ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ ЛОКУСОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ХЛЕБОПЕКАРНОЕ КАЧЕСТВО УКРАИНСКИХ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ

Представлен обзор исследований генетического полиморфизма локусов, определяющих хлебопекарное качество украинских сортов пшеницы, с помощью электрофореза запасных белков глиадинов и глютенинов, а также ПЦР-анализа. Представлены результаты анализа полиморфизма в локусах Gli-A1,Gli-B1, Gli-D1 и Glu-A3 и аллельного состава генов пуроиндолинов Pina-D1 и Pinb-D1, контролирующих показатель «твердозерность», а также генов Wx, определяющих содержание амилозы в крахмале эндосперма. Сравнение результатов изучения генетического полиморфизма методом ПЦР с аллель-специфичными праймерами к локусам γ-глиадинов с методом электрофореза запасных белков показало возможность идентификации некоторых аллелей генов запасных белков методом ПЦР, однако в целом уровень полиморфизма в γ-глиадиновых локусах, выявленный при использовании ПЦР, был ниже, чем при анализе с помощью электрофореза запасных белков. В локусах Pin у большинства сортов выявлены ПЦР-аллели, характерные для твердозерных пшениц, лишь у трех сортов обнаружены аллели, свойственные мягкозерным пшеницам. Отмечены различия по уровню твердозерности у сортов из различных селекционных центров Украины. ПЦР-анализ не выявил в изученной выборке украинских сортов нуль-аллелей генов Wx, однако позволил отобрать исходный материал для дальнейшего создания сортов с низким содержанием амилозы.

1. Беркутова Н.С., Швецова И.А. Технологические свойства пшеницы и качество продуктов ее переработки. М.: Колос, 1984. 223 с.

2. Благодарова О.М., Литвиненко М.А., Голуб Є.А. Геногеографія алелів гліадин- і глютенінкодуючих локусів українських сортів озимої м’якої пшениці // Зб. наук. праць СГІ-НАЦ НАІС. Одеса, 2004. Вип. 6 (46). Ч. 2. С. 179-193.

3. Коваль С.Ф., Коваль В.С., Чернаков В.М. и др. Что такое модель сорта. Омск: ФГОУ ВПО ОМГАУ, 2005. 280 с.

4. Петрова И.В., Чеботарь С.В., Рыбалка А.И., Сиволап Ю.М. Контроль Wx-генов в процессе селекции при создании форм мягкой пшеницы с низким содержанием амилозы // Досягнення і проблеми генетики, селекції та біотехнології: Зб. наук. пр. К.: ЛОГОС, 2007. Т. 2. С. 162-164.

5. Петрова І.В., Чеботар С.В., Рибалка О.І., Сиволап Ю.М. ПЛР-аналіз алельного стану Wx-генів у сортів пшениці // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. / Укр. т-во генетиків і селекціонерів ім. Вавилова / За ред. М.В. Роїка. К.: ЛОГОС, 2006. T. 3. C. 127-132.

6. Петрова І.В., Чеботар С.В., Рибалка О.І., Сиволап Ю.М. SSR-аналіз селекційних форм м’якої пшениці з нульовим вмістом амілози у крохмалі // «Геном рослин»: Зб. наук. ст. Одеса, 2008. С. 110-115.

7. Поліщук А.М., Чеботар С.В., Благодарова О.М. и др. Аналіз сортів та майже-ізогенних ліній м’якої пшениці за допомогою ПЛР-аналізу з алель-специфічними праймерами до Gli- та Glu-локусів // Цитологія і генетика. 2010. № 6. С. 22-31.

8. Попереля Ф.О. Три основні генетичні системи якості зерна озимої м’якої пшениці // Реалізація потенційних можливостей сортів та гібридів Селекційно-генетичного інституту в умовах України. Зб. наук. праць СГІ. Одеса, 1996. С. 117-132.

9. Попереля Ф.А., Благодарова О.М Генетика якості зерна перших генотипів надсильної пшениці України // Цитологія і генетика. 1998. Т. 32. № 6. С. 11-19.

10. Попереля Ф.А., Собко Т.Я. Генетика глиадина озимой мягкой пшеницы // Вопросы генетики и селекции зерновых культур. КОЦ СЭВ, Одесса (СССР), НИИР Прага-Рузыне (ЧССР). 1987. Вып. 3. С. 231-242.

