МАРКЕР-КОНТРОЛИРУЕМОЕ ПОЛУЧЕНИЕ ГИБРИДНЫХ ФОРМ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ С ОКРАШЕННЫМ ЗЕРНОМ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ СОРТОВ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ АНТОЦИАНОВ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

С использованием ДНК-маркеров в шести гибридных популяциях F2, полученных с участием яровых сортов мягкой пшеницы Новосибирская 31, Сибирская 21 и Лидер 80, были выделены гомозиготные растения с комбинациями генов Pp-D1 и Pp3, имеющие фиолетовую окраску перикарпа, а также Pp-D1, Pp3 и Ba1 с черной окраской зерна, обусловленной накоплением антоцианов в перикарпе и алейроновом слое. Выделены гибридные растения с высоким содержанием антоцианов, фенольных соединений и показателями антиоксидантной активности, которые могут быть использованы для получения улучшенных коммерческих сортов яровой мягкой пшеницы с повышенным содержанием биологически активных компонентов в зерне, адаптированных к условиям Западной Сибири. Показано, что доминантный аллель Pp-D1 встречался у 20% сортов российской селекции и у 15 из 37 проанализированных сортов европейской селекции, что позволит применить упрощенную схему получения новых гибридов с фиолетовой окраской перикарпа, контролируя только передачу гена Pp3.

Об авторах

Е. В. Чуманова

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: chumanova@bionet.nsc.ru
Новосибирск, 630090 Россия

Т. Т. Ефремова

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: chumanova@bionet.nsc.ru
Новосибирск, 630090 Россия

К. В. Соболев

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: chumanova@bionet.nsc.ru
Новосибирск, 630090 Россия

Е. А. Косяева

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: chumanova@bionet.nsc.ru
Новосибирск, 630090 Россия

Список литературы

  1. Liu J., Yu L.L., Wu Y. Bioactive components and health beneficial properties of whole wheat foods // J. Agricultural and Food Chemistry. 2020. V. 68. № 46. P. 12904–12915. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c00705
  2. Gamel T.H., Muhammad S., Saeed G. et al. Purple wheat: Food development, anthocyanin stability, and potential health benefits // Foods. 2023. V. 12. № 7. https://doi.org/10.3390/foods12071358
  3. Полонский В.И., Лоскутов И.Г., Сумина А.В. Селекция на содержание антиоксидантов в зерне как перспективное направление для получения продуктов здорового питания // Вавил. журн. генетики и селекции. 2018. Т. 22. № 3. С. 343–352. https://doi.org/10.18699/VJ18.370
  4. Shoeva O.Y., Gordeeva E.I., Khlestkina E.K. The regulation of anthocyanin synthesis in the wheat pericarp // Molecules. 2014. V. 19. № 12. P. 20266–20279. https://doi.org/10.3390/molecules191220266
  5. Gordeeva E.I., Shoeva O.Y., Khlestkina E.K. Marker- assisted development of bread wheat near-isogenic lines carrying various combinations of purple pericarp (Pp) alleles // Euphytica. 2015. V. 203. № 2. P. 469–476. https://doi.org/10.1007/s10681-014-1317-8
  6. Zong Y., Xi X., Li S. et al. Allelic variation and transcriptional isoforms of wheat TaMYC1 gene regulating anthocyanin synthesis in pericarp // Front. Plant Sci. 2017. V. 8. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01645
  7. Jiang W., Liu T., Nan W. et al. Two transcription factors TaPpm1 and TaPpb1 co-regulate anthocyanin biosynthesis in purple pericarps of wheat // J. Experim. Bot. 2018. V. 69. № 10. P. 2555–2567. https://doi.org/10.1093/jxb/ery101
  8. Salvatore E., Samuela P., Paolo V. et al. Identification and development of functional markers for purple grain genes in durum wheat (Triticum durum Desf.) // Theor. Appl. Genet. 2024. V. 137. № 9. P. 1–16. https://doi.org/10.1007/s00122-024-04710-0
  9. Ye G.J., Wei L., Chen W.J. et al. Frame-shift mutation causes the function loss of TaMYB-A1 regulating anthocyanin biosynthesis in Triticum aestivum // Cereal Res. Commun. 2017. V. 45. № 1. P. 35–46. https://doi.org/10.1556/0806.44.2016.042
  10. Zeven A.C. Wheats with purple and blue grains: A review // Euphytica. 1991. V. 56 № 3. P. 243–258. https://doi.org/10.1007/bf00042371
  11. Zheng Q., Li B., Mu S. et al. Physical mapping of the blue-grained gene(s) from Thinopyrum ponticum by GISH and FISH in a set of translocation lines with different seed colors in wheat // Genome. 2006. V. 49. № 9. P. 1109–1114. https://doi.org/10.1139/g06-073
  12. Yu K., Liu D., Yang W. et al. Development of an integrated linkage map of einkorn wheat and its application for QTL mapping and genome sequence ancho- ring // Theor. Appl. Genet. 2017. V. 130. P. 53–70. https://doi.org/10.1007/s00122-016-2791-2
  13. Shen Y., Shen J., Dawadondup et al. Physical localization of a novel blue-grained gene derived from Thinopyrum bessarabicum // Mol. Breed. 2013. V. 31. № 1. P. 195–204. https://doi.org/10.1007/s11032-012-9783-y
  14. Liu X., Zhang M., Jiang X. et al. TbMYC4A is a candidate gene controlling the blue aleurone trait in a wheat-Triticum boeoticum substitution line // Front. Plant Sci. 2021. V. 12. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.762265
  15. Kumari A., Sharma S., Sharma N. et al. Sensory characteristics of chapatti (indian flatbread) // Molecules. 2020. V. 25. № 21. P. 1–14. https://doi.org/10.3390/molecules25215071
  16. Paznocht L., Kotíková Z., Burešová B. et al. Phenolic acids in kernels of different coloured-grain wheat ge- notypes // Plant, Soil and Environment. 2020. V. 66. № 2. P. 57–64. https://doi.org/10.17221/380/2019-pse
  17. Sharma A., Yadav M., Tiwari A. et al. A compa- rative study of colored wheat lines across laboratories for validation of their phytochemicals and antioxidant activity // J. Cereal Sci. 2023. V. 112. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2023.103719
  18. Arbuzova V.S., Maystrenko O.I., Popova O.M. Development of near-isogenic lines of the common wheat cultivar ‘Saratovskaya 29’ // Cereal Res. Commun. 1998. V. 26. № 1. P. 39–46. https://doi.org/10.1007/bf03543466
  19. Efremova T.T., Morozov S.V., Chernyak E.I., Chumanova E.V. Combining the genes of blue aleurone and purple pericarp in the genotype of spring bread wheat Saratovskaya 29 to increase anthocyanins in grain // J. Cereal Sci. 2023. V. 109. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2022.103616
  20. Sharp P.J., Kreis M., Shewry P.R., Gale M.D. Location of β-amylase sequences in wheat and its relatives // Theor. Appl. Genet. 1988. V. 75. № 2. P. 286–290. https://doi.org/10.1007/bf00303966
  21. Li X., Qian X., L.X. et al. Upregulated structural and regulatory genes involved in anthocyanin biosynthesis for coloration of purple grains during the middle and late grain-filling stages // Plant. Physiol. Biochem. 2018. V. 130. P. 235–247. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2018.07.011
