Анализ in silico геномных районов сои, ассоциированных с содержанием белка в семенах
https://doi.org/10.30901/2227-8834-2026-2-o4
Аннотация
Соя (Glycine max (L.) Merr.) – один из наиболее важных объектов мирового сельского хозяйства. Благодаря высокому содержанию белка, соя активно возделывается во многих странах. На основании литературного анализа и анализа доступных онлайн-ресурсов, содержащих полногеномные данные разных сортов, были исследованы последовательности генов, которые кодируют белки аспарагинсинтетазу (AS) и аспарагиназу (ASPG), ассоциированные с содержанием белка в семенах сои. Проведено выравнивание исследуемых последовательностей в сортах ‘Jack’, ‘Enrei’, ‘Williams 82’ и др., выявлены SNP и InDel. Сконструированы праймеры для стандартной ПЦР и для ДНК-штрихкодирования. Также подобрана выборка из 23 образцов сои из коллекции ВИР, которая показала контрастное содержание белка и может быть использована в дальнейшем изучении и верификации.
При поддержке: работа выполнена в рамках государственной программы федеральной территории «Сириус» «Научно-технологическое развитие федеральной территории “Сириус”» (Соглашение №18-03 от 10.09.2024). Формирование выборки сои осуществлено в рамках тематического плана ВИР по проекту № FGEM-2022-0002.
Об авторах
И. В. Розанова
Научно-технологический университет «Сириус», Центр генетики и наук о жизни
Россия
Россия
Ирина Вениаминовна Розанова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
354340 Россия, Краснодарский край, федеральная территория «Сириус», пгт. Сириус, Олимпийский пр.
П. В. Климова
Научно-технологический университет «Сириус», Центр генетики и наук о жизни
Полина Владимировна Климова, магистрант
354340 Россия, Краснодарский край, федеральная территория «Сириус», пгт. Сириус, Олимпийский пр., 1
А. Я. Евлаш
Научно-технологический университет «Сириус», Центр генетики и наук о жизни; Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова
Россия
Россия
Анастасия Ярославовна Евлаш, младший научный сотрудник
354340 Россия, Краснодарский край, федеральная территория «Сириус», пгт. Сириус, Олимпийский пр., 1; 190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
И. В. Сеферова
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова
Россия
Россия
Ирина Владимировна Сеферова, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, ВИР
190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
Список литературы
1. Bandillo N., Jarquin D., Song Q., Nelson R., Cregan P., Specht J. et al. A population structure and genome-wide association analysis on the USDA soybean germplasm collection. The Plant Genome. 2015;8(3):plantgenome2015.04.0024. DOI: 10.3835/plantgenome2015.04.0024
2. Brzostowski L.F., Diers B.W. Agronomic evaluation of a high protein allele from PI407788A on chromosome 15 across two soybean backgrounds. Crop Science. 2017;57(6):2972-2978. DOI: 10.2135/cropsci2017.02.0083
3. Cao H., Duncan O., Islam S., Zhang J., Ma W., Millar A.H. Increased wheat protein content via introgression of an HMW glutenin selectively reshapes the grain proteome. Molecular and Cellular Proteomics. 2021;20:100097. DOI: 10.1016/j.mcpro.2021.100097
4. Chu J.C.C., Peng B., Tang K., Yi X., Zhou H., Wang H. et al. Eight soybean reference genome resources from varying latitudes and agronomic traits. Scientific Data. 2021;8(1):164. DOI: 10.1038/s41597-021-00947-2
5. Corpet F. Multiple sequence alignment with hierarchical clustering. Nucleic Acids Research. 1988;16(22):10881-10890. DOI: 10.1093/nar/16.22.10881
6. Егоров О.С., Борисова Н.Ю., Борисова Е.Я., Режаббаев М.Л., Афанасьева Е.Ю., Арзамасцев Е.В. Структура и биологическое действие аналогов и производных биогенных полиаминов. Тонкие химические технологии. 2021;16(4):287-306. DOI: 10.32362/2410-6593-2021-16-4-287-306
7. Emkani M., Moundanga S., Oliete B., Saurel R. Protein composition and nutritional aspects of pea protein fractions obtained by a modified isoelectric precipitation method using fermentation. Frontiers in Nutrition. 2023;10:1284413. DOI: 10.3389/fnut.2023.1284413
8. Fukai S., Mitchell J. Grain yield and protein concentration relationships in rice. Crop and Environment. 2024;3(1):12-24. DOI: 10.1016/j.crope.2023.11.002
9. Gaffield K.N., Goodband R.D., DeRouchey J.M., Tokach M.D., Woodworth J.C., Denny G. et al. A review of soybean processing byproducts and their use in swine and poultry diets. Translational Animal Science. 2024;8:txae063. DOI: 10.1093/tas/txae063
10. Galaxy Community. The Galaxy platform for accessible, reproducible, and collaborative data analyses: 2024 update. Nucleic Acids Research. 2024;52(W1):W83–W92. DOI: 10.1093/nar/gkae410
11. Gorissen S.H.M., Crombag J.J.R., Senden J.M.G., Waterval W.A.H., Bierau J., Verdijk L.B. et al. Protein content and amino acid composition of commercially available plant-based protein isolates. Amino Acids. 2018;50(12):1685-1695. DOI: 10.1007/s00726-018-2640-5
12. Guo B., Sun L., Jiang S., Ren H., Sun R., Wei Z. et al. Soybean genetic resources contributing to sustainable protein production. Theoretical and Applied Genetics. 2022;135(11):4095-4121. DOI: 10.1007/s00122-022-04222-9
13. Hooker J.C., Smith M., Zapata G., Charette M., Luckert D., Mohr R.M. et al. Differential gene expression provides leads to environmentally regulated soybean seed protein content. Frontiers in Plant Science. 2023;14:1260393. DOI: 10.3389/fpls.2023.1260393
14. Huang Y., Koo D.H., Mao Y., Herman E.M., Zhang J., Schmidt M.A. A complete reference genome for the soybean cv. Jack. Plant Communications. 2024;5(2):100765. DOI: 10.1016/j.xplc.2023.100765
15. Hwang E.Y., Song Q., Jia G., Specht J.E., Hyten D.L., Costa J. et al. A genome-wide association study of seed protein and oil content in soybean. BMC Genomics. 2014;15:1. DOI: 10.1186/1471-2164-15-1
16. Ishimoto M., Rahman S.M., Hanafy M.S., Khalafalla M.M., El-Shemy H.A., Nakamoto Y. et al. Evaluation of amino acid content and nutritional quality of transgenic soybean seeds with high-level tryptophan accumulation. Molecular Breeding. 2009;25(2):313-326. DOI: 10.1007/s11032-009-9334-3
17. Kita Y., Nakamoto Y., Takahashi M., Kitamura K., Wakasa K., Ishimoto M. Manipulation of amino acid composition in soybean seeds by the combination of deregulated tryptophan biosynthesis and storage protein deficiency. Plant Cell Reports. 2010;29(1):87-95. DOI: 10.1007/s00299-009-0800-5
18. Li Y.H., Zhou G., Ma J., Jiang W., Jin L.G., Zhang Z. Et al. De novo assembly of soybean wild relatives for pan-genome analysis of diversity and agronomic traits. Nature Biotechnology. 2014;32(10):1045-1052. DOI: 10.1038/nbt.2979
19. NCBI. National Center for Biotechnology Information: [website]. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov [accessed Dec. 11, 2025].
