ДІЯ ГЕНА GPC-B1 НА ВМІСТ ПРОТЕЇНУ В ЗЕРНІ ПШЕНИЦІ М’ЯКОЇ ОЗИМОЇ НА ТЛІ ГЕНЕТИЧНОГО ОТОЧЕННЯ УКРАЇНСЬКИХ СОРТІВ
DOI:
https://doi.org/10.15407/scine19.06.031Ключові слова:
Ключові слова: Triticum aestivum L.,, ген Gpc-B1,, Triticum turgidum ssp. dicoccoides,, молекулярні маркери,, вміст білка в зерні,, показник седиментації.Анотація
Вступ. Нагальною проблемою селекції пшениці є питання поліпшення якості зерна. Одним із напрямків генетичного поліпшення пшениці є перенесення генів від диких родичів. Особливий інтерес у цьому напрямку представляє ген Gpc-B1.
Проблематика. Використання сучасних систем ДНК-маркерів для визначення гена Gpc-B1 від Triticum turgidum ssp. dicoccoides дасть можливість за короткий термін створити нові перспективні сорти-інновації з підвищеним вмістом протеїну у поєднанні з високими господарсько-цінними ознаками.
Мета. Визначити ефективність дії гена Gpc-B1 в генетичному оточенні українського сорту ‘Куяльник’ на вміст протеїну в зерні, урожайність та хлібопекарські характеристики.
Матеріали і методи. Виявлення гена Gpc-B1 проводили методом мультиплексної полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР). Джерело гена Gpc-B1 лінія Glu-Pro було схрещено із сортом Куяльник (Gpc-B1 × Куяльник). Вміст протеїну в зерні вимірювали методом інфрачервоної спектрометрії (NIR); визначення індексу седиментації за методом SDS30 здійснювали на автоматичному приладі.
Результати. Розроблено домінантну та кодомінантну молекулярно-генетичні системи ДНК-маркерів для виявлення гена Gpc-B1 від T. turgidum ssp. dicoccoides у лініях пшениці м’якої озимої. Аналіз зерна рослин поколінь F5—F9 показав, що ген Gpc-B1 зумовлює підвищення вмісту протеїну на 3 % порівняно з вихідним сортом ‘Куяльник’. Проаналізовано врожайність ліній носіїв гена Gpc-B1 e польових умовах.
Висновки. Показано, що вплив гена Gpc-B1 на урожай зерна практично відсутній на тлі генетичного оточення
районованого українського сорту ‘Куяльник’. Досліджено вплив цього гена на хлібопекарські характеристики пшениці м’якої. Лінії з геном Gpc-B1 і без нього мали майже однаковий показник седиментації. Створено новітній селекційний матеріал пшениці м’якої озимої з підвищеним вмістом протеїну у зерні у поєднанні з високими господарськоцінними ознаками, який готовий до передавання на Державне сортовипробування.
Посилання
Rybalka, O. I., Morhun, B. V., Polishchuk, S. S. (2018). Gpc-B1 (NAM-B1) gene as a new genetic resource in wheat breeding for increasing grain protein and micronutrient content. Fiziolohiya roslyn i henetyka, 50 (4), 279—298 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2018.04.279
Alexandratos, N., Bruinsma, J. (2012). World agriculture: towards 2030/2050. The 2012 revision. Rome: ESA working paper.
Henchion, M., Hayes, M., Mullen, A., Fenelon, M., Tiwari, B. (2017). Future protein supply and demand: strategies and factors influencing a sustainable equilibrium. A review. Foods, 6 (7), 53. https://doi.org/10.3390/foods6070053.
Zhao, F., McGrath, S. (2009). Biofortification and phytoremediation. Curr. Opin. Plant Biol., 12, 373—380. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2009.04.005
Pokhylko, S. Yu., Schwartau, V. V., Pochynok, V. M., Mykhalska, L. M., Duhan, O. M., Morgun, B. V. (2017). Comprehensive analysis of total protein content in soft wheat grain containing the Gpc-B1 gene from Triticum turgidum ssp. dicoccoides. Visnyk Ukrainskoho tovarystva henetykiv i selektsioneriv, 1, 52—57 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.7124/visnyk. utgis.15.1.712.
Lundström, M., Leino, M.W., Hagenblau, J. (2017). Evolutionary history of the NAM-B1 gene in wild and domesticated tet raploid wheat. BMC Genet, 18, 118. https://doi.org/10.1186/s12863-017-0566-7
Nigarin, S., Shahidul, I., Juhasz, A., Ma, W. (2021). Wheat leaf senescence and its regulatory gene network. The Crop Jour nal, 9 (4), 1—15. https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.01.004.
