Ідентифікація мутацій, пов’язаних з накопиченням фітатів у зернівках ячменю

  • В. Б. Катрій Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0003-4034-3270
  • Л. Г. Великожон Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 148 https://orcid.org/0000-0002-5935-9363
  • Л. В. Сливка Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0001-6133-4395
  • Б. В. Моргун Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17; Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 148 https://orcid.org/0000-0001-7041-6894
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v32.1532
Ключові слова: ячмінь, фосфор, фітати, lpa-мутації, маркер супровідна селекція

Анотація

Мета. Провести тестування ДНКмаркерів на вибірці зразків ячменю української селекції для виявлення різних lpa-мутацій, що впливають на якісний склад фосфору у зернівках ячменю. Методи. Виділення ДНК (ЦТАБ-метод), постановка полімеразних ланцюгових реакцій (ПЛР) та електрофоретичне визначення продуктів ампліфікації ДНК у агарозному гелі для ідентифікації lpa-мутацій у зернівках ячменю. Результати. Проведені молекулярно-генетичні дослідження 20 селекційних ліній ячменю голозерного дали можливість індентифікувати зразки, що є носіями lpa-1 та lpa-2 мутацій. Саме наявність таких мутантних генів детермінує низький вміст органічного (зв’язаного) фосфору та підвищений вміст мінерального (доступного) фосфору, що може засвоюватись організмом людини. Висновки. Застосовані методики ідентифікації мутацій lpa-1 та lpa-2, що впливають на вміст фітатів у зернівці голозерного ячменю дозволяють ефективно аналізувати селекційні лінії та відбирати мутантні зразки, які можуть використовуватися у майбутніх схемах схрещувань.

Посилання

Yildiz G., Bigicli N. Effects of whole buckwheat flour on physical, chemical and sensory properties of flat bread, Lavas. Czech Journal of Food Science. 2012. Vol. 30 (6). P. 534–540. doi: 10.17221/10/2012-CJFS.

Zhou G., Panozzo J., Zhang X–Q., Cakir M., Harasymow S., Li C. QTL mapping reveals genetic architectures of malting quality between Australian and Canadian malting barley (Hordeum vulgare L.). Mol Breeding. 2016. Vol. 36 (6). P. 1–12. doi: 10.1007/s11032-016-0492-9.

Rybalka O. I., Schwartau V. V., Polishchuk S. S., Morgun B. V. Reduction of phytate content as a means of barley biofortification on grain mineral composition. Plant Phys. Gen. 2019. Vol. 51 (2). P. 95–113. doi: 10.15407/frg2019.02.095. [in Ukrainian]

Guttieri M., Bowen D., Dorsch J., Raboy V. et al. Identification and characterization of a low phytic acid wheat. Crop Sci. 2003. Vol. 44. Р. 418–424. doi: 10.2135/cropsci2004.1505.

Stewart C. N., Via L. E. A rapid CTAB DNA isolation technique useful for RAPD fingerprinting and other PCR applications. Bio Techniques. 1993. Vol. 14 (5). P. 748–749.

Yuan F., Zhao H., Ren X., Zhu S., Fu X., Shu, Q. Generation and characterization of two novel low phytate mutations in soybean (Glycine max L. Merr.). Theor. Appl. Genet. 2007. Vol. 115. Р. 945–957. doi: 10.1007/s00122-007-0621-2.

Campion B., Sparvoli F., Doria E., Tagliabue G., Galasso I., Fileppi M., Bollini R. Nielsen E. Isolation and characterisation of an lpa (low phytic acid) mutant in common bean (Phaseolus vulgaris L.). Theor. Appl. Genet. 2009. Vol. 118. Р. 1211–1221. doi: 10.1007/s00122-009-0975-8.

Hitz W., Carlson T., Kerr P. Sebastian S. Biochemical and molecular characterization of a mutation that confers a decreased raffinosaccharide and phytic acid phenotype on soybean seeds. Plant Physiol. 2002. Vol. 28. Р. 650–660. doi: 10.1104/pp.010585.

Shi J., Wang H., Wu Y., Hazebroek J., Meeley R. Ertl D. The maize lowphytic acid mutant 1pa2 is caused by mutation in an inositol phosphate kinase gene. Plant Physiol. 2003. Vol. 131. Р. 507–515. doi: 10.1104/pp.014258.

Shi J., Wang, H., Hazebroek, J., Ertl, D., Harp, T. The maize low-phytic acid 3 encodes a myo-inositol kinase that plays a role in phytic acid biosynthesis in developing seeds. Plant J. 2005. Vol. 42. Р. 708–719. doi: 10.1111/j.1365-313X.2005.02412.x.

Kim S., Andaya C., Newman J., Goyal S., Tai T. Isolation and characterization of a low phytic acid rice mutant reveals a mutation in the rice orthologue of maize MIK. Theor. Appl. Genet. 2008. Vol. 117. Р. 1291–1301. doi: 10.1007/s00122-008-0863-7.

Shi J., Wang H., Schellin K., Li B., Faller M., Stoop J., Meeley R., Ertl D., Ranch J., Glassman K. Embryo-specific silencing of a transporter reduces phytic acid content of maize and soybean seeds. Nat. Biotechnol. 2007. Vol. 25. Р. 930–937. doi: 10.1038/nbt1322.

Xu X., Zhao H., Liu Q., Frank T., Engel K., An G., Shu Q. Mutations of the multi-drug resistance-associated protein ABC transporter gene 5 result in reduction of phytic acid in rice seeds. Theor. Appl. Genet. 2009. Vol. 119. Р. 75–83. doi: 10.1007/s00122-009-1018-1.