11. Попереля Ф.А. Полиморфизм глиадина и его связь с качеством зерна, продуктивностью и адаптивними свойствами сортов мягкой озимой пшеницы // Селекция, семеноводство и интенсивная технология возделывания озимой пшеницы. Агропромиздат, 1989. С. 138-150.

12. Семенюк И.В., Чеботарь С.В., Рыбалка А.И., Сиволап Ю.М. Молекулярно-генетический анализ селекционных линий мягкой пшеницы с крахмалом амилопектинового типа // Цитология и генетика. 2011. Т. 45. № 5. С. 17-22.

13. Созинов А.А. Полиморфизм белков и его значение в генетике и селекции. М.: Наука, 1985.

14. Финни К.Ф., Ямазаки У.Т. Качество твердозерной, мягкой и дурум пшениц // Пшеница и ее улучшение. М.: Колос, 1970. C. 469-497.

15. Хохлов О.М. Генетично обумовлена твердість зерна м’якої пшениці (T. aestivum): стан та перспективи досліджень в Україні // Зб. наук. праць СГІ. Одеса, 2002. Вип. 2 (42). С. 9-29.

16. Чеботар С.В., Куракіна К.О., Хохлов О.М. и др. Фенотипічні прояви алелів пуроіндолінових генів м’якої пшениці // Цитологія та генетика. 2012. В печати.

17. Barro F., Barcelo P., Lazzeri P. et al. Functional properties of fl ours from fi eld grown transgenic wheat lines expressing the HMW glutenin subunits 1Ax1 and 1Dx5 genes // Mol. Breeding. 2003. V. 14. P. 223-229.

18. Butow B., Ma W., Gale K. et al. Molecular discrimination of Bx7 alleles demonstrates that a highly expressed highmolecular-weight glutenin allele has a major impact on wheat fl our dough strength // Theor. Appl. Genet. 2003. V. 107. P. 1524-1532.

19. Capparelli R., Boriello G., Giroux M.J., Amoroso M.G. Puroindoline A-gene expression is involved in association of puroindolines to starch // Theor. Appl. Genet. 2003. V. 107. P. 1463-1468.

20. Chen F., He Z.H., Xia X.C. et al. A new puroindoline и mutation present in Chinese winter wheat cultivar Jingdong 11 // J. Cereal Sci. 2005. Nо 42. P. 267-269.

21. Chen F., He Z.H., Xia X.C. et al. Molecular and biochemical characterization of puroindoline a and b alleles in Chinese landraces and historical cultivars // Theor. Appl. Genet. 2006. Nо 112. P. 400-409.

22. Giroux M.J., Morris C.F. A glycine to serine change in puroindoline b is associated with great hardness and low levels of starch-surface friabilin // Theor. Appl. Genet. 1997. Nо 95. P. 857-864.

23. Giroux M.J., Morris C.F. Wheat grain hardness results from highly conserved mutations in the friabilin components puroindoline a and b // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1998. Nо 95. P. 6262-6266.

24. Graybosch R., Peterson C., Hansen L. et al. Identifi cation and characterization of U.S. wheats carrying null alleles at the waxy loci // Cereal Chem. J. 1998. V. 75. P. 162-165.

25. Greenwell P., Schofi eld J.D. A starch granule protein associated with endosperm softness in wheat // Cereal Chem. 1986. Nо 63. P. 379-380.

26. Ikeda T.M., Ohnishi N., Nagamine T. et al. Identifi cation of new puroindoline genotypes and their relationship to fl our texture among wheat cultivars // J. Cereal Sci. 2005. Nо 41. P. 1-6.

27. Ma W., Anderson O., Kuchel H. et al. Genomics of Quality Traits // Plant Genetics and Genomics: Crops and Models. Genetics and Genomics of the Triticeae / Eds C. Feuillet, G.J. Muehlbauer. Springer Science + Business Media, LLC, 2009. P. 611-652.

28. McIntosh R.A., Yamazaki Y., Devos K.M. et al. MacGene 2003. Catalogue of Gene Symbols for Wheat / 10IWGS, Paestum, Italy, 2003.

29. McIntosh R.A., Yamazaki Y., Devos K.M., Dubkowsky J., Rogers J., Appels R. MacGene 2008. Catalogue of Gene Symbols for Wheat / http://www.grs.nig.ac.jp/wheat komugi/genes.

30. Metakovsky E.V. Gliadin allele identifi cation in common wheat. 2. Catalogue of gliadin alleles in common wheat // J. Genet. Breed. 1991. V. 45. P. 325-344.

