Проаналізовано різноманітність за електрофоретичними спектрами запасних білків вибірок з двох кримських популяцій Dasypyrum villosum (Берегове Бахчисарайського району та заповідника «Херсонес Таврійський» (м. Севастополь)). Проводили електрофорез загального білку зернівок у поліакриламідному гелі в присутності додецилсульфату натрію (SDS) та аналізували різноманітність високомолекулярних субодиниць глютенінів, кодованих локусом Glu-V1, а також варіантів ω-гліадину на SDS-електрофореграмах, контрольованих Gli-V1. Ідентифіковано вісім алелів локусу Glu-V1 та чотири алелі, що кодують ω-гліадини, локусу Gli-V1. Досліджені кримські популяції D. Villosum статистично істотно відрізняються між собою за частотами алелів a, b, c локусу Glu-V1 та характеризуються високою частотою нуль-алеля (k) за цим локусом. Істотні відмінності між популяціями спостерігаються за варіантами ω-гліадину на SDS-електрофореграмах, контрольованими локусом Gli-V1, причому генна різноманітність за цим маркером є більшою в популяції Берегового, ніж у популяції Херсонеса. ω-Гліадини на SDS-електрофореграмах є зручною маркерною системою для аналізу популяцій D. villosum, яку можливо застосовувати одночасно з аналізом високомолекулярних субодиниць глютенінів.
РЕЗЮМЕ. Проанализировано разнообразие по электрофоретическим спектрам запасных белков выборок из двух крымских популяций Dasypyrum villosum (Береговое Бахчисарайского района и заповедник «Херсонес Таврический» (г. Севастополь)). Проводили электрофорез общего белка зерновок в полиакрил-амидном геле в присутствии додецилсульфата натрия (SDS) и анализировали разнообразие высоко-молекулярных субъединиц глютенинов, кодируемых локусом Glu-V1, а также вариантов ω-глиадина на SDS-электрофореграммах, контролируемых Gli-V1. Идентифицированы восемь аллелей локуса Glu-V1 и четыре аллеля, кодирующих ω-глиадины, локуса Gli-V1. Исследованные крымские популяции D. villosum статистически значимо отличаются между собой по частотам аллелей a, b, c локуса Glu-V1 и характеризуются высокой частотой нуль-аллеля (k) по этому локусу. Значимые отличия между попу-ляциями наблюдаются по вариантам ω-глиадина на SDS-электрофореграммах, контролируемых локусом Gli-V1, причем генное разнообразие по этому маркеру выше в популяции Берегового, чем в популяции Херсонеса. ω-Глиадины на SDS-электрофореграммах являются удобной маркерной системой для анализа популяций D. villosum, которую можно использовать одновременно с анализом высоко-молекулярных субъединиц глютенинов.
Ключові слова: Dasypyrum villosum, високомолекулярні субодиниці глютенінів, ω-гліадин, поліморфізм, алелі
Dasypyrum villosum, высокомолекулярные субъединицы глютенинов, ω-глиадин, полиморфизм, аллели
Повний текст та додаткові матеріали
Цитована література
1. Hajjar, R. and Hodgkin, T., The use of wild relatives in crop improvement: a survey of development over last 20 years, Euphytica, 2007, vol. 156, pp. 1–13. https://doi.org/10.1007/s10681-007-9363-0
2. Gill, B.S., Friebe, B.R., and White, F.F., Alien introgressions represent a rich source of genes for improvement, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2011, vol. 108, no. 19, pp. 7657–7658. https://doi.org/10.1073/pnas.1104845108
3. De Pace, C., Vaccino, P., Cionini, P.G., Pasquini, M., Bizzarri, M., and Qualset, C.O., Dasypyrum, in Wild Crop Relatives: Genomic and Breeding Resources. Cereals, Kole C., Ed., Berlin: Springer-Verlag, 2011, pp. 185–292. https://doi.org/10.1007/978-3-642-14228-4
4. Shewry, P.R. and Halford, N.G., Cereal seed storage proteins: structures, properties and role in grain utilization, J. Exp. Bot., 2002, vol. 53, no. 370, pp. 947–9. https://doi.org/10.1093/jexbot/53.370.947
5. Chen, P.D., Qi, L.L., Zhou, B., Zhang, S.Z., and Liu, D.J., Development and molecular cytogenetic analysis of wheat–Haynaldia villosa 6VS/6AL translocation lines specifying resistance to powdery mildew, Theor. Appl. Genet., 1995, vol. 91, pp. 1125–1128. https://doi.org/10.1007/BF00223930
6. Xing, L., Hu, P., Liu, J., Witek, K., Zhou, S., Xu, J., Zhou, W., Gao, L., Huang, Z., Zhang, R., Wang, X., Chen, P., Wang, H., Jones, J.D.G., Karafiátová, M., Vrána, J., Bartoš, J., Doležel, J., Tian, Y., Wu, Y., and Cao, A., Pm21 from Haynaldia villosa encodes a CC-NBS-LRR protein conferring powdery mildew resistance in wheat, Mol. Plant., 2018, vol. 11, no. 6, pp. 874–878. https://doi.org/10.1016/j.molp.2018.02.013
