ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ФРАГМЕНТА ГЕНА <i>Pho1a</i> У ДИКОРАСТУЩИХ КЛУБНЕОБРАЗУЮЩИХ И НЕКЛУБНЕОБРАЗУЮЩИХ ВИДОВ (<i>Solanum</i> subgenus <i>Potatoe</i>) И СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ <i>S. tuberosum</i> L. В клубнях картофеля крахмал - основной метаболит, поэтому структурно-функцио-нальный анализ генов его биосинтеза и распада и оценка их вариабельности имеет как фундаментальное, так и прикладное значение. Конечное содержание крахмала в гетеротрофных органах растений (плодах, семенах, клубнях) зависит не только от скорости биосинтеза составляющих крахмала - амилозы и амилопектина, но и от работы катаболических ферментов. Ферменты биосинтеза крахмала достаточно хорошо описаны, в то время как о механизмах разрушения крахмала мало что известно. На сегодняшний день накапливается все больше данных о важной роли крахмалфосфорилаз в этом процессе. Фосфорилазы крахмала широко распространены среди представителей растительного мира. Структура и полиморфизм гена крахмалфосфорилазы слабо изучены у двудольных растений. В клубнях картофеля разрушение крахмала осуществляется за счет L-формы крахмалфосфорилазы, которую кодирует ген Pho1a ( STP23 ). В настоящей работе у растений картофеля впервые проведен анализ участка гена Pho1a (экзоны II-IV), кодирующего регуляторную часть функционального гликозилтрансферазного домена, в состав которого входят глюкозо-6-фосфат-связывающий сайт, сайт связывания с пиродоксальфосфатом и активный сайт связывания с глюкозой. Для изучения аллельного полиморфизма отобрали 96 образцов картофеля, включая представителей 15 дикорастущих видов подсекций Potatoe и Estolonifera, один из которых - неклубнеобразующий ( S. etuberosum ), а также 67 сортов и 14 линий культивируемого картофеля S. tuberosum. Ядерную ДНК выделяли из молодых листьев калий-ацетатным методом с дополнительной очисткой смесью фенола с хлороформом. Для амплификации изучаемого фрагмента была разработана праймерная комбинация Pho2F (5´-CTGAACATGAAGCAAGCGTA-3´) - Pho4R (5´-GGCTATGGACTTAGGTACA-3´). Последовательности у всех сортов и селекционных линий S. tuberosum имели протяженность 670 п.н. Длина полученных последовательностей Pho1a у видов составляла от 666 п.н. ( S. vernei, S. lignicaule ) до 672 п.н. ( S. pinnatisectum ). Всего в составе анализируемых последовательностей у 96 образцов картофеля выявили 59 точечных нуклеотидных замен (single nucleotide polymorphisms, SNPs), из них 15 локализовались в экзонах, что позволило выделить 11 аллельных вариантов, девять из которых обнаружили у дикорастущих видов. У образцов культивируемого картофеля S. tuberosum последовательности были представлены двумя аллельными вариантами. Большинство анализируемых сортов и все селекционные линии характеризовались аллельным вариантом Pho1a_A2. Интересно, что он же был выявлен у картофеля, причем не только у видов надсерии Rotata, но и у эволюционно более древних видов надсерии Stellata. Аллельный вариант Pho1a_A10 обнаружили у девяти сортов российской и зарубежной селекции (Bintje, Red Scarlett, Ушконыр, Карасайский, Аврора, Aladin, Чернский, Пламя, Удача). Трансляция последовательности фрагмента Pho1a показала, что из 15 SNPs, локализованных в экзонах, три приводили к аминокислотному замещению. У сортов с аллельным вариантом Pho1a_A10 выявлено нейтральное замещение M139I. Также две нейтральные аминокислотные замены M139L и T157S обнаружены соответственно у видов S. circaefolium и S. vernei. Уникальное замещение R212S у неклубнеобразующего картофеля S. etuberosum является радикальным. Потенциальное влияние выявленных аминокислотных замен в таком функционально значимом районе на активность фермента крахмалфосфорилазы требует дополнительного изучения. Дальнейший поиск аллельных вариантов, ассоциированных с содержанием крахмала в клубнях картофеля, может найти применение в селекционных программах.

Область науки (OECD): Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство