Электрофоретические спектры глиадина как маркеры генотипов в анализе староместного сорта твердой пшеницы Кубанка

Актуальность. Коллекция отечественных староместных сортов твердой пшеницы (Triticum durum Desf.) ВИР содержит уникальный материал, относящийся к «русской северной ветви», который не встречается ни в одной другой коллекции мира. Изучение генетического разнообразия этих пшениц по спектрам глиадина как маркерам генотипов важно для идентификации и сохранения подлинности их генофонда.

Материал и методы. Впервые с использованием молекулярных маркеров проведена дифференциация по молекулярным маркерам 38 образцов местного сорта твердой пшеницы с общим название «Кубанка», собранных в коллекцию ВИР в 10–40 годах XX века и пяти образцов из генетических банков семян США и Канады. В качестве маркеров генотипов полиморфного (или гетерогенного) сорта использовали электрофоретические спектры глиадина. Регистрация спектров в виде «белковыхформул» позволяет оценивать полиморфизм каждого образца и разнообразие образцов в пределах коллекции. Анализ глиадина проводили на единичных зерновках по стандартной методике, принятой в ВИР и утвержденной Международной ассоциацией по семенному контролю (ISTA).

Результаты и выводы. Выявлено 14 биотипов, маркированных спектрами глиадина. В зависимости от компонентного состава α-зоны, кодируемой аллелями локуса GLI-2A, биотипы объеденены в 4 группы. В пределах групп биотипы определяются аллелями локусов GLI-1A, GLI-1B, GLI-2B. Выделены генетически близкие монотипные образцы и политипные, включающие от 2 до 6 биотипов. Так, I группа характерна для Европейской части России, особенно Поволжья, а также для Казахстана и Киргизии. Образцы этой группы можно отнести к волжскому степному экотипу. Биотипы II группы распространены в Алтайском крае, Оренбургской и Астраханской областях России; III – в предгорьях Кавказа в Ставропольском крае России и в предгорьях Тянь-Шаня в Киргизии; IV – только в Алтайском крае. Наибольшим генетическим разнообразием обладают образцы сорта ‘Кубанка’ из Алтайского и Краснодарского края и один образец из Киргизии. 

1. Aguiriano E., Ruiz M., Fité R., Carillo J.M. Analysis of genetic variability in a sample of the durum wheat (Triticum durum Desf.) Spanish collection based on gliadin markers. Genetic Resources and Crop Evolution. 2006;53(8):1543-1552. DOI: https://doi.org/ 10.1007/s10722-005-7767-z

2. Дорофеев В.Ф., Филатенко А.А., Мигушева Э.Ф., Удачин Р.А., Якубцинер М.М. Культурная флора СССР. Т. 1. Пшеница. Ленинград: Колос; 1979.

3. Конарев А.В., Гаврилюк И.П., Мигушова Э.Ф. Дифференциация диплоидных пшениц по данным иммунохимического анализа глиадинов. Доклады ВАСХНИЛ. 1974;6:12-14.

4. Идентификация сортов и регистрация генофонда культурных растений по белкам семян / под ред. В.Г. Конарева. Санкт-Петербург: ВИР; 2000.

5. Конарев В.Г. Морфогенез и молекулярно-биологический анализ растений. Санкт-Петербург: ВИР; 1998.

6. Конарев В.Г. Белки растений как генетические маркеры Москва: Колос; 1983.

7. Конарев В.Г. Белки пшеницы. Москва: Колос; 1980.

8. Кудрявцев А.М. Генетика глиадина яровой твердой пшеницы (Triticum durum Desf.). Генетика. 1994;30(1):77-84.

9. Kudryavtsev A.M. Intravarietal heterogeneity of durum wheat is an important component of the species biodiversity. Russian Journal of Genetics. 2006;42(3): 1208-1210. DOI: https://doi.org/10.1134/S1022795406100139

10. Kudryavtsev A.M., Dedova L.V., Melnik V.A. Shishkina A.A., Upel niek V.P., Novoselskaya-Dragovich A.Y. Genetic diversity of modern Russian durum wheat cultivars at the gliadin-coding loci. Russian Journal of Genetics. 2014;50(5):483-488. DOI: 10.7868/S0016675814050099

11. Kudryavtsev A.M., Metakovsky E.V., Sozinov A.A. Poly morphism and inheritance of gliadin components controlled by chromosome 6A of spring durum wheat. Biochem ical Genetics. 1988;26:693-703. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02395516

12. Ляпунова О.А. Средиземноморские староместные сорта твердой пшеницы, сохраняемые в коллекции ВИР. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018:179(3):68-84. DOI: 10.30901/2227- 8834-2018-3-68-84

13. Melnikova N.V., Kudryavtsev A.M. Allelic diversity at gliadin-coding gene loci in cultivars of spring durum wheat (Triticum durum Desf.) bred in Russia and former Soviet republics in the 20th century. Russian Journal of Genetics. 2009;45(10):1208-1214.

14. Melniko va N.V., Kudryavtsev A.M., Mitrofanova O.P., Liapounova O.A. Global diversity of durum wheat Triticum durum Desf. for alleles of gliadin-coding loci. Russian Journal of Genetics. 2010;46(1):43-49.

15. Metakov sky E.V., Novoselskaya A.Yu., Kopus M.M., Sobko T.A., Sozinov A.A. Block of gliadin components in winter wheat detected be one-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. Theoretical and Applied Genetics. 1984;67:559- 568. DOI: 10.1007/BF00264904

16. Payne P.I., Holt L.M., Jackson E.A., Law C.N. Wheat storage proteins: their genetics and their potential for manipulation by plant breeding. Philosophical Transactions of the Royal Society. Biological Sciences. 1984;304:359-371. DOI: 10.1098/rstb.1984.0031

17. Поморцев А.А., Кудрявцев А.М., Упелниек В.В., Конарев В.Г, Конарев А.В., Гаврилюк И.П. и др. Методика проведения лабораторного сортового контроля по группам сельскохозяйственных растений. Москва: Росинформагротех; 2004. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200113117 [дата обращения: 12.08.2020].

18. Созинов А.А. Полиморфизм белков и его значение в генетике и селекции. Москва: Наука; 1985.

19. Созинов А.А., Попереля Ф.А. Полиморфизм проламинов и селекция. Вестник российской сельскохозяйственной науки. 1979;10:21-34.