Везде

ОБНГенетика Russian Journal of Genetics

  • ISSN (Print) 0016-6758
  • ISSN (Online) 3034-5103

ЧУЖЕРОДНЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЛОКУСЫ ВЛИЯЮТ НА СОДЕРЖАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЗЕРНЕ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПШЕНИЦЫ

Вы можете
Код статьи
S3034510325090061-1
DOI
10.7868/S3034510325090061
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Леонова И.Н.
  • Аффилиация: Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Адонина И.Г.
  • Аффилиация: Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Виниченко Н.А.
  • Аффилиация: Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Салина Е.А.
  • Аффилиация: Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Шумный В.К.
  • Аффилиация: Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Том/ Выпуск
Том 61 / Номер выпуска 9
Страницы
64-77
Аннотация
Синтетические интрогрессивные линии являются важным источником генетических локусов для улучшения минерального состава зерна мягкой пшеницы ( L.). Гибридная линия 1102, полученная в результате сложной схемы гибридизации с участием видов , и , была использована для картирования локусов, ассоциированных с содержанием в зерне десяти макро- и микроэлементов, а также тяжелых металлов – Ca, Mg, K, Cu, Fe, Zn, Mn, Cd, Cr и Pb. Оценка родительских образцов, использованных для создания картирующей популяции (сорт мягкой пшеницы Лютесенс 85 и линия 1102), в лабораторных и полевых условиях показала в среднем достоверное увеличение содержания микроэлементов Cu, Mn, Zn, Fe в зерне линии 1102, по сравнению с сортом Лютесенс 85, в 1.45, 1.44, 1.65 и 1.83 раза соответственно. В результате генотипирования F-популяции маркерами SNP было локализовано 11 генетических локусов в хромосомах 2A, 2B, 3A, 3B, 4B, 5A, и 6A, достоверно ассоциированных с содержанием в зерне Ca, Mg, Zn, Fe, Pb и Cr. Сравнение паттернов амплификации маркеров SNP у родительских образцов позволяет предположить, что локусы , , и могут иметь чужеродное происхождение. Совокупность полученных результатов указывает на то, что синтетическая линия 1102 может содержать генетические локусы, способствующие накоплению в зерне таких токсичных металлов, как свинец и хром.
Ключевые слова
синтетическая пшеница микроэлементы макроэлементы тяжелые металлы интрогрессии маркеры SNP
Дата публикации
11.03.2026
Год выхода
2026
Всего подписок
0
Всего просмотров
21

Библиография

  1. 1. Shewry P.R. Wheat // J. Experimental Botany. 2009. V. 60. P. 1537–1553. https://doi.org/10.1093/jxb/erp058
  2. 2. Siyuan S., Tong L., Liu R.H. Corn phytochemicals and their health benefits // Food Science and Human Wellness. 2018. V. 7. P. 185–195. https://doi.org/10.1016/j.fshw.2018.09.003
  3. 3. Geng L., Li M., Zhang G., Ye L. Barley: A potential cereal for producing healthy and functional foods // Food Quality and Safety. 2022. V. 6. https://doi.org/10.1093/fqsafe/fyae012
  4. 4. Németh R., Tomösközi S. Rye: Current state and future trends in research and applications // Acta Aliment. 2021. V. 50. P. 620–640. https://doi.org/10.1556/066.2021.00162
  5. 5. Shewry P.R., Hawkesford M.J., Piiromen V. et al. Natural variation in grain composition of wheat and related cereals // J. Agricultural and Food Chemistry. 2013. V. 61. P. 8295–8303. https://doi.org/10.1021/jf3054092
  6. 6. Wang P., Jin Z., Xu X. Physicochemical alterations of wheat gluten proteins upon dough formation and frozen storage: A review from gluten, glutenin and gliadin perspectives // Trends in Food Sci. and Technol. 2015. V. 46. P. 189–198. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2015.10.005
  7. 7. Российский статистический ежегодник. Росстат, 2020. 700 с.
