16. Нові напрями в селекції зернових культур на якість зерна
https://doi.org/10.31073/agrovisnyk201811-16
Рибалка О. І., Поліщук С. С, Моргун Б. В.
Сторінки: 120-133.
Повна стаття:
Ключові слова: pre-breeding, пшениця, ячмінь голозерний, тритикале, якість зерна, білки, резистентний крохмаль, інтрогресія генів, амілоза, амілопектин.
Сторінки: 120-133.
Повна стаття:
Короткий огляд
Мета. Привернути увагу до проблеми поліпшення якості зерна злаків, яка є питанням № 1 у розвинених країнах світу. Методи. Польові, лабораторні, електрофорезу білків, полімеразної ланцюгової реакції, технологічного аналізу зерна і борошна, визначення антиоксидантної активності зерна, хроматографічного аналізу. Використано також оригінальні методи електрофоретичного аналізу та аналізу якості зерна, розроблені у відділі генетичних основ селекції Селекційногенетичного інституту, які стали наразі стандартними аналітичними процедурами. Результати. Одним із перспективних напрямів поліпшення якості зерна пшениці та комплексу інших агрономічних характеристик є використання генетичної плазми дикорослих видівносіїв ключового геному D культурної пшениці егілопсів Ae. tauschii (2n=2x=14) та Ae. cylindrica (2n=4x=28). Генетичні маніпуляції з генами Wx (Wax) та SBEIIa дають змогу ефективно керувати співвідношенням амілоза/амілопектин у складі крохмалю, змінювати його біохімічні властивості і технологічні характеристики зерна пшениці, ячменю і тритикале. Використання в селекції пшениці, голозерного ячменю і тритикале генетичних факторів впливу на біохімічний склад крохмалю відкриє нові напрями селекції сортів цих культур з особливими біохімічними та технологічними характеристиками зерна як сировини для створення нових харчових продуктів. Викладено концепцію селекції нового технологічного класу м’якої пшениці в Україні — круп’яного напряму використання з поліпшеною харчовою цінністю зерна. Висновки. Зерно злаків є головним харчовим джерелом унікальної дієтичної клітковини, рослинних антиоксидантів і ключових мінералів — 3х складових, що становлять основу сучасної нутриціології і дієтології та здорового харчування. Результати проведених досліджень підтверджують, що поліпшення харчової цінності зерна злаків маніпуляцією з генами, які впливають на біохімічні властивості зерна, має стати першочерговим завданням у стратегії поліпшенні якості зерна злакових культур, як основи для створення продуктів здорового (функціонального) харчування української нації.Ключові слова: pre-breeding, пшениця, ячмінь голозерний, тритикале, якість зерна, білки, резистентний крохмаль, інтрогресія генів, амілоза, амілопектин.
Бібліографія
- Hsu P., Lander E., Zhang F. Development and application of CRISPR-Cas9 for genome engineering. Cell 157, Elsevier Inc., 2014. P. 1262–1278.
- Cox T., Wu J., Wang Sh. еt al. Comparing two approaches for introgression of germplasm from Aegilops tauschii into common wheat. http://dx.doi.org/10.1016/j.cj.2017.05.006.
- Рибалка О.І. Якість пшениці та її поліпшення: монографія. Київ: Логос, 2011. 495 с.
- Рибалка О.І., Моргун В.В., Починок В.М. Генетичні основи селекції сортів пшениці за спеціалізацією їх технологічного використання. Физиология и биохимия культурных растений. 2012. T. 44, № 2. C. 95–124.
- Howell T., Hale I., Jankulosky L. еt al. Mapping a region within 1RS.1BL translocation in common wheat affecting grain yield and canopy water status. Theor. Appl. Genet. 2014. V. 127. P. 2695–2709.
- D’Ovidio R., Masci S., Porceddu E., Kasarda D. Duplication of the Bx7 high-molecular-weight glutenin subunit gene in bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivar Red River 68. Plant Breeding. 1997. V. 116. P. 525–531.
- Blechl A., Anderson O. Expression of a novel high-molecular-weight glutenin subunit gene in transgenic wheat. Nature Biotechnol. 1996. V. 14. P. 875–879.
- Johnson V., Mattern P., Peterson C., Kuhr S. Improvement of wheat protein by traditional breeding and genetic techniques. Cereal Chemistry. 1985. V. 62(5). P. 350–355.
- McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J. еt al. Catalogue of Gene Symbols for Wheat. 12-th Int. Wheat Genet. Symp. 8–13 Sept. 2013, Yokohama, Japan.
- Cakmak I., Torun A., Millet E. еt al. T. dicoccoides: an important genetic resource for increasing zinc and iron concentration in modern cultivated wheat. Soil. Sci. Plant Nutr. 2004. V. 50. P. 1047–1054.
