en   uk  
ISSN 0564-3783
Цитологія і генетика
 
 
Цитологія і генетика 2018, том 52, № 2, 3-12
Cytology and Genetics 2018, том 52, № 2, 87–94, doi: https://www.doi.org/10.3103/S0095452718020068

Сравнение аллелей локусов Gli-2 мягкой пшеницы путем двумерного электрофореза глиадина

Метаковский E.В., Мельник В.A., Редаэлли Р., Родригез-Кихано M.M.

  • Кафедра генетики, Политехнический университет Мадрида, Испания
  • Совет по сельскохозяйственным исследованиям и анализу экономики сельского хозяйства
  • Центр исследований зерновых и технических культур, Бергамо, Италия

Путем SDS-электрофореза сравнивали молекулярную массу (ММ) некоторых α- и β-глиадинов, по электрофоретической подвижности (ЭП) которых различаются известные аллели локусов Gli-2. Обнаружено, что полипептид глиадина с меньшей ЭП в большинстве сравнений имеет бóльшую ММ, которая зависит прежде всего от длины полиглутаминового домена, присутствующего в глиадинах α-типа. Различие по ЭП аллельных вариантов одного из α-глиадинов, контролируемых локусом Gli-D2, не связано с изменением ММ этого α-глиадина. Аллель Gli-B2o возник, видимо, в результате неравного кроссинговера. Выявлены аллели локуса Gli-A2, кодирующие полностью различающиеся наборы (блоки) полипептидов. Такие контрастные аллели мягкая пшеница могла унаследовать от разных генотипов полиморфного диплоидного донора генома А. Установлено, что причина большего полиморфизма по локусам Gli-2 по сравнению с локусами Gli-1 состоит в особенностях структуры этих локусов, а также в различии генов α- и γ-типов и кодируемых ими полипептидов.

РЕЗЮМЕ. Шляхом SDS-електрофорезу порівнювали молекулярну масу (ММ) деяких α- і β-гліадинів, за елек-трофоретичною рухливістю (ЕП) яких розрізняються відомі алелі локусів Gli-2. Виявлено, що поліпептид гліадин з меншою ЕП у більшості порівнянь має більшу ММ, яка залежить насамперед від довжини поліглутамінового домену, що присутній в гліадинах α-типу. Різниця по ЕП алельних варіантів одного з α-гліадинів, контрольованих локусом Gli-D2, не пов’язане зі зміною ММ цього α-гліадину. Алель Gli-B2o виник, мабуть, в результаті нерівного кросинговеру. Виявлено алелі локусу Gli-A2, що кодують повністю різні набори (блоки) поліпептидів. Такі контрастні алелі м’яка пшениця могла успадкувати від різних генотипів поліморфного диплоїдного донора геному А. становлено, що причина більшого поліморфізму за локусами Gli-2 в порівнянні з локусами Gli-1 знаходиться в особливостях структури цих локусів, а також у відмінності генів α- і γ-типів та кодованих ними поліпептидів.

Ключові слова: глиадин, аллели, мутации, мягкая пшеница

Цитологія і генетика
2018, том 52, № 2, 3-12

Current Issue
Cytology and Genetics
2018, том 52, № 2, 87–94,
doi: 10.3103/S0095452718020068