  8. 8. Mumpoфaнова O. П., Хакимова А. Г. Новые генетические ресурсы в селекции пшеницы на увеличение содержания белка в зерне // Вавиловский журнал генет. и сел. 2016. Т. 20. C. 545–554. https://doi.org/10.18699/yj16.177
  9. 9. Мелешкина Е. П., Коломиец С. Н., Жальцова Н. С., Бундина О. И. Современная оценка хлебопекарных свойств российской пшеницы // Вестник ВГУИТ. 2021. Т. 83. C. 155–162. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-1-155-162
  10. 10. Bityutskii N., Yakkonen K., Loskutov I. Content of iron, zinc and manganese in grains of Triticum aestivum, Secale cereale, Hordeum vulgare and Avena sativa cultivars registered in Russia // Genet. Resour. Стор Evol. 2017. V. 64. P. 1955–1961. https://doi.org/10.1007/s10722-016-0486-9
  11. 11. Леонова И. Н., Асеева Е. В., Шумный В. К. Перспективы биообогащения пшеницы минералами: классическая селекция и агрономия // Вавиловский журнал генет. и сел. 2024. Т. 28. C. 523–535. https://doi.org/10.18699/yjgb-24-59
  12. 12. Голубкина Н. А., Синдорова А. В., Зайцев В. Ф. Внутрирегиональная вариабельность селенового статуса населения Юга России: экология, развитие. 2017. Т. 12. C. 107–127. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2017-1-107-127
  13. 13. Davydenko N.I., Mayurnik L.A. On the possibility to grow high-selenium wheat in the Kuznetsk basin // Foods Raw Material. 2014. V. 2. P. 3–10. https://doi.org/10.12737/4089
  14. 14. Zencirci N., Ulukan H., Baloch F.S. et al. Ancient Wheats. Switzerland: Springer International Publ., 2022. 267 p. https://doi.org/10.1007/978-3-031-07285-7
  15. 15. Zeibig F., Kilian B., Özkan H. et al. Grain quality traits within the wheat (Triticum spp.) gene pool: Prospects for improved nutrition through de novo domestication // J. Sci. Food Agric. 2024. V. 104. P. 4400–4410. https://doi.org/10.1002/jsfa.13328
  16. 16. Uauy C., Distelfeld A., Fahima T. et al. A NAC gene regulating senescence improves grain protein, zinc, and iron content in wheat // Science. 2006. V. 314. P. 1298–1301. https://doi.org/10.1126/science.1133649
  17. 17. Brevis J.C., Dubovsky J. Effects of the chromosome region including the Gpc-B1 locus on wheat grain and protein yield // Crop Sci. 2010. V. 50. P. 93–104. https://doi.org/10.2135/cropsci2009.02.0057
  18. 18. Peleg Z., Cabanak I., Ozturk L. et al. Quantitative trait loci conferring grain mineral nutrient concentrations in durum wheat × wild emmer wheat RIL population // Theor. Appl. Genet. 2009. V. 119. P. 353–369. https://doi.org/10.1007/s00122-009-1044-z
  19. 19. Cabas-Lähmann P., Arriagada O., Matus I. et al. Comparison of durum with ancient tetraploid wheats from an agronomical, chemical, nutritional, and genetic standpoints: A review // Euphytica. 2023. V. 219. Article number 61. https://doi.org/10.1007/s10681-023-03188-z
  20. 20. Velu G., Tuius Y., Gomez-Becerra H.F. et al. QTL mapping for grain zinc and iron concentrations and zinc efficiency in a tetraploid and hexaploid wheat mapping populations // Plant Soil. 2017. V. 411. P. 81–99. https://doi.org/10.1007/s11104-016-3025-8
  21. 21. Liu J., Huang L., Li T. et al. Genome-wide association study for grain micronutrient concentrations in wheat advanced lines derived from wild emmer // Front. Plant Sci. 2021. V. 12. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.651283
  22. 22. Jaradat A.A. Phenotypic and ionome profiling of Triticum aestivum × degilops tauschii introgression lines // Crop Sci. 2017. V. 57. P. 1916–1934. https://doi.org/10.2135/cropsci2016.09.0797
  23. 23. Li A., Liu D., Yang W. et al. Synthetic hexaploid wheat: Yesterday, today, and tomorrow // Engineering. 2018. V. 4. P. 552–558. https://doi.org/10.1016/j.eng.2018.07.001
  24. 24. Boehm J., Cai X. Enrichment and diversification of the wheat genome via alien introgression // Plants. 2024. V. 13. https://doi.org/10.3390/plants13030339
  25. 25. Leonova I.N., Kiseleva A.A., Salina, E.A. Identification of genomic regions conferring enhanced Zn and Fe concentration in wheat varieties and introgression lines derived from wild relatives // Int. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. https://doi.org/10.3390/ijms251910556
  26. 26. Давов Р.О., Бебякина Н.В., Давов Э.Р. и др. Изучение влияния транслокации T2DL.2DS-2SS и замещения 5S(5D) от degilops speloides на селекционно-цепные признаки мягкой пшеницы // Вавиловский журнал генез. и сен. 2024. Т. 28. С. 506–514. https://doi.org/10.18699/yigb-24-57
  27. 27. Farkas A., Molnár I., Dulai S. et al. Increased micronutrient content (Zn, Mn) in the 3Mb(4B) wheat - degilops biunctalis substitution and 3Mb.4BS translocation identified by GISH and FISH // Genome. 2014. V. 57. P. 61–67. https://doi.org/10.1139/gen-2013-0204
  28. 28. Савченко Т.В., Абуамиева А.Н., Чакмак И., Кожахметова К. Минеральный состав зерна диких сородичей и интрогрессивных форм в селекции пшеницы // Вавиловский журнал генез. и сен. 2018. Т. 22. С. 88–96. https://doi.org/10.18699/VJ18.335
  29. 29. Molnár-Láng M., Line G., Szakács É. Wheat-barley hybridization: The last 40 years // Euphytica. 2014. V. 195. P. 315–329. https://doi.org/10.1007/s10681-013-1009-9
  30. 30. Owuoche J.O., Briggs K.G., Taylor G.J. The efficiency of copper use by 5A/5RL wheat-rye translocation lines and wheat (Triticum aestivum L.) cultivars // Plant Soil. 1996. V. 180. P. 113–120. https://doi.org/10.1007/BF00015417
  31. 31. Lukaszewski A.J., Porter D.R., Baker C.A. et al. Attempts to transfer Russian wheat aphid resistance from a rye chromosome in Russian triticales to wheat // Crop Sci. 2001. V. 41. P. 1743–1749. https://doi.org/10.2135/cropsci2001.1743
  32. 32. Moskal K., Kowalik S., Podyma W. et al. The pros and cons of rye chromatin introgression into wheat genome // Agronomy. 2021. V. 11. https://doi.org/10.3390/agronomy11030456
  33. 33. Админа И.Г., Зорина М.В., Мехдиев С.П. и др. Характеристика синтетической линии пшеницы – потенциального источника хозяйственно ценных признаков // Письма в Вавил. журнал генез. и сен. 2023. Т. 9. С. 117–125. https://doi.org/10.18699/LettersVJ-2023-9-15
  34. 34. Plaschke J., Ganzl M.W., Röder M.S. Detection of genetic diversity in closely related bread wheat using microsatellite markers // Theor. Appl. Genet. 1995. V. 91. P. 1001–1007. https://doi.org/10.1007/BF00223912
  35. 35. Ronin Y., Mester D., Minkov D. et al. Building ultra-high-density linkage maps based on efficient filtering of trustable markers // Genetics. 2017. V. 206. P. 1285–1295. https://doi.org/10.1534/genetics.116.197491
  36. 36. Wang S., Wong D., Forrest K. et al. Characterization of polyploid wheat genomic diversity using a high-density 90 000 single nucleotide polymorphism array // Plant Biotechnol. J. 2014. V. 12. P. 787–796. https://doi.org/10.1111/pbi.12183
  37. 37. Voorrips R.E. MapChart: Software for the graphical presentation of linkage maps and QTLs // J. Hered. 2002. V. 93. P. 77–78. https://doi.org/10.1093/jhered/93.1.77
  38. 38. Salina E.A., Leonova I.N., Efremova T.T., Röder M.S. Wheat genome structure: Translocations during the course of polyploidization // Funct. Integr. Genomics. 2006. V. 6. P. 71–80. https://doi.org/10.1007/s10142-005-0001-4
  39. 39. Khlestkina E.K., Than M.H.M., Pestsova E.G. et al. Mapping of new 99 new microsatellite loci in rye (Se-cale cereale L.) including 39 expressed sequence tags // Theor. Appl. Genet. V. 109. P. 725–732. https://doi.org/10.1007/s00122-004-1659-z
  40. 40. Beleggia R., Fragasso M., Miglietta F. et al. Mineral composition of durum wheat grain and pasta under increasing atmospheric CO concentrations // Food Chem. 2018. V. 242. P. 53–61. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.09.012
  41. 41. Леонова И.Н., Родер М.С., Калинина Н.П., Будашкина Е.Б. Генетический анализ и локализация локусов, контролирующих устойчивость интрогрессивных линий Triticum aestivum × Triticum timopheevii к листовой ржавчине // Генетика. 2008. Т. 44. № 12. С. 1652–1659. https://doi.org/10.1134/S1022795408120077
  42. 42. Обущенко С.В., Гневенко В.В. Мониторинг содержания микроэлементов и тяжелых металлов в почвах Самарской области // Международная приклад. и фунд. исследований. 2014. № 7. С. 30–34.