31. Morris C.F. Puroindolines: the molecular genetic basis of wheat grain hardness // Plant Mol. Biol. 2002. Nо 48. P. 633-647.

32. Morris C.F., Lillemo M., Simeone M.C. et al. Prevalence of puroindoline grain hardness genotypes among historically signifi cant North American spring and winter wheats // Crop. Sci. 2001. V. 41. Nо 1. P. 218-228.

33. Nakagahra M., Nagamine T., Okuno K. Spontaneous occurrence of low amylose genes and geographycal distribution of amylose content in Asian rice // Rice Genet. Newslett. 1986. V. 3. P. 46-48.

34. Nakamura Т., Hoshino Н., Hidaka S. Identifi cation of three Wx proteins in wheat (Triticum aestivum L.) // Biochem. Genet. 1993. V. 31. Р. 75-86.

35. Nakamura T., Yamamori M., Hirano H. et al. Production of waxy (amylose-free) wheats // Mol. Gen. Genet. 1995. V. 248. Nо 3. P. 253-259.

36. Payne P., Corfi eld K., Holt L., Blackman J. Correlations between the inheritance of certain high-molecular-weight glutenin subunits and bread-making quality in progenies of six crosses of bread wheat // J. Sci. Fd. Agric. 1981. V. 32. P. 51-60.

37. Payne P.I., Holt L.M., Jacson E.A., Law C.N. Wheat storage proteins: their genetics and their potential for manipulation by plant breeding // Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1984. V. 304. P. 359-371.

38. Poperelya F.A., Blagodarova E.M., Stelmakh A.F. Genetic systems regulating grain quality in winter dread wheat // Proc. of the 9th Intern. Wheat Genet. Symp. Saskatoon, 1998. V. 4. P. 251-253.

39. Ram S., Jain N., Shoran J., Singh R. New frame shift mutation in puroindoline b in Indian wheat cultivars Hyb65 and NI5439 // J. Plant Biochem. Biotech. 2005. Nо 14. P. 45-48.

40. Reynolds N.P., Martin J.M., Giroux M.J. Novel Ha locus, Pin-D1c/Pinb-D1h, affects soft white spring wheat milling and baking // Cereal Chem. J. 2010. V. 87. Nо 3. P. 237-242.

41. Sourdille P., Perretant M.R., Charmet G. et al. Linkage between RFLP markers and genes affecting kernel hardness in wheat // Theor. Appl. Genet. 1996. V. 93. P. 580-586.

42. Turner M., Mukai Y., Leroy P. et al. The Ha locus of wheat: identifi cation of a polymorphic region for tracing grain hardness in crosses // Genome. 1999. Nо 42. P. 1242-1250.

43. Wang L.H., Zhao X.L., He Z.H. et al. Characterization of low-molecular-weight glutenin subunit Glu-B3 genes and development of STS markers in common wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2009. V. 118. Nо 3. P. 525-539.

44. Wrigley C.W. Developing better strategies to improve grain quality for wheat // Aust. J. Agric. Res. 1994. V. 45. P. 1-17.

45. Xia L.Q., Chen F., He Z.H. et al. Oсcurrence of puroindoline alleles in Chinese winter wheats // Cereal Chem. J. 2005. V. 82. P. 38-43.

46. Zhang W., Gianibelli M.C., Ma W. et al. Identifi cation of SNPs and development of allele-specifi c PCR markers for γ-gliadin alleles in Triticum aestivum // Theor. Appl. Genet. 2003. V. 107. P. 130-138.

47. Zhang W., Gianibelli M.C., Rampling L.R. Characterisation and marker development for low molecular weight glutenin genes from Glu-A3 alleles of bread wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2004. V. 108. P. 1409-1419.

48. Zhao X.L., Xia X.C., He Z.H. et al. Characterization of three low-molecular-weight Glu-D3 subunit genes in common wheat // Theor. Appl. Genet. 2006. V. 113(7). P. 1247-1259.

49. Zhao X.L., Xia X.C., He Z.H. et al. Novel DNA variations to characterize low molecular weight glutenin Glu-D3 genes and develop STS markers in common wheat// Theor. Appl. Genet. 2007. V. 114. Nо 3. P. 451-460.

50. Zlatska A.V. Allele composition of Pina and Pinb loci of eastern Europian common wheat varieties and their impact on the bread-making quality characteristics // Intern. Conf. «Plant genetics, genomics, and biotechnology». Novosibirsk, 2010. P. 90.