Ідентифікація алелю Glu-B1al, що кодує надекспресовану високомолекулярну субодиницю глютеніну Вх7oe, в лініях пшениці з використанням KASP-технологій

  • М. В. Галаєва Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Україна, 65036, м. Одеса, вул. Овідіопольська дорога, 3 https://orcid.org/0000-0001-8133-5184
  • О. В. Галаєв Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Україна, 65036, м. Одеса, вул. Овідіопольська дорога, 3 https://orcid.org/0000-0001-7247-2910
  • О. О. Погребнюк Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Україна, 65036, м. Одеса, вул. Овідіопольська дорога, 3 https://orcid.org/0009-0004-3256-297X
  • В. І. Файт Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Україна, 65036, м. Одеса, вул. Овідіопольська дорога, 3 https://orcid.org/0000-0001-9994-341X
  • М. Рахматов Шведський аграрний університет, Швеція, SE-23053, Алнарп https://orcid.org/0000-0001-7491-2836
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v36.1713
Ключові слова: пшениця м’яка (Triticum aestivum L.), рекомбінантно-інбредні лінії, KASP-маркери, високомолекулярний глютенін, ген, алель

Анотація

Мета. Характеристика рекомбінантно-інбредних ліній F7 Лузанівка одеська / Одеська червоноколоса та їхніх батьківських форм за алелем Glu-B1al з використанням KASP-технології, а також оцінка впливу зазначеного алеля або генів тісно зчеплених з ним на урожайність зерна та її складові. Методи. Конкурентна алель-специфічна ПЛР (KASP) з флуоресцентною детекцією; фенологічні спостереження; морфометричні показники та елементи структури врожаю. Статистичний аналіз даних проводили за допомогою Microsoft Excel. Значущість різниць між варіантами оцінювали за критерієм F Фішера. Результати. Оцінено батьківські сорти та популяцію рекомбінантно-інбредних ліній F7 Лузанівка одеська / Одеська червоноколоса за геном Glu-B1. Встановлено, що сорт Одеська червоноколоса та 53 лінії містили алель Glu-B1al, пов’язаний із синтезом надекспресованої субодиниці Bx7OE, яка забезпечує високі хлібопекарські властивості борошна. У сорту Лузанівка одеська та 45 ліній цей алель був відсутній. Одна лінія виявилася гетерозиготною. Проведено зіставлення результатів KASP-аналізу з даними польового оцінювання ліній за вісьмома агрономічно важливими ознаками: тривалість періоду до колосіння, висота рослин, продуктивне кущіння, кількість і маса зерна з колоса, маса 1000 зерен, кількість продуктивних пагонів і урожайність. Висновки. Наявність алеля Glu-B1al, що сприяє підвищенню хлібопекарських властивостей, та/або генів тісно зчеплених з ним не мала негативного пливу на основні агрономічні показники. Селекція за цим алелем може стати ефективним інструментом у програмах поліпшення якості пшениці без втрати урожайності, навіть за стресових умов вирощування.

Посилання

Brankovic G., Dodig D., Pajic V., Kandic V., Knezevic D., Duric N., Zivanovic T. Genetic parameters of Triticum aestivum and Triticum durum for technological quality properties in Serbia. Zemdirbyste-Agriculture. 2018. Vol. 105 (1). P. 39–48. https://doi.org/10.13080/z-a.2018.105.006.

Shewry P. R., Halford N. G., Tatham A. S. High molecular weight subunits of wheat Glutenin. J Cereal Sci. 1992. Vol. 15. P. 105–120. https://doi.org/10.1016/S0733-5210(09)80062-3.

Gianibelli M. C., Gupta R. B., Lafandra D., Margiotta B., MacRitchie F. Polymorphism of high Mr-glutenin subunits in Triticum tauschii: characterization by chromatography and electrophoretic methods. J Cereal Sci. 2001. Vol. 33 (1). P. 39–52. https://doi.org/10.1006/jcrs.2000.0328.

Gupta R. B., Bekes F., Wrigley C. K. Prediction of physical dough properties from glutenin subunit composition in bread wheats: correlation studies. Cereal Chem. 1991. Vol. 68 (4). P. 328–333.

Wieser H. Chemistry of gluten proteins. Food Microbiol. 2007. Vol. 24 (2). P. 115–119. https://doi.org/10.1016/j.fm.2006.07.004.

Wang S., Yu Z., Cao M., Shen X., Li N., Li X., Ma W., Weißgerber H., Zeller F., Hsam S., Yan Y. Molecular mechanisms of HMW glutenin subunits from 1sl genome of Aegilops longissima positively affecting wheat breadmaking quality. PLoS ONE. 2013. Vol. 8 (4). e58947. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0058947.

GrainGenes. Retrieved from: https://wheat.pw.usda.gov/GG3/.

Rai R., Singh S., Das B. K., Bhagwat S. G. Application of allele-specifc (AS-PCR) marker for identification of high-molecular-weight glutenin subunits (HMW-GS) at the GluB-1 locus in bread wheat (Triticum aestivum L.). Adv Crop Sci Tech. 2018. Vol. 6 (4). P. 387. https://doi.org/10.4172/2329-8863.1000387.

Lee M. H., Kim K. M., Kang C. S., Yoon M., Jang K. C., Choi C. Development of PCR-based markers for identification of wheat HMW glutenin Glu-1Bx and Glu-1By allele. BMC Plant Biology. 2024. Vol 24. 395. https://doi.org/10.1186/s12870-024-05100-w.

Vawser M. J., Cornish G. B. Overexpression of HMW glutenin subunit Glu-B17x in hexaploid wheat varieties (Triticum aestivum). 2004. Austral J Agric Res Vol. 55 (5). P. 577–588. https://doi.org/10.1071/AR03227.

Ragupathy R., Naeem H.A., Reimer E., Lukow O. M., Sapirstein H. D., Cloutier S. Evolutionary origin of the segmental duplication encompassing the wheat Glu-B1 locus encoding the overexpressed Bx7 (Bx7OE) high molecular weight glutenin subunit. Theor Appl Genet. 2008. Vol. 116. P. 283–296. https://doi.org/10.1007/s00122-007-0666-2.

Halaieva M. V., Pogrebniuk O. O., Halaiev O. V., Fait V. I. Associations between allelic differences of the fifth group chromosome loci and a complex of agronomically valuable traits in common wheat (Triticum aestivum L.). Agricultural science and practice. 2023. Vol. 10. P. 61–73. https://doi.org/10.15407/agrisp10.03.061.