Підбір маркерних систем для визначення алельного складу локусів високомолекулярних глютенінів у пшениці озимої

  • 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
  • Н. В. Сандецька Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0002-0558-2295
  • О. М. Радченко Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0002-3168-923X
  • 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
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v34.1621
Ключові слова: Triticum aestivum L., високомолекулярні глютеніни, ПЛР, молекулярні маркери, запасні білки зерна

Анотація

Мета. Підбір маркерних систем і проведення мультиплексних полімеразних ланцюгових реакцій для визначення алельного складу локусів Glu-A1, Glu-B1 та Glu-D1, які визначають високу якість борошна у зразків м’якої пшениці. Методи. Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) із використанням специфічних праймерів до локусів Glu-A1, Glu-B1 і Glu-D1 пшениці. Результати. Проведено ПЛР аналіз для виявлення інсерції у 43 п. н. у регіоні MAR; у сортів з алелем Glu-B1al спостерігали наявність амплікона довжиною 563 п. н., а для сортів, які несуть інші алелі локусу – амплікон довжиною 520 п. н. Результати за локусом Glu-D1 показали, що для ліній № 2, № 3, № 4, № 7, № 8, № 10, № 11, № 19, № 20, № 21 було ідентифіковано субодиниці (5+10). Висновки. За допомогою алель-специфічних праймерів у 22 ліній озимої м’якої пшениці визначений алельний склад локусів високомолекулярних глютенінів. У локусі Glu-A1 виявлено три алеля Glu-A1a, Glu-A1b, Glu-A1c; у локусі Glu-B1 виявлений лише алель Glu-B1al, у локусі Glu-D1 – два алелі: Glu-D1a і Glu-D1d (де переважав алель Glu-D1a). У результаті наших досліджень виділено зразки м’якої пшениці (лінії № 2, № 7, № 21), які можна віднести до генотипів з високою хлібопекарською якістю борошна.

Посилання

Rybalka A. I., Morgun B. V., Pochinok V. M. Recent research of wheat grain quality in the world: storage proteins biosynthesis, accumulation, structure, aggregation and rheology related to end-use products. Fiziol. biochimia cult. rasten. 2012. Vol. 44 (1). P. 3–22. [in Ukrainian]

Payne P. I. Genetics of wheat storage proteins and the effect of allelic variation on bread-making quality. Ann. Rev. Plant Physiol. 1987. Vol. 38. P. 141–153. doi: 10.1146/annurev.pp.38.060187.001041

Payne P. I., Lawrence G. J. Catalogue of alleles for the complex gene loci Glu-A1, Glu-B1 and Glu-D1 which code for high-molecular-weight subunits of glutenin in hexaploid wheat. Cereal Res. Communic. 1983. Vol. 11 (1). P. 29–34.

Payne P. I., Nightingale M. A., Krattinger A. F., Holt L. M. The relationship between HMW glutenin subunit composition and bread-making quality of British grown wheat varieties. J. Sci. Food Agr. 1987. Vol. 40. P. 51–65. doi: 10.1002/jsfa.2740400108

D’Ovidio R., Anderson O. D. PCR analysis to distinguish between alleles of a member of a multigene family correlated with wheat bread-making quality. Theor. Appl. Genet. 1994. Vol. 88. P. 759–763. doi: 10.1007/BF01253982

Xu S. S., Khan K., Klindworth D. L. et al. Chromosomal location of genes for novel glutenin subunits and gliadins in wild emmer wheat (Triticum turgidum L., var. dicoccoides). Theor. Appl. Genet. 2004. Vol. 108. P. 1221–1228. doi: 10.1007/s00122-003-1555-y

Zlatska A. V. Identification of Glu-B1al allele of high-molecular weight glutenins and it impact on characteristics related to bread-making quality in wheats permitted for realization in Ukraine. Fiziol. biochimia cult. rasten. 2010. Vol. 42 (4). P. 315–321. [in Ukrainian]

Morgun B. V., Chugunkova T. V., Rybalka O. I., Pochinok V. M., Tarasiuk O. I., Stepanenko A. I. Molecular identification of allele Glu-B1al in wheat varieties and lines. Fiziol. rast. genet. 2013. Vol. 45 (4). P. 290–295. [in Ukrainian]

Rybalka O. I., Morhun V. V., Morgun B. V., Polyshchuk S. S., Chervonis M. V., Sokolov V. M. New genetic variation related to wheat (Triticum aestivum L.) breeding for quality. Cytology and Genetics. 2023. Vol. 57 (1). P. 1–11. doi: 10.3103/S0095452723010103.

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.

Butov B., Ma W., Gale K., Cornish G., Rampling L., Larroque O., Morel M., Bekes F. Molecular discrimination of Bx7 alleles demonstrates that a highly expressed high-molecular-weight glutenin allele has a major impact on wheat flour dough strength. Theor. Appl. Genet. 2003. Vol. 107. P. 1524–1532. doi: 10.1007/s00122-003-1396-8

Morgun V. V., Rybalka O. I., Morgun B. V. New scientific approaches in genetic amelioration of cereal crops. Fiziol. rast. genet. 2021. Vol. 53 (3). P. 187–215. doi: 10.15407/frg2021.03.187. [in Ukrainian]