Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск

Создание тритикале с фиолетовой окраской зерна

https://doi.org/10.18699/vjgb-26-64

Аннотация

Зерна злаковых культур с фиолетовой окраской отличаются высокой антиоксидантной активностью благодаря содержанию антоцианов в оболочке и представляют интерес для производства полезных продуктов питания. Однако у тритикале пока не выведены формы с богатой антоцианами фиолетовой окраской зерна. Цель настоящей работы – получение с использованием маркер-вспомогательной селекции новых форм пшенично-ржаных амфиплоидов с фиолетовой окраской зерна и сравнительная оценка их по содержанию антоцианов и показателям продуктивности. Определение генотипа гибридов тритикале Садко (× Triticosecale Wittmack) с фиолетовозерной линией полбы 27-3/17 (T. dicoccum (Schrank) Schuebl.) проводили с применением молекулярных ДНК-маркеров. У всех гибридов F3, имеющих фиолетовую окраску зерна, установлено наличие двух комплементарно действующих доминантных генов, Pp3 и Pp-B1, отвечающих за повышенное содержание антоцианов в зерне. В последующих поколениях растения пшенично-ржаных амфиплоидов имели фиолетовую окраску зерна. Общее содержание антоцианов в цельнозерновой муке гибридов варьировало от 36 до 529.3 мкг/г. Высокое содержание определено у образца 2-1-6-6 (529.3 мкг/г). На уровне контроля (полба – 382.6 мкг/г) были образцы 2-1-1-4е, 2-1-5-10а и 2-1-6-4б. Растения гибридов F5–6 обладали типичным фенотипом гексаплоидных тритикале. По длине колоса и количеству колосков превышали показатели полбы. Число зерен колоса у гибридов было меньше, чем у контроля тритикале Садко, и достигло в среднем 28.0 и 34.4 шт. в 2024 и 2025 гг. соответственно. Масса 1000 зерен фиолетовозерных семей тритикале в 2025 г. была на уровне материнской формы Садко и составила в среднем 47.6 г. Средняя урожайность с единицы площади у гибридов (470 г/м2) в 2025 г. была выше, чем у полбы (306 г/м2), но ниже, чем у Садко (584 г/м2). Таким образом, получен селекционный материал фиолетовозерных форм тритикале, по ряду признаков схожий с материнской формой тритикале Садко, но отличающийся от отцовской формы полбы – донора фиолетовой окраски зерна.

Об авторах

Н. В. Петраш
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Сибирский научно-исследовательский институт растениеводства и селекции – филиал Федерального исследовательского центра Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Новосибирск; р. п. Краснообск, Новосибирская область



П. И. Стёпочкин
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Сибирский научно-исследовательский институт растениеводства и селекции – филиал Федерального исследовательского центра Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Новосибирск; р. п. Краснообск, Новосибирская область



Список литературы

1. Badaev N.S., Badaeva E.D., Bolsheva N.L., Maximov N.G., Zelenin A.V. Cytogenetic analysis of forms produced by crossing hexaploid triticale with common wheat. Theor Appl Genet. 1985;70: 536-541. doi 10.1007/BF00305987

2. Camerlengo F., Kiszonas A.M. Genetic factors influencing triticale quality for food. J Cereal Sci. 2023;113:103744. doi 10.1016/j.jcs.2023.103744

3. Cantale C., Petrazzuolo F., Correnti A., Farneti A. Triticale for bioenergy production. Agric Agric Sci Procedia. 2016;8:609-616. doi 10.1016/j.aaspro.2016.02.083

4. Chumanova E.V., Efremova T.T., Sobolev K.V., Kosyaeva E.A. Development and characterization of wheat hybrids Triticum petropavlovskyi Udacz. et Migusch. × Triticum aestivum L. with large colored grain and increased antioxidant content. Pisma v Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Lett Vavilov J Genet Breed. 2025;11(2):80-89. doi 10.18699/letvjgb-2025-11-12 (in Russian)

5. Francavilla A., Joye I.J. Anthocyanins in whole grain cereals and their potential effect on health. Nutrients. 2020;12(10):2922. doi 10.3390/nu12102922

6. Gard M., Kaur S., Sharma A., Kumari A., Tiwari V., Sharma S., Kapoor P., Sheoran B., Goyal A., Krishania M. Rising demand for healthy foods-anthocyanin biofortified colored wheat is a new research trend. Front Nutr. 2022;9:878221. doi 10.3389/fnut.2022.878221

7. Gaviley O.V., Katerynych O.O., Ionov I.A., Dekhtiarova O.O., Griffin D.K., Romanov M.N. Triticale: a general overview of its use in poultry production. Encyclopedia. 2024;4(1):395-414. doi 10.3390/encyclopedia4010027

8. Gordeeva E.I., Shoeva O.Y., Shamanin V.P., Khlestkina E.K. The molecular markers applying in breeding of spring bread wheat (Triticum aestivum L.) lines with different anthocyanin coloration of the grains. Pisma v Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Letters to Vavilov J Genet Breed. 2023;9(2):86-99. doi 10.18699/LettersVJ-2023-9-11 (in Russian)

9. Gordeeva E.I., Shamanin V.P., Khlestkina E.K., Shoeva O.Yu. On peculiarities of breeding purple-grained wheat based on varieties with anthocyanin pigmentation of coleoptiles and stems. Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya = Agricultural Biology. 2024;59(3):507-524. doi 10.15389/agrobiology.2024.3.507rus (in Russian)

10. Grib S.I., Bushtevich V.N., Polyakova E.L., Krylova T.M., Pavlova L.D., Bondarchuk V.A., Filatova T.F., Pilipenko D.V. Triticale variety “Sadko”. Patent for a Selection Achievement No. 307. Republic of Belarus, 15.06.2011 (in Russian)

11. Hamid, Kathuria D., Gautam S., Suri S., Jaiswal A.K. Triticale. In: Singh J., Kaur S., Rasane P., Singh J. (Eds) Cereals and Nutraceuticals. Singapore: Springer, 2024;163-189. doi 10.1007/978-981-97-2542-7_8

12. Kalinka A., Achrem M. Reorganization of wheat and rye genomes in octoploid triticale (× Triticosecale). Planta. 2018;247(4):807-829. doi 10.1007/s00425-017-2827-0

13. Kamanova S., Yermekov Y., Shah K., Mulati A., Liu X., Bulashev B., Toimbayeva D., Ospankulova G. Review on nutritional benefits of triticale. Czech J Food Sci. 2023;41(4):248-262. doi 10.17221/67/2023-CJFS

14. Khlestkina E.K. Genes determining the coloration of different organs in wheat. Russ J Genet Appl Res. 2013;3(1):54-65. doi 10.1134/S2079059713010085

15. Khlestkina E.K., Shoeva O.Y., Gordeeva E.I. Flavonoid biosynthesis genes in wheat. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov J Genet Breed. 2014;18(4/1):784-796 (in Russian)

16. Khlestkina E.K., Shoeva O.Y., Gordeeva E.I. Flavonoid biosynthesis genes in wheat. Russ J Genet Appl Res. 2015;5(3):268-278

17. Khlestkina E.K., Usenko N.I., Gordeeva E.I., Stabrovskaya O.I., Sharfunova I.B., Otmakhova Y.S. Evaluation of wheat products with high flavonoid content: justification of importance of marker-assisted development and production of flavonoid-rich wheat cultivars. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov J Genet Breed. 2017;21(5):545-553. doi 10.18699/VJ17.25-o (in Russian)

18. Korzun V., Melz G., Börner A. RFLP mapping of the dwarfing (Ddw1) and hairy peduncle (Hp) genes on chromosome 5 of rye (Secale cereale L.). Theor Appl Genet. 1996;92:1073-1077. doi 10.1007/BF00224051

19. Kukoeva T.V., Molobekova C.A., Totsky I.V., Vasiliev G.V., Pronozin A.Y., Afonnikov D.A., Khlestkina E.K., Shoeva O.Y. Enrichment of grain anthocyanin content through marker-assisted breeding for Ant1, Ant2 or HvMyc2 genes in barley (Hordeum vulgare L.). Agronomy. 2024;14(6):1231. doi 10.3390/agronomy14061231

20. Latini A., Cantale C., Gazza L., Nocente F., Migliore G., Maccioni O., Marconi O., Floridi S., De Francesco G., Ammar K., Galeffi P. Exploring the potential of triticale lines for bioethanol production. Explor Foods Foodomics. 2024;2:613-625. doi 10.37349/eff.2024.00054

21. Leonova S., Badamshina E., Koshchina E., Kalugina O., Gareeva I., Leshchenko N. Triticale flour in bakery and rusk products. Food Sci Technol Int. 2022;28(6):524-534. doi 10.1177/10820132211023273

22. Losert D., Maurer H.P., Marulanda J.J., Würschum T. Phenotypic and genotypic analyses of diversity and breeding progress in European triticale (× Triticosecale Wittmack). Plant Breed. 2017;136(1): 18-27. doi 10.1111/pbr.12433

23. Loskutov I.G., Khlestkina Е.K. Wheat, barley, and oat breeding for health benefit components in grain. Plants. 2021;10(1):86. doi 10.3390/plants10010086

24. Mirontseva A., Tsed E., Volkova S. Justification of bioactivated grain triticale use in alcohol production. Tekhnika i Tekhnologiya Pishchevykh Proizvodstv = Food Processing: Techniques and Technology. 2018;48(1):57-65. doi 10.21603/2074-9414-2018-1-57-65 (in Russian)

25. Muntzing A. Historical review of the development of triticale. In: Triticale: Proceedings of an International Symposium, El Batán, Mexico. 1974:13-30

26. Niedziela A., Orłowska R., Machczyńska J., Bednarek P.T. The genetic diversity of triticale genotypes involved in Polish breeding programs. Springerplus. 2016;5(1):355. doi 10.1186/s40064-016-1997-8

27. Petrash N.V., Stepochkin P.I. Development of purple-grain hybrids in distant crosses of triticale, bread wheat and emmer using the embryo culture. Pisma v Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Lett Vavilov J Genet Breed. 2023;9(4):183-188. doi 10.18699/LettersVJ-2023-9-25 (in Russian)