Повний текст та додаткові матеріали

Цитована література

  1. 1.
    Metakovsky, E.V. and Graybosch, R.A., Gliadin alleles in wheat: identification and application, in Gliadin and Glutenin. The Unique Balance of Wheat Quality, Wrigley, C., Bekes, F., and Bushuk, W., Eds., AACC Internat., 2006, pp. 85–114.CrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    Sozinov, A.A. and Poperelya, F.A., Genetic classification of prolamins and its use for plant breeding, Ann. Technol. Agric., 1980, vol. 29, pp. 229–245.Google Scholar
  3. 3.
    Sobko, T.A. and Poperelya, F.A., Frequencies of occurrence of alleles of gliadin-coding loci in winter common wheat, Visn. S.-G. Nauki, 1986, no. 5, pp. 84–87.Google Scholar
  4. 4.
    Metakovsky, E.V., Gliadin allele identification in common wheat. 2. Catalogue of gliadin alleles in common wheat, J. Genet. Breed., 1991, vol. 45, no. 4, pp. 325–344.Google Scholar
  5. 5.
    Metakovsky, E.V., Davydov, S.D., Chernakov, V.M., and Upelniek, V.P., Gliadin allele identification in common wheat. 3. Frequency of occurrence and appearance of spontaneous mutations at the gliadin-coding loci, J. Genet. Breed., 1993, vol. 47, no. 3, pp. 221–236.Google Scholar
  6. 6.
    Upelniek, V.P., Novoselskaya, A.Yu., Sutka, J., Galiba, G., and Metakovsky, E.V., Genetic variation at storage protein coding loci of common wheat (cv Chinese Spring) induced by nitrosoethylurea and by cultivation of immature embryos in vitro, Theor. Appl. Genet., 1995, vol. 90, nos. 3–4, pp. 372–379.PubMedGoogle Scholar
  7. 7.
    Kasarda, D.D., Okita, T.W., Bernardin, J.E., Baecker, P.A., Nimmo, C.C., Lew, J.L., Dietler, M.D., and Green, F.C., Nucleic acid (cDNA) and amino acid sequence of α-type gliadins from wheat (Triticum aestivum), Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A., 1984, vol. 81, no. 15, pp. 4712–4716.CrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    Barak, S., Mudgil, D., and Khatkar, B.S., Biochemical and functional properties of wheat gliadins: a review, Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 2015, vol. 55, no. 3, pp. 357–368.CrossRefPubMedGoogle Scholar
  9. 9.
    Metakovsky, E.V., Wheat Grain Storage Proteins: Classical Genetics, Mutations, Phylogeny, Seed Breeding, and Grain Quality, Lambert Acad. Publ., 2015, 320 p.Google Scholar
  10. 10.
    Anderson, O.D. and Greene, F.C., The α-gliadin gene family. 2. DNA and protein sequence variation, subfamily structure, and origins of pseudogenes, Theor. Appl. Genet., 1997, vol. 95, no. 1, pp. 59–65.CrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    Li, J., Wang, S.-L., Cao, D.-W., Subburaj, L.S., Li, X.H., Zeller, F.J., Hsam, S.L.K., and Yan, Y.-M., Cloning, expression, and evolutionary analysis of α-gliadin genes from Triticum and Aegilops genomes, J. Appl. Genet., 2013, vol. 54, no. 2, pp. 157–167.CrossRefPubMedGoogle Scholar
  12. 12.
    Li, Y., Xin, R., Zhang, D., and Li, S., Molecular characterization of α-gliadin genes from common wheat cultivar Zhengmai 004 and their role in quality and celiac disease, Crop J., 2014, vol. 2, no. 1, pp. 10–21.CrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    Noma, S., Kawaura, K., Hayakawa, K., Abe, C., Tsuge, N., and Ogihara, J., Comprehensive molecular characterization of the α/β-gliadin multigene family in hexaploid wheat, Mol. Genet. Genom., 2016, vol. 291, no. 1, pp. 65–77.CrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    Metakovsky, E.V., Melnik, V.A., Vaccino, P., and Rodriguez-Quijano, M., Comparison of alleles at Gli-1 loci of common wheat by means of two-dimensional electrophoresis of gliadin and RFLP analysis, Cytol. Genet., 2018, vol. 52, no. 1, pp. 16–27.CrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    Sapirstein, H.D. and Bushuk, W., Computer-aided wheat cultivar identification and analysis of densitometric scanning profiles of gliadin electrophoregrams, Seed Sci. Technol., 1986, vol. 14, no. 3, pp. 489–517.Google Scholar
  16. 16.
    Koval, S.F. and Metakovsky, E.V., Adaptive value of some quantitative and qualitative characters in the experimental hybrid population of T. aestivum, Selskokhoz. Biol., 1985, no. 11, pp. 48–52.Google Scholar
  17. 17.
    Huang, Z., Long, H., Wei, Y.-M., Yan, Z.H., and Zheng, Y.L., Allelic variations of α-gliadin genes from species of Aegilops section Sitopsis and insights into evolution of α-gliadin multigene family among Triticum and Aegilops, Genetics, 2016, vol. 144, no. 2, pp. 213–222.Google Scholar
  18. 18.
    Metakovsky, E.V. and Sozinov, A.A., Genetics of gliadin proteins and the problems of interpreting results obtained with somaclonal variation in wheat, in Biotechnology in Agriculture and Forestry (Wheat), Bajaj, Y.P.S., Ed., 1990, vol. 13, pp. 526–537.Google Scholar
  19. 19.
    Vaccino, P. and Metakovsky, E.V., Gliadin alleles in DNA RFLP patterns of common wheat: implication for analysis of organization and evolution of complex loci, Theor. Appl. Genet., 1995, vol. 90, no. 2, pp. 173–181.CrossRefPubMedGoogle Scholar
  20. 20.
    Gu, Y.Q., Crossman, C., Kong, X., Luo, M., You, F.M., Coleman-Derr, D., and Dubcovsky, J., Genomic organization of the complex α-gliadin gene loci in wheat, Theor. Appl. Genet., 2004, vol. 109, no. 3, pp. 648–657.CrossRefPubMedGoogle Scholar
  21. 21.
    Zmienko, A., Samelak, A., Kozlowski, P., and Figlerowicz, M., Copy number polymorphism in plant genomes, Theor. Appl. Genet., 2015, vol. 127, no. 1, pp. 1–18.CrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    Qi, P.F., Wei, Y.M., Ouellet, T., Chen, Q., Tan, X., and Zheng, Y.L., The γ-gliadin multigene family in common wheat (Triticum aestivum) and its closely related species, BMC Genom., 2009, vol. 10, no. 1, pp. 168–181.CrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    Wang, S., Shen, X., Ge, P., Saminathan, J.L., Li, S.X., Zeller, F.J., Hsam, K.L., and Yan, Y., Molecular characterization and dynamic expression patterns of two types of γ-gliadin genes from Aegilops and Triticum species, Theor. Appl. Genet., 2012, vol. 125, no. 7, pp. 1371–1384.CrossRefPubMedGoogle Scholar
  24. 24.
    Raquin, A.-L., Depaulis, F., Lambert, A., Galic, N., Brabant, P., and Goldringer, I., Experimental estimation of mutation rates in a wheat population with a gene genealogy approach, Genetics, 2008, vol. 179, no. 4, pp. 2195–2211.CrossRefPubMedPubMedCentralGoogle Scholar