7. Yildirim, A., Jones, S.S., Murray, T.D., and Line, R.F., Evaluation of Dasypyrum villosum populations for resistance to cereal eyespot and stripe rust pathogens, Plant Dis., 2000, vol. 84, pp. 40–44. https://doi.org/10.1094/PDIS.2000.84.1.40
8. Murray, T.D., De La Pena, R.C., Yildirim, A., and Jones, S.S., A new source of resistance to Pseudocercosporella herpotrichoides, cause of eyespot disease of wheat, located on chromosome 4V of Dasypyrum villosum,Plant Breed., 1994, vol. 113, pp. 281–286. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.1994.tb00737.x
9. Shewry, P.R., Parmar, S., and Pappin, D.J.C., Characterization and genetic control of the prolamins of Haynaldia villosa: relationship to cultivated species of the Triticeae (rye, wheat, and barley), Biochem. Genet., 1987, vol. 25, pp. 309–325. https://doi.org/10.1007/bf00499323
10. Blanco, A., Resta, P., Simeone, R., Parmar, S., Shewry, P.R., Sabelli, P., and Lafiandra, D., Chromosomal location of seed storage protein genes in the genome of Dasypvrum villosum (L.) Candargy, Theor. Appl. Genet. 1991, vol. 82, pp. 358–362. https://doi.org/10.1007/BF02190623
11. De Pace, C., Snidaro, D., Ciaffi, M., Vittori, D., Ciofo, A., Cenci, A., Tanzarella, O.A., Qualset, C.O., and Scarascia Mugnozza, G.T., Introgression of Dasypyrum villosum chromatin into common wheat improves grain protein quality, Euphytica, 2001, vol. 117, pp. 67–75. https://doi.rg/10.1023/A:1004095705460
12. Vaccino, P., Banfi, R., Corbellini, M., and De Pace, C., Improving the wheat genetic diversity for end-use grain quality by introgression of chromatin from the wheat wild relative Dasypyrum villosum,Crop Sci., 2010, vol. 50, pp. 528–540. https://doi.org/10.2135/cropsci2009.04.0179
13. Zhao, W., Qi, L., Gao, X., Zhang, G., Dong, J., Chen, Q., Friebe, B., and Gill, B.S., Development and characterization of two new Triticum aestivum–Dasypyrum villosum Robertsonian translocation lines T1DS 1V#3L and their effect on grain quality, Euphytica, 2010, vol. 175, pp. 343–350. https://doi.org/10.1007/s10681-010-0177-0
14. Ruiqi, Z., Mingyri, Z., Xiue, W., and Peidu, C., Introduction of chromosome segment carrying the seed storage protein genes from chromosome 1V of Dasypyrum villosum showed positive effect on breadmaking quality of common wheat, Theor. Appl. Genet., 2014, vol. 127, pp. 523–533. https://doi.org/10.1007/s00122-013-2244-0
15. Zhong, G.Y. and Qualset C.O. Allelic diversity of high molecular-weight glutenin protein subunits in natural populations of Dasypyrum villosum (L.) Candargy, Theor. Appl. Genet., 1993, vol. 86, pp. 851–858. doihttps://doi.org/10.1007/BF00212612
16. Zhong, G.Y. and Qualset, C.O., Quantitative genetic diversity and conservation strategies for an allogamous annual species, Dasypyrum villosum (L.) Candargy (Poaceae), Theor. Appl. Genet., 1995, vol. 91, pp. 1064–1073. https://doi.org/10.1007/BF00223920
17. Tsvelev, N.N., Grasses of the USSR, Leningrad: Nauka, 1997.
18. Laemmli, U.K., Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4, Nature, 1970, vol. 227, no. 5259, pp. 680–685. https://doi.org/10.1038/227680a0
19. Payne, P. and Lawrence, G., Catalogue of alleles for the complex gene loci. Glu-A1, Glu-B1, Glu-D1 which code for high-molecular-weight subunits of glutenin in hexaploid wheat, Cereal Res. Commun., 1983, vol. 11, no. 1, pp. 29–34.
20. Nei, M., Analysis of gene diversity in subdivided populations, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1973, vol. 70, pp. 3321–332. https://doi.org/10.1073/pnas.70.12.3321
21. Kozub, N.A., Sozinov, I.A., Kopus’, M.M., Kolyeba, O.P., and Koleyeba, O.Yu., Identification of gliadin blocks on SDS-electrophoregrams using near-isogenic lines for gliadin loci, Tsitol. Genet., 1994, vol. 28, no. 2, pp. 25–30.
22. Ribeiro, M., Carvalho, C., Carnide, V., Guedes-Pinto, H., and Igrejas, G., Towards allelic diversity in the storage proteins of old and currently growing and hexaploid wheats in Portugal, Genet. Resour. Crop Evol., 2011, vol. 58, pp. 1051–1073. https://doi.org/10.1007/s10722-010-9642-9
23. Nieto-Taladriz, M., Branlard, G., and Dardevet, M., Polymorphism of omega-gliadins in wheat as revealed by the two-step APAGE/SDS-PAGE technique, Theor. Appl. Genet., 1994, vol. 87, pp. 1001–1005. https://doi.org/10.1007/BF00225795
24. Igrejas, G., Guedes-Pinto, H., Carnide, V., and Branland, G., Seed storage protein diversity in triticale varieties grown in Portugal, Plant Breed., 1999, vol. 118, pp. 303–306. https://doi.org/10.1046/j.1439-0523.1999.00379.x