7.
Poperelya F.O., Blagodarova O.M. Genetics of grain quality of first Ukrainian genotypes of superstrong wheat. Tsitol Genet. 1998. Vol. 32 (6). P. 11–19. [in Ukrainian]
Diab A., Kantety R.V., Ozturk N.Z., Benscher D., Nachit M.V., Sorrells M.E. Drought – inducible genes and differentially expressed sequence tags associated with components of drought tolerance in durum wheat. Scientific Research and Essay. 2008. Vol. 3. P. 9–26.
Joukhadar R., Daetwyler H.D., Bansal U.K., Gendall A.R., Hayden M.J. Genetic Diversity, Population Structure and Ancestral Origin of Australian wheat. Front. Plant Sci. 2017. Vol. 8. 2115. doi: 10.3389/fpls.2017.02115.