- Uauy C., Brevis J., Dubcovsky J. The high grain protein content gene Gpc-B1 accelerates senescence and has pleiotropic effects on protein content in wheat. J. Exp. Bot. 2006. V. 57. P. 2785–2794.
- Uauy C., Distelfeld A., Fahima T. еt al. A NAC gene regulating senescence improves grain protein, zinc and iron content in wheat. Science. 2006. V. 314. P. 1298–1301.
- Distelfeld A., Uauy C., Fahima T., Dubcovsky J. Physical map of the wheat high-grain protein content gene Gpc-B1 and development of a high-throughput molecular marker. New Phytol. 2006. V. 169. P. 753–763.
- Tabbita F., Pearce S., Barneix A. Breeding for increased grin protein and micronutrient content in wheat: Ten years of the GPC-B1 gene. J. Cereal Sci. 2017. V. 73. P. 183–191.
- Степаненко А.И., Моргун Б.В., Рыбалка А.И. Молекулярные маркеры для детектирования в пшенице QTL Gpc-B1, перенесенного от T. dicoccoides. Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии: сб. тезисов ХІV Молодежной научной конференции. Москва, Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии, 16 апреля 2014 г. C. 50–52.
- Рибалка О.І., Моргун Б.В., Поліщук С.С. GPC-B1(NAM-B1) ген як новий генетичний ресурс у селекції пшениці на підвищення вмісту білка в зерні та мікроелементів. Физиология растений и генетика. 2018. T. 50. № 1. C. 1–20.
- Моргун Б.В., Степаненко О.В., Степаненко А.І., Рибалка О.І. Молекулярно-генетична ідентифікація поліморфізму генів Wx у гібридах м’якої пшениці за допомогою мультиплексних полімеразних ланцюгових реакцій. Физиология растений и генетика. 2015. T. 47. № 1. C. 25–35.
- Рибалка О.І., Моргун В.В., Моргун Б.В. Високоамілозна пшениця — шлях до радикального поліпшення харчової цінності зерна. Физиология растений и генетика. 2015. T. 47. №1. C. 25–35.
- Hercberg S., Chat-Yung S., Chauliac M. The French National Nutrition and Health Program: 2001–2006–2010. Int. J. Public Health. 2008. V. 53. P. 68–77.
- Sherman J., Souza E., See D., Talbert L. Microsatellite markers for kernel color genes in wheat. Crop Science. 2008. V. 48. P. 1419–1424.
- Li W., Shan F., Sun Sh. еt al. Free radical scavenging properties and phenolic content of Chinese black-grained wheat. J. Agric. Food Chem. 2005. V. 53(22). P. 8533–8536.
- Martinek P., Scorpic M., Chrpova J. еt al. Development of the new wheat variety Skorpion with blue grain. Czech J. Genet. Plant Breed. 2013. V. 49(20. P. 90–94.
- Newman C., Newman R. Hulless barley for food and feed. In: Specialty grains for food and feed. E. Abdel-Aal, P. Wood eds. American Association of Cereal Chemists. St. Paul, MN. 2005. P. 167–202.
- Morell M., Kosar-Hashemi B., Cmiel M. еt al. Barley sex6 mutants lack starch synthase IIa activity and contain a starch with novel properties. Plant J. 2003. V. 34. P. 173–185.
- Topping D., Morell M., King R. еt al. Resistant starch and health — Himalaya 292, a novel barley cultivar to deliver benefits to consumers. Starch. 2003. V. 55. P. 539–545.
- Fasano A., Berti I., Gerarduzzi T. еt al. Prevalence of celiac disease in at-risk and not-at-risk groups in the United States — a large multicenter study. Arch. Intern. Med. 2003. V. 163. P. 286–292.
- Sanchez-Leon, Gil-Humanes J., Ozuna C. еt al. Low-gluten, nontransgenic wheat engineered with CRISPR/Cas9. Plant Biotechnol. 2018. V. 16. P. 902–910.
- Tanner G., Blundell M., Colgrave M., Howitt C. Creation of the first ultra-low gluten barley (Hordeum vulgare L.) for coeliac and gluten-intolerant populations. Plant Biotechnol. 2016. V. 14. P. 1139–1150.
- Brennan C., Smith D., Harris N., Shewry P. The production and characterization of Hor3 null lines of barley provides new information on the relationship of D hordein to malting performance. Cer. Sci. 1998. V. 28. P. 291–299.
- Рибалка О.І., Моргун Б.В., Поліщук С.С. Ячмінь як продукт функціонального харчування: монографія. Київ: Логос. 2016. 620 с.
- Рибалка О.І., Моргун В.В., Моргун Б.В., Починок В.М. Агрономічний потенціал і перспективи тритикале. Физиология растений и генетика. 2015. T. 47. № 2. C. 95–111.