28. Plaschke J., Ganal M.W., Roeder M.S. Detection of genetic diversity in closely related bread wheat using microsatellite markers. Theor Appl Genet. 1995;91(6-7):1001-1007. doi 10.1007/BF00223912

29. Rubets V.S., Voronchikhina I.N., Igonin V.N., Sidorenko V.S., Voronchikhin V.V. Characteristics of violet-green variety of spring soft wheat in the conditions of the central region of the Non-Chernozem zone of Russia. Mezhdunarodnyi Sel’skokhoziaystvennyi Zhurnal. 2022;5:525-529. doi 10.55186/25876740_2022_65_5_525 (in Russian)

30. Skatova S.E., Vasiliev V.V., Tyslenko A.M., Zuev D.V. Spring triticale ‘Amore’ is a new variety for adaptive agriculture in the Non Black soil zone. Vladimirskij Zemledelets. 2018;2(84):10-15(in Russian)

31. Shamanin V.P., TekinCakmak Z.H., Gordeeva E.I., Karasu S., Pototskaya I., Chursin A.S., Pozherukova V.E., Ozulku G., Morgounov A.I., Sagdic O., Koksel H. Antioxidant capacity and profiles of phenolic acids in various genotypes of purple wheat. Foods. 2022; 11(16):2515. doi 10.3390/foods11162515

32. Sharma A., Yadav M., Tiwari A., Ali U., Krishania M., Bala M., Sharma P., Goudar G., Roy J.K., Navik U., Garg M. A comparative study of colored wheat lines across laboratories for validation of their phytochemicals and antioxidant activity. J Cereal Sci. 2023;112: 103719. doi 10.1016/j.jcs.2023.103719

33. Sharma S., Chunduri V., Kumar A., Kumar R., Khare P., Kondepudi K.K., Bishnoi M., Garg M. Anthocyanin bio-fortified colored wheat: nutritional and functional characterization. PLoS One. 2018; 13(4):0194367. doi 10.1371/journal.pone.0194367

34. Shoeva O.Y., Gordeeva E.I., Khlestkina E.K. The regulation of anthocyanin synthesis in the wheat pericarp. Molecules. 2014;19(12): 20266-20279. doi 10.3390/molecules191220266

35. Shoeva O.Yu., Gordeeva E.I., Khlestkina E.K. Intragenic DNA Marker for Selecting Wheat with High Anthocyanin Content in the Pericarp of the Grain. Russian patent RU 2774444С1, 29.11.2021. https://patentimages.storage.googleapis.com/7f/6b/b4/734418d3890f53/RU2774444C1.pdf) (in Russian)

36. Shoeva O.Yu., Gordeeva E.I., Khlestkina E.K., Gashimov M.E., Kurkiev K.U. Study of rare species of wheat as donors for breeding for functional nutrition. Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya = Agricultural Biology. 2024;59(5):955-972. doi 10.15389/agrobiology.2024.5.955rus (in Russian)

37. Silkova O.G., Ivanova Y.N., Loginova D.B., Solovey L.A., Sycheva E.A., Dubovets N.I. Karyotype reorganization in wheat-rye hybrids obtained via unreduced gametes: is there a limit to the chromosome number in triticale? Plants. 2021;10(10):2052. doi 10.3390/plants10102052

38. Silkova O.G., Ivanova Y.N., Stepochkin P.I. Creation and study of emmer (Triticum dicoccum) × triticale hybrids. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov J Genet Breed. 2023;27(4):323-332. doi 10.18699/VJGB-23-39

39. Stepochkin P.I., Vladimirov N.S. Chromosome number, seed set and winter hardiness characteristics of C1 winter lines of homogenomic 8x triticale. Genetika = Genetics (Moscow). 1978;14(9):1597-1603 (in Russian)

40. Stepochkin P.I., Gordeeva E.I., Khlestkina Е.K. Marker-assisted breeding of hybrid lines of Triticum dicoccon (Schrank) Schuebl. × Triticum aethiopicum Jakubz. with purple grain. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2023;184(2):139-148. doi 10.30901/2227-8834-2023-2-139-148 (in Russian)

41. Vasilova N.Z., Askhadullin D.F., Askhadullin D., Bagavieva E.Z., Tazutdinova M.R., Khusainova I.I. Violet-green variety of spring soft wheat Nadira. Zernobobovye i Krupyanye Kul’tury = Legumes Groat Crops. 2021;4(40):66-75. doi 10.24412/2309-348X-2021-4-66-75 (in Russian)

42. Yudina R.S., Gordeeva E.I., Shoeva O.Yu., Tikhonova M.A., Khlestkina E.K. Anthocyanins as functional food components. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov J Genet Breed. 2021; 25(2):178-189. doi 10.18699/VJ21.022 (in Russian)

43. Zhu F. Triticale: nutritional composition and food uses. Food Chem. 2018;241:468-479. doi 10.1016/j.foodchem.2017.09.009


Рецензия

Просмотров: 20

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-3259 (Online)