Діденко С.Ю. Особливості селекційного використання генів структури ендосперму кукурудзи для поліпшення якості крохмалю

Короткий зміст

КОМПЛЕКС ПОЛІСАХАРИДІВ ЗЕРНА, ЙОГО ГЕНЕТИЧНА РЕГУЛЯЦІЯ ТА МЕТОДИ СЕЛЕКЦІЙНОГО ПОЛІПШЕННЯ (ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ)

Аналіз численних літературних даних свідчить про суперечливість інформації з проблеми використання в практичній селекції біохімічного ефекту генів структури ендосперму зерна кукурудзи та про відсутність технологій створення вихідного матеріалу з генетично обумовленою покращеною якістю крохмалю, що сприяло зосередженню досліджень на цих пріоритетних питаннях. 

УМОВИ, МАТЕРІАЛ І МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

 Польові дослідження проведені в 2000 – 2004 рр. на дослідних полях Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр`єва УААН, які розташовані в Харківському районі Харківської області в північно-східній частині Лівобережного Лісостепу України.

Погодні умови під час проведення дослідів відрізнялися нестабільністю режимів температур і опадів, що цілком відображає регіональні особливості і дає змогу об`єктивно оцінити експериментальний матеріал за всіма розділами дисертаційної роботи.

4

Вихідним матеріалом для досліджень були 8 ліній – носіїв  рецесивних гомозигот wx, 8 ліній – носіїв  рецесивних гомозигот su₂ та 1 лінія – носій рецесивних гомозигот ае із генетичної колекції кукурудзи відділу генетики Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН. Ідентифікацію алельного стану мутантних генів структури ендосперму здійснювали за фенотипом насіння. Генетичний аналіз ознак якості зерна та продуктивності проводили на серії гібридів двох діалельних схем схрещувань другого методу Гріфінга. Біохімічні аналізи виконували в лабораторії якості зерна та секторі біохімічної генетики Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр'єва УААН. Вміст білка в зерні визначали титриметричним напівмікрометодом К`єльдаля, вміст олії в зерні - гравіметричним методом С.В.Рушковського, вміст крохмалю в зерні поляриметричним методом Еверса, вміст амілози в крохмалі - колориметричним методом Джуліано. Фракційний склад білка аналізували методом Т.Осборна шляхом ступінчастої екстракції білкових фракцій 1М KCl, 70% етанолом та 0,2n NaOH з наступним визначенням азоту білкових фракцій за К'єльдалем. Амінокислотний склад білка визначали методом іонообмінної хроматографії кислотних гідролізатів білка на аналізаторі "Alpha–Plus М– 4154”. Вміст триптофану аналізували колориметричним методом за реакцією лужних гідролізатів білка з п-диметиламінобензальдегідом. Жирнокислотний склад олії аналізували модифікованим газохроматографічним методом Пейскера. Статистичну обробку отриманих результатів здійснювали методами варіаційного, дисперсійного та коваріаційного аналізу. Генетичну природу крохмальмодифікуючих мутацій встановлювали за допомогою критерію Пірсона. Визначення ефектів комбінаційної здатності і генетичних компонентів дисперсії здійснювали з використанням алгоритму Хеймана. Статистичну обробку дослідних даних проводили за допомогою пакета статистичних прикладних програм "OSGE", розробленого відділом генетики Інституту рослинництва ім. В.Я.Юр'єва УААН.

ПЛЕЙОТРОПНИЙ ЕФЕКТ КРОХМАЛЬМОДИФІКУЮЧИХ МУТАНТНИХ ГЕНІВ ЕНДОСПЕРМУ КУКУРУДЗИ

Серед основних крахмалоносних культур України найбільшим вмістом крохмалю в зерні характеризується кукурудза. Але розмах мінливості фракційного складу крохмалю в зерні ліній і гібридів традиційного типу є недостатнім для отримання крохмалів зі специфічними властивостями. Найбільш перспективним способом перерозподілу співвідношення між амілозою і амілопектином є використання ефекту мутантних генів структури ендосперму, зокрема wx, su2 та ае.

Було вивчено плейотропний ефект цих генів за продуктивністю та основними ознаками якості зерна кукурудзи (табл. 1, 2). Мутація wx викликала утворення крохмалів, що майже повністю складались з амілопектину, а мутації su2 та ае підвищували рівень амілози в крохмалі в 2 - 2,5 раза. Мутація wx не викликала плейотропного ефекту за ознаками продуктивності та якості зерна. Носії мутації su2 характеризувалися зниженим (порівняно зі звичайною лінією) вмістом крохмалю в зерні.