Correlation analyses between the allelic composition of glutenin genes and the quality of triticale grain via new molecular marker and SDS-PAGE
Authors: Пырсиков А.С. , Сыксин С.В. , Милюкова Н.А. , Груздев И.В. , Полховская Е.С. , Гарибян Ц.С. , Соловьёв А.А. 
Published: January 2023

Исследования выполнены в 2021–2022 годах в ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии» (г. Москва). В ходе работы был проведён скрининг коллекции из 26 образцов яровой гексаплоидной тритикале и яровой пшеницы с помощью классической ПЦР и SDS-PAGE с целью разработки новых эффективных молекулярно-генетических маркеров для идентификации аллелей генов высокомолекулярных глютенинов (локусы Glu-А1 и Glu-B1). Исследование амфидиплоидной культуры тритикале, объединяющей геномы пшеницы и ржи, биоинформатический поиск новых аллельных вариантов, кодирующих глютенины, открывает огромные возможности для работы с новыми маркерами этих генов и установления взаимосвязей между ними и показателями качества зерна. Содержание белка определяет питательную и кормовую ценность зерна и продуктов его переработки, а также технологические свойства зерновой массы. Белок тритикале характеризуется хорошо сбалансированным аминокислотным составом, занимая промежуточное положение между белками пшеницы и ржи по содержанию аспарагиновой кислоты, треонина, аланина, валина и тирозина. Идентификация субъединиц глютенинов и секалинов тритикале сопряжена с определёнными трудностями, так как они присутствуют в разных соотношениях и имеют сходную электрофоретическую подвижность. Молекулярный метод идентификации во многих случаях является более информативным, применяется в том числе и для характеристики генотипов тритикале по технологическим качествам зерна. Целью исследования была идентификация генов, кодирующих определённые субъединицы высокомолекулярных глютенинов (аллелей локусов Glu-A1 и Glu-B1) у сортов и сортообразцов тритикале, с помощью разработанных праймеров. В исследуемой коллекции сравнивали комбинации субъединиц высокомолекулярных глютенинов, определённые на основе ПЦР-маркирования и SDS-PAGE. В статье были идентифицированы наиболее перспективные с селекционной точки зрения образцы яровой тритикале. Применение методов SDS-PAGE, ПЦР-маркирование в сочетании с определением качественных показателей зерна тритикале позволило провести оценку генотипов по технологическим параметрам.

This investigation took place at the All-Russia Research Institute of Agricultural Biotechnology (Moscow) in 2021–2022. Twenty-six genotypes of spring hexaploid triticale and wheat were analyzed via PCR and SDS-PAGE to design new effective genetic markers identifying the alleles of high molecular weight (HMW) glutenin genes (Glu-А1 and Glu-B1 loci). Triticale as an amphidiploid crop comprising both wheat and rye genomes reveals new bioinformatic insights into finding new glutenin-coding alleles and correlations between genetic markers and grain quality. Protein content defines the nutritional and forage values of grain and grain products as well as the technological properties of grain mass. Triticale protein has balanced amino acid composition. In aspartic acid, threonine, alanine, valine and tyrosine it stands between the proteins of wheat and rye. The identification of triticale glutenin and secalin subunits has its pitfalls since these proteins are presented in various ratios and have similar electrophoretic mobility. Molecular identification is more efficient method and can be used to distinguish triticale genotypes according to the technological properties of their grain. The aim of this research was to identify genes coding HMW glutenin subunits (alleles of the Glu-A1 and Glu-B1 loci) of triticale genotypes using the primers designed. The combinations of HMW glutenin subunits were compared that were identified via PCR and SDS-PAGE. This article reports on the most promising genotypes of spring triticale to be used in breeding projects. SDS-PAGE and PCR together with the traits of grain quality enabled the genotype testing by technological properties.