Ecological geneticsEcological geneticsЭкологическая генетика1811-09322411-9202Eco-Vector548010.17816/ecogen14328-34ArticlesСтатьиResearch ArticleAssotiation of total carotenoid level in maize grain (Zea mays L.) with polimorphic site InDel1 in PSY1 geneАссоциация уровня общего содержания каротиноидов в зерне кукурузы (Zea mays L.) с аллельным полиморфизмом сайта InDel1 гена PSY1OrlovskayaOlga A.ОрловскаяОльга Александровна
Russian Federation

Leading researcher, laboratory of ecological genetics and biotechnology

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория экологической генетики и биотехнологии

O.Orlovskaya@igc.byVakulaSvetlana I.ВакулаСветлана Ивановна
Russian Federation

Junior researcher, laboratory of ecological genetics and biotechnology

младший научный сотрудник, лаборатория экологической генетики и биотехнологии

svettera@yandex.ruKhotylevaLubov V.ХотылеваЛюбовь Владимировна
Russian Federation

Main researcher, laboratory of ecological genetics and biotechnology

д-р биол. наук, главный научный сотрудник, лаборатория экологической генетики и биотехнологии

L.Khotyleva@igc.byKilchevskyAlexander V.КильчевскийАлександр Владимирович
Russian Federation

Main scientific secretary

д-р биол. наук, главный ученый секретарь НАН Беларуси

Kilchev@presidium.bas-net.byInstitute of Genetics and Cytology of the National Academy of Sciences of BelarusГНУ «Институт генетики и цитологии НАН Беларуси»National Academy of Sciences of BelarusНАН Беларуси15092016143VOL 14, NO3 (2016)ТОМ 14, №3 (2016)283414112016Copyright ©; 2016, Orlovskaya O.A., Vakula S.I., Khotyleva L.V., Kilchevsky A.V.Copyright ©; 2016, Орловская О.А., Вакула С.И., Хотылева Л.В., Кильчевский А.В.2016Orlovskaya O.A., Vakula S.I., Khotyleva L.V., Kilchevsky A.V.Орловская О.А., Вакула С.И., Хотылева Л.В., Кильчевский А.В.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/ecolgenet/article/view/5480

Background. The Maize is the only major cereal crop that can naturally accumulate appreciable levels of carotenoids which are the source of provitamin A. The estimation of assotiation of total carotenoid level in maize grain with polimorphism PSY1 InDel1 was made. 

Materials and Methods. We used collection of 54 maize genotypes of different eco-geographical origin, methods of PCR analysis, spectrophotometry, statistical analysis in this study. 

Results. Total carotenoid content of genotypes with favorable allele of InDel1 was 0,60 mg/100 g, which was significantly higher than that of the samples with unfavorable allele (0,43 mg/100 g). 

Conclusion. Thus, the use of PCR-based markers for the PSY1 InDel1 polymorphism is a reliable method for the identification of genotypes with high carotenoid accumulation in maize grain.

Кукуруза — единственная из основных зерновых культур, способная накапливать значительное количество каротиноидов, которые являются предшественниками провитамина А. Проведена оценка ассоциации уровня содержания каротиноидов в зерне кукурузы с аллельным полиморфизмом PSY1 InDel1. В работе использовали коллекцию из 54 генотипов кукурузы различного эколого-географического происхождения, методы ПЦР-анализа, спектрофотометрии, статистический анализ. Показано, что в эндосперме генотипов, несущих благоприятный аллель InDel1, содержание каротиноидов в среднем составило 0,60 мг/100 г, что достоверно выше, чем у образцов с неблагоприятным аллелем (0,43 мг/100 г). Таким образом, использование ПЦР-маркеров к полиморфизму PSY1 InDel1 является надежным методом идентификации перспективных генотипов кукурузы с высоким уровнем накопления каротиноидов в зерне.

maizecarotenoidsgene PSY1PCR-based markersкукурузакаротиноидыген PSY1ПЦР-маркеры1. Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. — М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. — 240 с. [Rukovodstvo po metodam kontrolya kachestva i bezopasnosti biologicheski ak tivnykh dobavok k pishche. Moscow: Federal’nyi tsentr gossanepidnadzora Minzdrava Rossii; 2004. P. 240 (In Russ.)]2. de Almelda Rios S, Paes MCD, Cardoso WS, et al. Colour of corn grains and carotenoid profile of importance for human health. American Journal of Plant Science. 2014;5:857-862. doi: 10.4236/aips.2014.56099.3. Azmach G, Gedil M, Menkir F, et al. Marker-trait association analysis of functional gene markers for provitamin A levels across diverse tropical yellow maize inbred lines. BMC Plant Biol. 2013;13(1):227-243. doi: 10.1186/1471–2229–13–227.4. Babu R, Rojas NP, Gao S, et al. Validation of the effects of molecular marker polymorphisms in LcyE and CrtRB1 on provitamin A concentrations for 26 tropical maize populations. Theor Appl Genet. 2013;126(2):389-399. doi: 10.1007/s00122–012–1987–3.5. Fraser PD, Bramley PM. The biosynthesis and nutritional uses of carotenoids. Progress in Lipid Research. 2004;43(3):228-265. doi: 10.1016/j.plipres.2003.10.002.6. Fu Z, Chai Y, Zhou Y, et al. Natural variation in the sequence of PSY1 and frequency of favorable polymorphisms among tropical and temperate maize germplasm. Theor Appl Genet. 2013;126(4):923-935. doi: 10.1007/s00122–012–2026–0.7. Fu ZY, Yan JB, Zheng YP, et al. Nucleotide diversity and molecular evolution of the PSY1 gene in Zea mays compared to some other grass species. Theor Appl Genet. 2010;120:709-720.8. Harjes CE, Rocheford TR, Bai L, et al. Natural Genetic Variation in Lycopene Epsilon Cyclase Tapped for Maize Biofortification. Science. 2008;319(5861):330-333. doi: 10.1126/science. 1150255.9. Krinsky NI, Johnson EJ. Carotenoid actions and their relation to health and disease. Mol Aspects Med. 2005;26(6):459-516. doi: 10.1016/j.mam.2005.10.001.10. Mishra P, Singh NK. Spectrophotometry and TLC based characterization of kernel carotenoids in short duration maize. Maydica. 2010;55:95-100.11. Owens BF, Lipka AE, Magallanes-Lundback M, et al. A foundation for provitamin A biofortification of maize: genome-wide association and genomic prediction models of carotenoid levels. Genetics. 2014;198:1699-1716.12. Safawo T, Senthil N, Raveendran M, et al. Exploitation of natural variability in maize for β-carotene content using HPLC and gene specific markers. Electronic Journal of Plant Breeding. 2010;1(4):548-555.13. Yang XH, Gao SB, Xu ST, et al. Characterization of a global germplasm collection and its potential utilization for analysis of complex quantitative traits in maize. Mol Breeding. 2011;28:511-526.14. Zhu, CF, Naqvi S, Breitenbach J, et al. Combinational genetic transformation generates a library of metabolic phenotypes for the carotenoid pathway in maize. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2008;105(47):18232-18237.