  22. Korzun V., Roder M., Worland A.J., Börner A. Intrachromosomal mapping of genes for dwarfing (Rht12) and vernalization response (Vrn1) in wheat by using RFLP and microsatellite markers // Plant Breeding. 1997. V. 116. № 3. P. 227–232. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.1997.tb00987.x
  23. Гордеева Е.И., Шоева О.Ю., Шаманин В.П., Хлесткина Е.К. Использование молекулярных маркеров в селекции мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) с различной антоциановой окраской зерновок // Письма в Вавил. журн. генетики и селекции. 2023. Т. 9. № 2. С. 86–99. https://doi.org/10.18699/LettersVJ-2023-9-11
  24. Röder M.S., Korzun V., Wendehake K. et al. A microsatellite map of wheat // Genetics. 1998. V. 149. № 4. P. 2007–2023. https://doi.org/10.1093/genetics/149.4.2007
  25. Шоева О.Ю., Гордеева Е.И., Хлесткина Е.К. Внутригенный ДНК-маркёр для отбора пшеницы с повышенным содержанием антоцианов в перикарпе зерновки. Патент № 2774444, 29.11.2021.
  26. Abdel-Aal E.-S.M., Hucl P. A rapid method for quantifying total anthocyanins in blue aleurone and purple pericarp wheats // Cer. Chem. 1999. V. 76. № 3. P. 350–354. https://doi.org/10.1094/cchem.1999.76.3.350
  27. Kukoeva T.V., Molobekova C.A., Totsky I.V. et al. Enrichment of grain anthocyanin content through marker-assisted breeding for Ant1, Ant2 or HvMyc2 genes in barley (Hordeum vulgare L.) // Agronomy. 2024. V. 14. № 6. https://doi.org/10.3390/agronomy14061231
  28. Гордеева Е.И., Шаманин В.П., Хлесткина Е.К., Шоева О.Ю. Об особенностях селекции фиолетовозерной пшеницы на основе сортов c антоциановой окраской колеоптиля и стебля // С.-хоз. биология. 2024. Т. 59. № 3. С. 507–524. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2024.3.507rus
  29. Василова Н.З., Асхадуллин Д.Ф., Асхадул- лин Д.Ф. и др. Фиолетовозерный сорт яровой мягкой пшеницы Надира // Зернобобовые и крупяные культуры. 2021. Т. 40. № 4. С. 66–75. https://doi.org/10.24412/2309-348X-2021-4-66-75
  30. Потоцкая И.В., Нардин Д.С., Юркинсон А.В. и др. Перспективы «цветной пшеницы» для функционального питания // Сб. тезисов Междунар. конф. «Вавиловские чтения – 2022». С. 190–194.
  31. Рубец В.С., Ворончихина И.Н., Игонин В.Н. и др. Характеристика фиолетовозерных сортов яровой мягкой пшеницы в условиях центрального района нечерноземной зоны России // Междунар. с.-хоз. журн. 2022. Т. 65. № 5. С. 525–529. https://doi.org/10.55186/25876740_2022_65_5_525
  32. Žofajová A., Havrlentová M., Ondrejovič M. et al. Variability of quantitative and qualitative traits of coloured winter wheat // Agriculture. 2017. V. 63. № 3. P. 102–111. https://doi.org/10.1515/agri-2017-0010
  33. Gordeeva E., Shamanin V., Shoeva O. et al. The strategy for marker-assisted breeding of anthocyanin-rich spring bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars in Wes-tern Siberia // Agronomy. 2020. V. 10. № 10. https://doi.org/10.3390/agronomy10101603
  34. Abdel-Aal E.-S.M., Young J.C., Rabalski I. Anthocyanin composition in black, blue, pink, purple, and red cereal grains // J. Agric. Food Chem. 2006. V. 54. № 13. P. 4696–4704. https://doi.org/10.1021/jf0606609
  35. Garg M., Chawla M., Chunduri V. et al. Transfer of grain colors to elite wheat cultivars and their characterization // J. Cereal Sci. 2016. V. 71. P. 138–144. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2016.08.004
  36. Wang X., Zhang X., Hou H. et al. Metabolomics and gene expression analysis reveal the accumulation patterns of phenylpropanoids and flavonoids in different colored-grain wheats (Triticum aestivum L.) // Food Res. Int. 2020. V. 138. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109711
  37. Sharma S., Chunduri V., Kumar A. et al. Anthocyanin bio-fortified colored wheat: Nutritional and functional characterization // PLoS One. 2018. V. 13. № 4. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0194367
  38. Sharma N., Tiwari V., Vats S. et al. Evaluation of anthocyanin content, antioxidant potential and antimicrobial activity of black, purple and blue colored wheat flour and wheat-grass juice against common human pathogens // Molecules. 2020. V. 25. № 24. https://doi.org/10.3390/molecules25245785
  39. Razgonova M.P., Zakharenko A.M., Gordeeva E.I. et al. Phytochemical analysis of phenolics, sterols, and terpenes in colored wheat grains by liquid chromatography with tandem mass spectrometry // Molecules. 2021. V. 26. № 18. https://doi.org/10.3390/molecules26185580
  40. Syed Jaafar S.N., Baron J., Siebenhandl-Ehn S. et al. Increased anthocyanin content in purple pericarp × blue aleurone wheat crosses // Plant Breeding. 2013. V. 132. № 6. P. 546–552. https://doi.org/10.1111/pbr.12090
  41. Garg M. NABIMG-9-Blue; BW/2*/PBW621 (IC0620914; INGR17001), a wheat (Triticum aestivum) germplasm with blue grain (aleurone) color. // Ind. J. Plant Genetic Resour. 2018. V. 31. № 3. P. 332–333.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025