danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2019-63-5-572-577dan-724Research ArticleБИОЛОГИЯBIOLOGYАллельный состав генов пуроиндолинов у сортов мягкой яровой пшеницы (Triticum aestivum L.)Allelic composition of puriindoline genes in soft spring wheat varieties (Triticum aestivum L.)ДолматовичТ. В.DolmatovichTatsiana V.

Долматович Татьяна Владимировна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник.

Ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Dalmatovich Tatsiana Vladimirovna - Ph. D. (Biology), Leading researcher.

БулойчикА. А.BuloichikAndrei A.

Булойчик Андрей Александрович - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник.

Buloichik Andrei Aleksandrovich - Ph. D. (Biology), Leading researcher.

27, Akademich-eskaya Str., 220072, Minsk

A.Buloichik@igc.byЛемешВ. А.LemeshValentina A.

Лемеш Валентина Александровна - кандидат биологических наук, доцент, заведующий лабораторией.

Ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Lemesh Valentina Aleksandrovna - Ph. D. (Biology), Assistant professor, Head of the Laboratory.

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

v.le-mesh@igc.byБуштевичВ. Н.BushtevichVictar N.

Буштевич Виктор Николаевич - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, заведующий лабораторией.

Ул. Тимирязева, 1, 222160, Жодино, Минская обл. 

Bushtevich Victar Nikolaevich - Ph. D. (Agrarian), Assistant professor, Head of the Laboratory.

1, Timiriyazev Str., 222160, Zhodino

triticale@tut.byГрибС. И.GribStanislav I.

Гриб Станислав Иванович - академик, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник.

Ул. Тимирязева, 1, 222160, Жодино, Минская обл.

Grib Stanislav Ivanovich - Academician, D. Sc. (Agrarian), Professor, Chief researcher.

1, Timiriyazev Str., 222160, Zhodino

triticale@tut.byИнститут генетики и цитологии, Национальная академия наук БеларусиInstitute of Genetics and Cytology, National Academy of Sciences of BelarusНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по земледелиюResearch and Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Arable Farming201907112019635572577Copyright © Долматович Т.В., Булойчик А.А., Лемеш В.А., Буштевич В.Н., Гриб С.И., 20192019Долматович Т.В., Булойчик А.А., Лемеш В.А., Буштевич В.Н., Гриб С.И.Dolmatovich T.V., Buloichik A.A., Lemesh V.A., Bushtevich V.N., Grib S.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/724

Проведен скрининг 27 сортов мягкой яровой пшеницы, внесенных в Государственный реестр сортов Республики Беларусь на 2019 год на присутствие аллелей генов пуроиндолинов Pino-D1 (Pina-D1o и Pina-Dlb) и Pinb-D1 (Pinb-D1ci, Pinb-D1b, Pinb-D1c, Pinb-D1d) с помощью аллель-специфических маркеров. В результате проведенных исследований показано, что практически все изученные сорта яровой пшеницы являются твердозерными, так как в их генотипе выявлены мутантные аллели: Pinb-D1b, Pinb-D1c, Pinb-D1d. Исключение составили белорусские сорта пшеницы Мадонна и Сабина, которые оказались носителями аллелей дикого типа Pina-Dto и Pinb-D1ci. В сортах яровой пшеницы Дарья (Беларусь), Ласка (Беларусь), Любава (Беларусь), Славянка (Беларусь, Россия), Triso (Германия), Sorbas (Германия), Korynta (Польша), Verbena (Польша), Venera (Сербия), Septima (Чехия) идентифицирован мутантный аллель Pinb-D1b. Носителями аллеля Pinb-DH являются сорта: Ростань (Беларусь), Рассвет (Беларусь), Тома (Беларусь), Василиса (Беларусь), Монета (Беларусь), Награда (Беларусь), Сударыня (Беларусь), Ладья (Беларусь, Россия), Quattro (Германия), Kvintus (Германия), Koksa (Польша), Mandaryna (Польша), Serenada (Польша), korynta (Польша), Verbena (Польша) и Canuck (Франция). Фрагменты амплификации, характерные для мутантного аллеля Pinb-D1d присутствовали у сорта пшеницы Эврика (Беларусь). Сорта мягкой яровой пшеницы с идентифицированными аллелями генов пуроиндолинов Pina-D1 и Pinb-D1 могут служить исходным материалом при целенаправленном формировании генотипа сорта с заданными значениями твердости и мягкости эндосперма, а также использоваться в качестве положительного контроля при проведении молекулярно-генетических исследований.

Screening of 27 varieties of soft spring wheat, included in the State register of varieties of the Republic of Belarus for 2019 for the presence of alleles of genes of puroindolines Pina-D1 (Pina-D1a and Pina-D1b) and Pinb-D1 (Pinb-D1a, Pinb-D1b, Pinb-D1d) was carried out using аllele-specific markers. As a result of the research made, it is shown that almost all studied varieties of spring wheat are solid-grained, since their genotype revealed mutant alleles: Pinb-D1b, Pinb-D1c, Pinb-D1d. The exception was the Belarusian varieties of wheat Madonna and Sabina that were the carriers of alleles of wild type Pina-D1a and Pinb-D1a. In the varieties of spring wheat Darja (Belarus), Laska (Belarus), Lubava (Belarus), Slavyanka (Belarus, Russia), Triso (Germany), Sorbas (Germany), Korynta (Poland), Verbena (Poland), Venera (Serbia), Septima (Czech Republic) identified the mutant allele Pinb-D1b. The carriers of the allele Pinb-D1c are the varieties Rostan (Belarus), Rassvet (Belarus), Toma (Belarus), Vasilisa (Belarus), Moneta (Belarus), Nagrada (Belarus), Sudaryna (Belarus), Ladja (Belarus, Russia), Quattro (Germany), Kvintus (Germany), Koksa (Poland), Mandaryna (Poland), Serenada (Poland), Korynta (Poland), Verbena (Poland) and Canuck (France). Amplification fragments characteristic of the mutant allele Pin-bD1d were present in he wheat variety Eureka (Belarus). Varieties of soft spring wheat with the identified alleles of the puroindoline genes Pina-D1 and Pinb-D1 can serve as a starting material for a purposeful formation of the genotype of the variety with specified values of endosperm hardness and softness of the endosperm, and it can also be used as a positive control in molecular genetic studies.

яровая пшеницагены пуроиндолиноваллель-специфические маркерыspring wheatpuroindoline genesallele-specific markersРабота выполнена в рамках мероприятия 85 «Разработать биотехнологию селекции мягкой яровой пшеницы и создать высокопродуктивный сорт на основе молекулярного тестирования генов хозяйственно ценных признаков» подпрограммы 1 «Инновационные биотехнологии-2020» ГП «Наукоемкие технологии и техника» на 2016-2020 годыThe study was made within the framework of the program 85 “To develop the biotechnology of selection of soft spring wheat and to create a high-productive variety on the basis of the molecular testing of genes of economically valuable attributes” of Subprogram 1 “Innovation biotechnologies-2020” of the State Program “High technologies and engineering” during the period of 2016-2020ReferencesБеркутова, Н. С. Технологические свойства пшеницы и качество продуктов ее переработки / Н. С. Беркутова, И. А. Швецова. - М., 1984. - 223 с.Berkutova N. S., Shvecova I. A. Technological properties of wheat and the quality of its products. Moscow, 1984. 223 p.Catalogue of gene symbols for wheat [Electronic resource]. - Mode of access: https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/symbolClassListjsp. - Date of access: 21.04.2019.Catalogue of gene symbols for wheat. Available at: https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/symbolClassList.jsp Accessed 21 April 2019).Giroux, J. A glycine to serine change in puroindoline b is associated with wheat grain hardness and low levels of starch-surface friabilin / J. Giroux, C. F. Morris // Theor. Appl. Genet. - 1997. - Vol. 95, N 5-6. - P 857-864. https://doi.org/10.1007/s001220050636Giroux J., Morris C. F. A glycine to serine change in puroindoline b is associated with wheat grain hardness and low levels of starch-surface friabilin. Theoretical and Applied Genetics, 1997, vol. 95, no. 5-6, pp. 857-864. https://doi.org/10.1007/s001220050636Giroux, J. Wheat grain hardness results from highly conserved mutations in the friabilin components puroindoline a and b / J. Giroux, C. F. Morris // PNAS USA. - 1998. - Vol. 95, N 11. - P. 6262-6266. https://doi.org/10.1073/pnas.95.11.6262Giroux J., Morris C. F. Wheat grain hardness results from highly conserved mutations in the friabilin components puroindoline a and b. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1998, vol. 95, no. 11, pp. 6262-6266. https://doi.org/10.1073/pnas.95.11.6262Bhave, M. Molecular genetics of puroindolines and related genes: allelic diversity in wheat and other grasses / M. Bhave, C. F. Morris // Plant Mol. Biol. - 2008. - Vol. 66, N 3. - P. 205-219. https://doi.org/10.1007/s11103-007-9263-7Bhave M., Morris C. F. Molecular genetics of puroindolines and related genes: allelic diversity in wheat and other grasses. Plant Molecular Biology, 2008, vol. 66, no. 3, pp. 205-219. https://doi.org/10.1007/s11103-007-9263-7Puroindolin genes are highly conserved in diploid ancestor wheats and related species but absent in tetraploid Triticum species / M. F. Gautier [et al.] // Plant Sci. - 2000. - Vol. 153, N 1. - P. 81-91. https://doi.org/10.1016/s0168-9452(99)00258-7Gautier M. F., Cosson P., Guirao A., Alary R., Joudrier P. Puroindolin genes are highly conserved in diploid ancestor wheats and related species but absent in tetraploid Triticum species. Plant Science, 2000, vol. 153, no. 1, pp. 81-91. https://doi.org/10.1016/s0168-9452(99)00258-7RFLP-mapping of genes affecting plant height and growth habit in rye / J. Plaschke [et al.] // Theor. Appl. Genet. -1993. - Vol. 85, N 8. - P. 1049-1054. https://doi.org/10.1007/bf00215046Plaschke J., Borner A., Xie D. X., Koebner R. M. D., Schlegel R., Gale M. D. RFLP-mapping of genes affecting plant height and growth habit in rye. Theoretical and Applied Genetics, 1993, vol. 85, no. 8, pp. 1049-1054. https://doi.org/10.1007/bf00215046Huang, X.-Q. Development of simple and co-dominant PCR markers to genotype puroindoline a and b alleles for grain hardness in bread wheat (Triticum aestivum L.) / X.-Q. Huang, A. Brale-Babel // J. Cereal Sci. - 2011. - Vol. 53, N 3. -P. 277-284. https://doi.org/10.1016/jjcs.2011.01.008Huang X.-Q., Brale-Babel A. Development of simple and co-dominant PCR markers to genotype puroindoline a and b alleles for grain hardness in bread wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Cereal Science, 2011, vol. 53, no. 3, pp. 277-284. https://doi.org/10.1016/jjcs.2011.01.008Distribution of puroindoline alleles in bread wheat cultivars of the Yellow and Huai valley of China and discovery of a novel puroindoline a allele without PINA protein / F. Chen [et al.] // Mol. Breeding - 2012. - Vol. 29, N 2. - P. 371-378. https://doi.org/10.1007/s11032-011-9553-2Chen F., Zhang F. Y., Xia X.-C., Dong Z.-D., Cui D.-Q. Distribution of puroindoline alleles in bread wheat cultivars of the Yellow and Huai valley of China and discovery of a novel puroindoline a allele without PINA protein. Molecular Breeding, 2012, vol. 29, no. 2, pp. 371-378. https://doi.org/10.1007/s11032-011-9553-2Phenotypic effects of alleles of the common wheat puroindoline genes / S. V. Chebotar [et al.] // Cytology and Genetics. - 2012. - Vol. 46, N 4. - P. 202-209. https://doi.org/10.3103/s0095452712040056Chebotar S. V., Kurakina K. O., Khokhlov O. M., Chebotar G. O., Sivolap Yu. M. Phenotypic effects of alleles of the common wheat puroindoline genes. Cytology and Genetics, 2012, vol. 46, no. 4, pp. 202-209. https://doi.org/10.3103/s0095452712040056Chen, F. Discovery, distribution and diversity of Puroindoline-D1 genes in bread wheat from five countries (Triticum aestivum L.) / F. Chen, H. Li, D. Cui // BMC Plant Biology. - 2013. - Vol. 13, N 1. - P. 125-137. https://doi.org/10.1186/1471-2229-13-125Chen F., Li H., Cui D. Discovery, distribution and diversity of Puroindoline-D1 genes in bread wheat from five countries (Triticum aestivum L.). BMC Plant Biology, 2013, vol. 13, no. 1, pp. 125-137. https://doi.org/10.1186/1471-2229-13-125

The authors declare that there are no conflicts of interest present.