  43. 43. Бойко В.С., Якименко В.Н., Тимохин А.Ю. Плодородие черноземов Западной Сибири в системе орошаемого агроценоза // Плодородие. 2022. № 3. С. 39–42. https://doi.org/10.25680/S19948603.2022.126.11
  44. 44. Вörner A., Schumann E., Fürste A. et al. Mapping of quantitative trait loci determining agronomic important characters in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2002. V. 105. P. 921–936. https://doi.org/10.1007/s00122-002-0994-1
  45. 45. Morgounov A., Li H., Shepelev S. et al. Genetic characterization of spring wheat germplasm for macro-, microelements and trace metals // Plants. 2022. V. 11. https://doi.org/10.3390/plants11162173
  46. 46. Sigalas P.P., Shewry, P.R., Riche A. et al. Improving wheat grain composition for human health by constructing a QTL atlas for essential minerals // Commun. Biol. 2024. V. 7. Article number. 1001. https://doi.org/10.1038/s42003-024-06692-7
  47. 47. Gupta O.P., Singh A.K., Singh A. et al. Wheat biofortification: Utilizing natural genetic diversity, genome-wide association mapping, genomic selection, and genome editing technologies // Front. Nutr. 2022. V. 9. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.826131
  48. 48. Juliana P., Govindan V., Crespo-Herrera L. Genome-wide association mapping identifies key genomic regions for grain zinc and iron biofortification in bread wheat // Front. Plant Sci. 2022. V. 13. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.903819
  49. 49. Shi X., Zhou Z., Li W. et al. Genome-wide association study reveals the genetic architecture for calcium accumulation in grains of hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) // BMC Plant Biol. 2022. V. 22. Article number. 229. https://doi.org/10.1186/s12870-022-03602-z
  50. 50. Bhatta M., Baenziger P., Waters B.M. et al. A genome-wide association study reveals novel genomic regions associated with 10 grain minerals in synthetic hexaploid wheat // Int. J. Mol. Sci. 2018. V. 19. https://doi.org/10.3390/ijms19103237
  51. 51. Elkelish A., Alqudah A.M., Alomari D.Z. et al. Targeting candidate genes for the macronutrient accumulation of wheat grains for improved human nutrition // Cereal Res. Communications. 2024. https://doi.org/org/10.1007/s42976-024-00566-8
  52. 52. Hussain B., Lucas S.J., Osturk L., Budak H. Mapping QTLs conferring salt tolerance and micronutrient concentrations at seedling stage in wheat // Sci. Rep. 2017. V. 7. Article number. 15662. https://doi.org/10.1038/s41598-017-15726-6
  53. 53. Krishnappa G., Rathan N.D., Sehgal D. et al. Identification of novel genomic regions for biofortification traits using an SNP marker-enriched linkage map in wheat (Triticum aestivum L.) // Front. Nutr. 2021. V. 8. https://doi.org/10.3389/fnut.2021.669444
  54. 54. Kaur H., Sharma P., Kumar J. et al. Genetic analysis of iron, zinc and grain yield in wheat-Aegilops derivatives using multi-locus GWAS // Mol. Biol. Rep. 2023. V. 50. P. 9191–9202. https://doi.org/10.1007/s11033-023-08800-y
  55. 55. Mourad A.M.I., Sallam A., Farghaly K.A., Börner A. Detailed genetic analyses highlight genetic variation and genomic regions for lead tolerance in spring wheat // Front. Agron. 2025. V. 7. https://doi.org/10.3389/fagro.2025.1428366
  56. 56. Wang W., Guo H., Wu C. et al. Identification of novel genomic regions associated with nine mineral elements in Chinese winter wheat grain // BMC Plant Biol. 2021. V. 21. Article number. 311. https://doi.org/10.1186/s12870-021-03105-3
  57. 57. Almas F., Hassan A., Bibi A. et al. Identification of genome-wide single-nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with tolerance to chromium toxicity in spring wheat (Triticum aestivum L.) // Plant Soil. 2018. V. 422. P. 371–384. https://doi.org/10.1007/s11104-017-3436-1
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека