Создание нового для мягкой пшеницы генотипа – носителя двух локусов мягкозерности эндосперма

Технологическое назначение зерна и муки мягкой пшеницы определяется в значительной степени структурой эндосперма зерновок. Ее изменчивость у сортов мягкой пшеницы зависит в основном от множественного аллелизма по одному локусу, Ha, в хромосоме 5D, приводящего к непрерывной вариации этого признака. Эндосперм зерна может изменяться от твердозерного стекловидного, пригодного для дрожжевого хлебопечения, до мягкозерного мучнистого, благоприятного для кондитерских и технических целей. Кроме того, на данные признаки, особенно на стекловидность, сильное влияние оказывают условия выращивания. Ранее в хромосому 5А линии 84/98w был интрогрессирован локус Ha-Sp от Aegilops speltoides Tausch., который снижает твердозерность и стекловидность эндосперма, подобно доминантному аллелю локуса Ha. В данной работе впервые описаны получение и испытание супермягкозерных линий, в генотипе которых объединены гомеоаллельные локусы Ha-Sp линии 84/98w и Ha мягкозерного сорта Chinese Spring. Линии выделены из шестого-восьмого поколений самоопыленных гибридов F2. Они стабильно в полевых и тепличных условиях демонстрируют большую, чем родительские формы, мягкозерность. Эти линии могут быть использованы в селекции сортов пшеницы, для муки из которых не потребуются химические разрыхлители в кондитерском производстве. Возможно также их применение в технических целях для производства биоэтанола. Кроме того, эти линии могут послужить генетической моделью для изучения функциональной активности гомеоаллельных генов в сложных полиплоидных геномах растений.

мягкая пшеница, структура эндосперма зерновки, локусы Ha и Ha-Sp, супермягкозерные линии пшеницы

1. Canadian Grain Commission. Official Grain Grading Guide, Wheat, 2015. Available at http://www.grainscanada.gc.ca/index-eng.htm.

2. David I.G., Green D.I.G., Agu R.C., Bringhurst T.A., Brosnan J.M., Jack F.R., Walker G.M. Maximizing alcohol yields from wheat and maize and their co-products for distilling or bioethanol production. J. Inst. Brew. 2015;121:332-337. DOI 10.1002/jib.236.

3. Dunduk I.G., Ermakova M.F. The hardness trait as an indicator of wheat quality. Sibirskii vestnik sel’skokhozyastvennoi nauki = Siberian Herald of Agricultural Science. 1978;1:15-19. (in Russian)

4. Gautier M.-F., Cosson P., Guirao A., Alary R., Joudrier P. Puroindoline genes are highly conserved in diploid ancestor wheats and related species but absent in tetraploid Triticum species. Plant Sci. 2000; 153:81-91.

5. Kindred D.R., Verhoeven T.M.O., Weightman R.M., Swanston J.S., Agu R.C., Brosnan J.M., Sylvester-Bradley R. Effects of variety and fertiliser nitrogen on alcohol yield, grain yield, starch and protein content, and protein composition of winter wheat. J. Cereal Sci. 2008;48:46-57. DOI 10.1016/j.jcs.2007.07.010.

6. Kozmina N.P. Zernovedenieе [Grain science]. Moscow: Zagotizdat Publ., 1955. (in Russian)

7. Lapochkina I.F., Yatchevskaya G.L. Pollen irradiation method in distant wheat hybridization. Ann. Wheat Newslett. 1997;43:193195.

8. Metodika Gosudarstvennogo sortoispytaniya sel’skokhozyaystvennykh kul’tur [Methods of state variety testing of crops]. Moscow: Gosagroprom Publ., 1988. (in Russian)

9. Morris C.F. Puroindolines: the molecular genetic basis of wheat grain hardness. Plant Mol. Biol. 2002;48:633-647.

10. Morris C.F., Fuerst E.P. Quality characteristics of soft kernel durum; a new cereal crop. Advances in Wheat Genetics: From Genome to Field. Eds. Y. Ogihara, S. Takumi, H. Handa. Tokyo: Springer, 2013;275-278.

11. Peña R.L. Wheat for bread and other foods. Bread Wheat. Eds. B.C. Curtis, S. Rajaram, H. Gómez Macpherson. Improvement and Production FAO. 2002. http://www.fao.org/docrep/006/Y4011e/y4011e0w.htm#bm32.

12. Pshenichnikova T.A., Simonov A.V., Ermakova M.F., ChistyakovaA.K., Shchukina L.V., Morozova E.V. The effects on grain endosperm structure of an introgression from Aegilops speltoides Tausch. into chromosome 5A of bread wheat. Euphytica. 2010;175(3):315-322.

13. Salina E.A., Adonina I.G., Efremova T.T., Lapochkina I.F., Pshenichnikova T.A. The genome-specific subtelomeric repeats for study of introgressive lines T. aestivum × Ae. speltoides. EWAC Newslett.2001;161-164.

14. Simonov A.V., Pshenichnikova T.A. Chromosomal localization of the speltoidy gene, introgressed into bread wheat from Aegilops speltoides Tausch., and its interaction with the Q gene of Triticum spelta L. Russ. J. Genetics (Moscow). 2012;48(11):1120-1127. DOI 10.1134/S1022795412110117.

15. Simonov A.V., Pshenichnikova T.A., Lapochkina I.F. Genetic analysis of the traits introgressed from Aegilops speltoides Tausch. to bread wheat and determined by chromosome 5A genes. Russ. J. Genetics (Moscow). 2009;45(7):799-804. DOI 10.1134/S1022795409070060.

16. Symes K.J. Influence of a gene causing hardness on the milling and baking quality of two wheats. Aust. J. Agric. Res. 1969;20(6): 971-979.