Аллельное состояние проламин-кодирующих локусов нового сорта овса посевного ‘Тоболяк’

Актуальность. Для того чтобы наиболее полно раскрыть преимущества сорта и эффективно использовать его в производстве, необходимо обеспечить высокие посевные и сортовые качества семян, что требует улучшения селекционно-семеноводческой работы. Все шире в первичном семеноводстве применяются биотехнологические методы. Высокую эффективность показал метод электрофореза запасных белков семян – проламинов. Целью исследований была оценка биотипного состава и аллельного состояния проламин-кодирующих локусов нового сорта ярового овса ‘Тоболяк’ для дальнейшего использования в первичном семеноводстве.

Материалы и методы. Методом нативного электрофореза было исследовано 1519 семей сорта ‘Тоболяк’. Для анализов методом случайной выборки отбирали по три зерновки от каждой семьи. Электрофорез проводили в вертикальных пластинах 13,2-процентного полиакриламидного геля при постоянном напряжении 500 V в течение 4,5–5,0 часов.

Результаты. В результате исследования семей сорта ‘Тоболяк’ выявлено 13 типов спектра авенина с частотой встречаемости от 96,36 до 0,07%. Описан новый блок компонентов авенина, контролируемый аллелем локуса Avn B. Данному блоку присвоен номер 8. Установлено, что сорт ‘Тоболяк’ создан путем скрещивания минорного биотипа сорта ‘Таежник’ (Avn 4.4.2) и первого биотипа сорта ‘Орион’ (Avn 2.8.2). Основу сорта ‘Тоболяк’ составляет один генотип с формулой авенина Avn 4.8.2. Остальные типы спектров возникли в результате скрещивания различных биотипов сортов ‘Таёжник’ и ‘Орион’, а также механического засорения. Для поддержания генетической стабильности сорта ‘Тоболяк’ рекомендовано использовать в процессе оригинального семеноводства только семьи с первым типом спектра.

1. Campbell M.T., Hu H., Yeats T.H., Caffe-Treml M., Gutierrez L., Smith K.P. et al. Translating insights from the seed metabolome into improved prediction for lipid-composition traits in oat (Avena sativa L.). Genetics. 2021;217(3):iyaa043. DOI: 10.1093/genetics/iyaa043

2. Carlson M.O., Montilla-Bascón G., Hoekenga O.A., Tinker N.A., Poland J., Baseggio M. et al. Multivariate genome-wide association analyses reveal the genetic basis of seed fatty acid composition in oat (Avena sativa L.). G3 –Genes Genomes Genetics. 2019;9(9):2963-2975. DOI: 10.1534/g3.119.400228

3. Фомина М.Н., Иванова Ю.С., Паи О.А., Брагин Н.А. ‘Тоболяк’ – сорт овса ярового универсального использования. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(2):107-113. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-2-107-113

4. Grundy M.M.-L., Fardet A., Tosh S.M., Richa G.T., Wilde P.J. Processing of oat: the impact on oat’s cholesterol lowering effect. Food & Function. 2018;(3):1328-1343. DOI: 10.1039/C7FO02006F

5. Ibrahim M.S., Ahmad A., Sohail A., Asad M.J. Nutritional and functional characterization of different oat (Avena sativa L.) cultivars. International Journal of Food Properties. 2020;23(1):1373-1385. DOI: 10.1080/10942912.2020.1806297

6. Кабашов А.Д., Лоскутов И.Г., Власенко Н.М., Леибович Я.Г., Маркова А.С., Филоненко З.В. и др. Сорта овса немчиновской селекции, включенные в Госреестр в последние годы (обзор). Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(1):110-118. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-1-110-118

7. Kaur S., Bhardwaj R.D., Kapoor R., Grewal S.K. Biochemical characterization of oat (Avena sativa L.) genotypes with high nutritional potential. LWT. 2019;110:32-39. DOI: 10.1016/j.lwt.2019.04.063

8. Loskutov I.G. Advances in cereal crops breeding. Plants. 2021;10(8):1705. DOI: 10.3390/plants10081705

9. Любимова А.В. Изучение характера наследования компонентов авенина у гибридов F2 от скрещивания сортов овса посевного сибирской селекции. Аграрный вестник Урала. 2022;02(217): 48-59). DOI: 10.32417/1997-4868-2022-217-02-48-59

10. Любимова А.В., Фомина М.Н., Тоболова Г.В., Еремин Д.И. Эффективность систематического применения метода электрофореза проламинов в первичном семеноводстве овса посевного. Вестник КрасГАУ. 2020a;165(12):75-82. DOI: 10.36718/1819-4036-2020-12-75-82

11. Lyubimova A.V., Tobolova G.V., Eremin D.I., Loskutov I.G. Dynamics of the genetic diversity of oat varieties in the Tyumen region at avenin-coding loci. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020b;24(2):123-130. DOI: 10.18699/VJ20.607

12. Martinez M.F., Arelovich H.M., Wehrhahne L.N. Grain yield, nutrient content and lipid profile of oat genotypes grown in a semiarid environment. Field Crops Research. 2010;116(1-2):92-100. DOI: 10.1016/j.fcr.2009.11.018

13. Полонский В.И., Сурин Н.А., Герасимов С.А., Липшин А.Г., Сумина А.В., Зюте С. Изучение сортов овса (Avena sativa L.) различного географического происхождения по качеству зерна и продуктивности. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(6):683-690). DOI: 10.18699/VJ19.541

14. Портянко В.А., Поморцев А.А., Калашник Н.А., Богачков В.И., Созинов А.А. Генетический контроль авенинов и принципы их классификации. Генетика. 1987;23(5):845-853.

15. Portyanko V.A., Sharopova N.R., Sozinov A.A. Characterization of European oat germ plasm: allelic variation at complex avenin loci detected by acid polyacrylamide gel electrophoresis. Euphytica. 1998;102:15-27.

16. Scheben A., Batley J., Edwards D. Genotyping-by-sequencing approaches to characterize crop genomes: choosing the right tool for the right application. Plant Biotechnology Journal. 2017;15(2):149-161. DOI: 10.1111/pbi.12645

17. Shavrukov Y. Comparison of SNP and CAPS markers application in genetic research in wheat and barley. BMC Plant Biology. 2016;16:11. DOI: 10.1186/s12870-015-0689-9

18. Shvachko N.A., Loskutov I.G., Semilet T.V., Popov V.S., Kovaleva O.N., Konarev A.V. Bioactive components in oat and barley grain as a promising breeding trend for functional food production. Molecules. 2021;26(8):2260. DOI: 10.3390/molecules26082260

19. Utebayev M., Dashkevich S., Bome N., Bulatova K., Shavrukov Y. Genetic diversity of gliadin-coding alleles in bread wheat (Triticum aestivum L.) from Northern Kazakhstan. PeerJ. 2019;7:e7082. DOI: 10.7717/peerj.7082

20. Ярова Э.Т., Тоболова Г.В. Использование электрофореза запасных белков для селекции яровой тритикале. Вестник КрасГАУ. 2021;170(5):96-102. DOI: 10.36718/1819-4036-2021-5-96-102

21. Зобова Н.В., Сурин Н.А., Герасимов С.А., Чуслин А.А., Онуфриенок Т.В. Спектры проламинов в агроэкологической оценке коллекционного материала ячменя. Достижения науки и техники АПК. 2018;32(5):45-47. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10511