20. Новикова Л.Ю., Сеферова И.В., Некрасов А.Ю., Перчук И.Н., Шеленга Т.В., Самсонова М.Г. и др. Влияние погодно-климатических условий на содержание белка и масла в семенах сои на Северном Кавказе. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(6):708-715. DOI: 10.18699/VJ18.414
21. Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M.; the UGENE team. Unipro UGENE: a unified bioinformatics toolkit. Bioinformatics. 2012;28(8):1166-1167. DOI: 10.1093/bioinformatics/bts091
22. Pandurangan S., Pajak A., Molnar S.J., Cober E.R., Dhaubhadel S., Hernández-Sebastià C. Kaiser W.M. et al. Relationship between asparagine metabolism and protein concentration in soybean seed. Journal of Experimental Botany. 2012;63(8):3173-3184. DOI: 10.1093/jxb/ers039
23. Petraru A., Ursachi F., Amariei S. Nutritional characteristics assessment of sunflower seeds, oil and cake. Perspective of using sunflower oilcakes as a functional ingredient. Plants (Basel). 2021;10(11):2487. DOI: 10.3390/plants10112487
24. Schmutz J., Cannon S.B., Schlueter J., Ma J., Mitros T., Nelson W. et al. Genome sequence of the palaeopolyploid soybean. Nature. 2010;463(7278):178-183. DOI: 10.1038/nature08670
25. Щелко Л., Седова Т., Корнейчук В., Пастуха Л., Синский Т., Гофирек П., Бареш И., Сегналова Я. Международный классификатор СЭВ рода Glycine Willd. Ленинград: ВИР; 1990.
26. Shen Y., Liu J., Geng H., Zhang J., Liu Y., Zhang H. et al. De novo assembly of a Chinese soybean genome. Science China. Life Sciences. 2018;61(8):871-884. DOI: 10.1007/s11427-018-9360-0
27. Torkamaneh D., Lemay M., Belzile F. The pan-genome of the cultivated soybean (PanSoy) reveals an extraordinarily conserved gene content. Plant Biotechnology Journal. 2021;19(9):1852-1862. DOI: 10.1111/pbi.13600
28. Vaughn J.N., Nelson R.L., Song Q., Cregan P.B., Li Z. The genetic architecture of seed composition in soybean is refined by genome-wide association scans across multiple populations. G3 (Bethesda). 2014;4(11):2283-2294. DOI: 10.1534/g3.114.013433
29. Wan T.F., Shao G.H., Shan X.C., Zeng N.Y., Lam H.M. Correlation between AS1 gene expression and seed protein contents in different soybean (Glycine max [L.] Merr.) cultivars. Plant Biology (Stuttgart). 2006;8(2):271-276. DOI: 10.1055/s-2006-923876
30. Yu Y., Hou W.S., Hacham Y., Sun S., Wu C.X., Matityahu I. et al. Constitutive expression of feedback-insensitive cystathionine γ-synthase increases methionine levels in soybean leaves and seeds. Journal of Integrative Agriculture. 2018;17(1):54-62. DOI: 10.1016/S2095-3119(16)61599-X
31. Zhang H., Goettel W., Song Q., Jiang H., Hu Z., Wang M.L. et al. Selection of GmSWEET39 for oil and protein improvement in soybean. PLoS Genetics. 2020;16(11):e1009114. DOI: 10.1371/journal.pgen.1009114
32. Zhang Q., Sun T., Wang J., Fei J., Liu Y., Liu L. et al. Genome-wide association study and high-quality gene mining related to soybean protein and fat. BMC genomics. 2023;24(1):596. DOI: 10.1186/s12864-023-09687-6
33. Zhou Z., Jiang Y., Wang Z., Gou Z., Lyu J., Li W. Et al. Resequencing 302 wild and cultivated accessions identifies genes related to domestication and improvement in soybean. Nature Biotechnology. 2015;33(4):408-414. DOI: 10.1038/nbt.3096
Рецензия
Для цитирования:
Розанова И.В., Климова П.В., Евлаш А.Я., Сеферова И.В. Анализ in silico геномных районов сои, ассоциированных с содержанием белка в семенах. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2026;187(2):226-234. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2026-2-o4
For citation:
Rozanova I.V., Klimova P.V., Evlash A.Ya., Seferova I.V. In silico analysis of soybean genomic regions associated with seed protein content. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2026;187(2):226-234. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2026-2-o4
Просмотров:
31
JATS XML
Послать статью по эл. почте 