Sengar, R. S., Singh, A. (2018). Eco-friendly agro-biological techniques for enhancing crop productivity. Singapore: Springer Nature. https://doi.org/10.1007/978-981-10-6934-5
Wani, S. H., Mohan, A., Singh, G. P. (2021). Physiological, molecular, and genetic perspectives of wheat improvement. Cham: Springer Nature Switzerland AG. https://doi.org/10.1007/978-3-030-59577-7
Chen, X., Song, G., Zhang, S., Li, Y., Jie, G., Shahidul, I. … Ji, W. (2017). The allelic distribution and variation analysis of the NAM-B1 gene in Chinese wheat cultivars. J. Integr. Agric, 16, 1294—1303. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(16)61459-4
Morgun, V. V., Rybalka, O. I., Morgun, B. V. (2021). New scientific directions of genetic improvement of cereal crops. Fiziolohiya roslyn i henetyka, 53 (3), 187—215 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2021.03.187
Tabbita, F., Pearce, S., Barneix, A. (2017). Breeding for increased grain protein and micronutrient content in wheat: Ten years of the Gpc-B1 gene. J. Cereal Sci, 73, 183—191. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2017.01.003
Distelfeld, A., Uauy, C., Fahima, T., Dubcovsky, J. (2006). Physical map of the wheat high-grain protein content gene Gpc-B1 and development of a high-throughput molecular marker. New Phytol, 169, 753—763. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2005.01627.x
Uauy, C., Distelfeld, A., Fahima, T., Blechl, A., Dubcovsky, J. (2006). A NAC gene regulating senescence improves grain protein, zinc and iron content in wheat. Science, 314, 1298—1301. https://doi.org/10.1126/science.1133649
Venegas, J. P., Graybosh, R. A., Wienhold, B., Rose, D. J., Waters, B. M., Baenziger, P. S. … Amand, P. St. (2018). Biofortification of hard red winter wheat by genes conditioning low phytate and high grain protein concentration. Crop Science, 58, 1942—1953. https://doi.org/ 10.2135/cropsci2018.03.0175
Rybalka, O. I., Morgun, V. V., Morgun, B. V., Polishchuk, S. S. (2019). Genetic bases of the new direction of selection of wheat (Triticum aestivum L.) and triticale (Triticosecale Wittmack) classes that are original in terms of grain quality. Fizio lohiya roslyn i henetyka, 51 (3), 207—240 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/frg2019.03.207.
Pokhylko, S. Yu. (2018). Technological aspects of biofortification of soft wheat with the Gpc-B1 gene from Triticum turgidum ssp. dicoccoides. (PhD) (Techn.). Kyiv [in Ukrainian].
Singh, C., Srivastava, P., Sharma, A., Kaur, H., Sohu, V. S., Bains, N. S. (2019). Gpc-B1 mediated grain protein enhancement in wheat is compatible with high grain protein weight at moderated yield thresholds. Indian J. Genet., 79 (2), 494—498. https://doi.org/10.31742/IJGPB.79.2.14.
Classifier of quality indicators of botanical taxa, the varieties of which undergo examination for suitability for distribution. (2019). Vinnytsia: Ltd “Tvory” [in Ukrainian].
Patent of Ukraine № 65644. Rybalka, O. I., Pokoievoi H. V. Device for determination of sedimentation sds-30 [in Ukrainian].
Khan, I. A., Procunier, J. D., Humphreys, G. D. (2000). Development of PCR-based markers for a high grain protein content gene from Triticum turgidum ssp. dicoccoides transferred to bread wheat. Crop Science, 40, 518—524. https://doi.org/10.2135/cropsci2000.402518x
Distelfeld, A., Uauy, C., Fahima, T., Dubcovsky, J. (2006). Physical map of the wheat high-grain protein content gene Gpc-B1 and development of a high-throughput molecular marker. New Phytologist, 169, 753—763. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2005.01627.x
Kim, Y., Kim, D., Shim, D. (2008). Expression of the novel wheat gene TM20 confers enhanced cadmium tolerance to ba kers’ yeast. Journal Biological Chemistry, 283, 15893—15902. https://doi.org/10.1074/jbc.M708947200
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Положення про авторські права Автори, які публікуються у журналі «Наука та інновації», погоджуються на такі умови: Автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації. Автори можуть вступати в окремі, додаткові договірні угоди для не ексклюзивного розповсюдження надрукованої у журналі «Наука та інновації» версії своєї роботи (статті) (наприклад, розмістити її в інституційному сховищі або опублікувати в своїй книзі), із підтвердженням її первинної публікації у журналі «Наука та інновації». Авторам дозволено розміщувати свою роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їх веб-сайті).
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
