Генотипи пшениці м’якої з нуль-алелями за гліадиновими локусами

  • Н. О. Козуб Інститут захисту рослин НААН, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 33$ ДУ «Інститут харчової біотехнології і геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а https://orcid.org/0000-0002-3572-1786
  • І. О. Созінов Інститут захисту рослин НААН, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 33 https://orcid.org/0000-0002-3621-5746
  • Г. Я. Бідник Інститут захисту рослин НААН, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 33; ДУ «Інститут харчової біотехнології і геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а
  • Н. О. Дем'янова Інститут захисту рослин НААН, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 33; ДУ «Інститут харчової біотехнології і геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а
  • О. І. Созінова Інститут захисту рослин НААН, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 33; ДУ «Інститут харчової біотехнології і геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а https://orcid.org/0000-0002-0981-3433
  • А. В. Карелов Інститут захисту рослин НААН, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 33; ДУ «Інститут харчової біотехнології і геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а https://orcid.org/0000-0001-6548-2504
  • С. І. Співак ДУ «Інститут харчової біотехнології і геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а https://orcid.org/0000-0002-1928-2744
  • Я. Б. Блюм ДУ «Інститут харчової біотехнології і геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Осиповського, 2а https://orcid.org/0000-0001-7078-7548
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v31.1485
Ключові слова: пшениця м’яка, омега-5-гліадин, омега-1,2-гліадин, алергія, нуль-алель

Анотація

Мета. Метою роботи були ідентифікація та добір генотипів  пшениці м’якої озимої з нуль-алелями за гліадиновими локусами Gli-B1 і Gli-D1. Методи. Проводили пошук спонтанних мутантів із відсутністю синтезу блоків гліадинових компонентів серед гібридного матеріалу та сортів пшениці м’якої озимої. Для ідентифікації мутацій проводили електрофорез запасних білків зерна в кислому середовищі та SDS-електрофорез. Результати. Частота спонтанних мутацій, що призводять до появи нуль-алелі локусу Gli-B1 і Gli-D1, в F2 комбінації схрещування Одеська червоноколоса×Б-16 становила 0,1 % і 0,05 % відповідно. Пересівом матеріалу з цими мутаціями та маркерним добором із використанням електрофорезу гліадинів створено лінії F6: лінію з нуль-алеллю за локусом Gli-B1 (OB-Bnull) та лінію з нуль-алеллю за локусом Gli-D1 (OB-Dnull). Маркерним добором також створено лінію з нуль-алеллю Gli-B1 від схрещування B3 x D4 та відібрано біотип із нуль-алеллю за локусом Gli-D1 з сорту Славен. Висновки. Створені лінії з нуль-алелями за гліадиновими локусами Gli-B1 (без омега-5-гліадинів) і Gli-D1 (без омега-1,2-гліадинів) є вихідним матеріалом для селекції гіпоалергенної пшениці.

Посилання

Payne P.I. Genetics of wheat storage proteins and the effect of allelic variation on bread-making quality. Annu. Rev. Plant Physiol. 1987. Vol. 38. P. 141–153.

Shewry P. What is gluten – why is it special? Frontiers in Nutrition. 2019. Vol. 6. e.101. doi: 10.3389/fnut.2019.00101.

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.

Cabanillas B. Gluten-related disorders: Celiac disease, wheat allergy, and nonceliac gluten sensitivity. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2020. Vol. 60 (15). P. 2606–2621. doi: 10.1080/10408398.2019.1651689

Altenbach S.B., Chang H., Simon-Buss A., Jang Y., Denery-Papini S., Pineau F., Gu Y.Q., Huo N., Lim S.-H., Kang C.-S., Lee,J. Towards reducing the immunogenic potential of wheat flour: Omega gliadins encoded by the D genome of hexaploid may also harbor epitopes for the serious food allergy WDEIA. BMC Plant Biol. 2018. P. 18. e.291. doi: 10.1186/s12870-018-1506-z.

Palosuo K., Varjonen E., Kekki O. M., Klemola T., Kalkkinen N., Alenius H., Reunala T. Wheat omega-5 gliadin is a major allergen in children with immediate allergy to ingested wheat. J. Allergy Clin. Immunol. 2001. Vol. 108 (4). P. 634-638. doi: 10.1067/mai.2001.118602.

Denery-Papini S., Bodinier M., Larré C., Brossard C., Pineau F., Triballeau S., Pietri M., Battais F., Mothes T., Paty E., Moneret-Vautrin D.A. Allergy to deamidated gluten in patients tolerant to wheat: specific epitopes linked to deamidation. Allergy. 2012. Vol. 67. P. 1023–1032. doi: 10.1111/j.1398-9995.2012.02860.x.

Waga J., Skoczowski A. Development and characteristics of omega-gliadin-free wheat genotypes. Euphytica, 2014. Vol. 195. P. 105-116. doi: 10.1007/s10681-013-0984-1.

Yamada Y, Yokooji T, Ninomiya N, Taogoshi T, Morita E, Matsuo H. Evaluation of the allergenicity of ω5-gliadin-deficient Hokushin wheat (1BS-18) in a wheat allergy rat model. Biochem. Biophys. Rep. 2019. Vol. 20. e.100702. doi: 10.1016/j.bbrep.2019.100702.

Kopus M.M. About natural gene geography of gliadin alleles in winter common wheat. Selektsiya i Semenovodstvo. 1994. No. 5. P. 9–14. [in Russian]

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.

Pogna N.E., Metakovsky E.V., Redaelli R., Raineri F., Dachkevitch T. Recombination mapping of Gli-5, a new gliadin-coding locus on chromosome 1A and 1B in common wheat. Theor. Appl. Genet. 1993. Vol. 87. P. 113–121.

Poperelya F.O., Blagodarova O.M. Genetics of grain quality of first Ukrainian genotypes of superstrong wheat. Cytol. Genet. 1998. Vol. 32 (6). P. 11–19. [in Ukrainian]

Chernakov V.M., Metakovsky E.V. Spontaneous mutations at the gliadin-coding loci which have been found during the analysis of spikes and families of plants of spring bread wheat cultivars. Russ. J. Genetics. Vol. 29 (1). P. 114–124. [in Russian]