Однонуклеотидні поліморфізми в послідовностях гена Pina деяких диплоїдних видів роду Aegilops

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.18523/2617-4529.2025.8.55-61

Ключові слова:

пуроіндолін, SNP, Aegilops, Pina, радикальні амінокислотні заміни, консервативні амінокислотні заміни, синонімічні заміни

Анотація

Види роду Aegilops L. є генетичним ресурсом для перенесення нових генів, зокрема нових алелів генів пуроіндолінів, у пшеницю м’яку. Пуроіндоліни a і b – низькомолекулярні білки, які визначають текстуру ендосперму зерна у Triticum aestivum та споріднених видів. Мета роботи – аналіз частот трапляння однонуклеотидних поліморфізмів (SNP) кодуючих послідовностей гена Pina диплоїдних видів егілопсів порівняно з референсною послідовністю сорту T. aestivum Chinese Spring серед послідовностей, представлених у базі NCBI.
З бази даних NCBI було відібрано послідовності гена Pina диплоїдних видів егілопсів: 32 послідовності Ae. speltoides, 8 послідовностей Ae. bicornis, 5 послідовностей Ae. sharonensis, 6 послідовностей Ae. searsii, 8 послідовностей Ae. caudata, 10 послідовностей Ae. comosa та 14 послідовностей Ae. umbellulata. Як референсну послідовність використовували послідовність гена пуроіндоліну a (алель Pina-D1a) DQ363911.1 сорту CS. Послідовності вирівнювали за допомогою програми MEGA 11.
Серед проаналізованих послідовностей гена Pina Ae. speltoides, Ae. bicornis, Ae. sharonensis, Ae. searsii, Ae. caudata, Ae. comosa, Ae. umbellulata сумарно виявлено SNP у 61 позиції кодуючої послідовності. У різних видів було від 11 до 30 SNP. Види егілопсів охарактеризовано за частотами трапляння нуклеотидних замін. У більшості видів егілопсів переважають несинонімічні заміни. SNP у двох позиціях трапляються у всіх досліджених диплоїдних видів егілопсів, а сім SNP є притаманними лише видам секції Sitopsis. Серед усіх проаналізованих видів егілопсів тільки Ae. searsii має SNP, що є унікальними для виду і зафіксовані у всіх представлених у базі даних послідовностях.

Біографії авторів

Оксана Ігорівна Созінова, Інститут захисту рослин НААН

молодший науковий співробітник Інституту захисту рослин НААН, Київ, Україна; аспірантка Державної установи «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Київ, Україна

Ярослав Борисович Блюм, Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України

академік НАН України, професор, доктор біологічних наук, директор Державної установи «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Київ, Україна

Посилання

  1. Kilian B, Mammen K, Millet E, Sharma R, Graner A, Salamini F, Hammer K, Özkan H. Aegilops. In: Kole C, editor. Wild Crop Relatives: Genomic and Breeding Resources. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag; 2011. p. 1-76. doi:10.1007/978-3-642-14228-4
  2. Ceoloni C, Kuzmanović L, Ruggeri R, Rossini F, Forte P, Cuccurullo A, et al. Harnessing genetic diversity of wild gene pools to enhance wheat crop production and sustainability: Challenges and opportunities. Diversity. 2017 Dec 1;9(4):55. doi:10.3390/d9040055
  3. Kishii M. An update of recent use of Aegilops species in wheat breeding. Front Plant Sci. 2019 May 9;10. doi:10.3389/fpls.2019.00585
  4. Van Slageren MW. Wild wheats: a monograph of Aegilops L. and Amblyopyrum (Jaub. & Spach) Eig (Poaceae). Wageningen Agricultural University Papers; 1994. 512 p.
  5. Kimber G, Feldman M. Wild Wheat, an Introduction. Columbia: College of Agriculture University of Missouri Special Report 353; 1987. 146 p.
  6. Feldman M, Levy AA. Wheat Evolution and Domestication. Cham: Springer International Publishing; 2023. doi:10.1007/978-3-031-30175-9
  7. Pauly A, Pareyt B, Fierens E, Delcour JA. Wheat (Triticum aestivum L. and T. turgidum L. ssp. durum) kernel hardness: II. Implications for end-product quality and role of puroindolines therein. Comp Rev Food Sci Food Saf. 2013 Jun 12;12(4):427-38. doi:10.1111/1541-4337.12018
  8. Turnbull KM, Turner M, Mukai Y, Yamamoto M, Morell MK, Appels R, Rahman S. The organization of genes tightly linked to the Ha locus in Aegilops tauschii, the D-genome donor to wheat. Genome. 2003 Apr 1;46(2):330-8. doi:10.1139/g02-124
  9. Gautier MF, Aleman ME, Guirao A, Marion D, Joudrier P. Triticum aestivum puroindolines, two basic cystine-rich seed proteins: cDNA sequence analysis and developmental gene expression. Plant Mol Biol. 1994 Apr;25(1):43-57. doi:10.1007/bf00024197
  10. Morris CF. The antimicrobial properties of the puroindolines, a review. J Microbiol Biotechnol. 2019 May 27;35(6). doi:10.1007/s11274-019-2655-4
  11. Morris CF. Puroindolines: the molecular genetic basis of wheat grain hardness. Plant Mol Biol. 2002 Jan 1;48(5/6):633-47. doi:10.1023/a:1014837431178
  12. Shewry P (2022) Wheat grain proteins: past, present and future. Cereal Chem. 100(1):9-22. doi:10.1002/cche.10585
  13. Morris CF, Luna J, Caffe-Treml M. The vromindolines of cv. Hayden oat (Avena sativa L.) – A review of the Poeae and Triticeae indolines and a suggested system for harmonization of nomenclature. J Sci. 2021 Jan;97:103135. doi:10.1016/j.jcs.2020.103135
  14. Li W, Huang L, Gill BS. Recurrent deletions of puroindoline genes at the grain hardness locus in four independent lineages of polyploid wheat. Plant Physiol. 2007 Nov 16;146(1):200-12. doi:10.1104/pp.107.108852
  15. Lillemo M, Cosimo Simeone M, Morris CF. Analysis of puroindoline a and b sequences from Triticum aestivum cv. ‘Penawawa’ and related diploid taxa. Euphytica. 2002; 126(3):321-31. doi:10.1023/A:1019908325078
  16. Chen M, Wilkinson M, Tosi P, He G, Shewry P. Novel puroindoline and grain softness protein alleles in Aegilops species with the C, D, S, M and U genomes. Theor Appl Genet. 2005 Aug 17;111(6):1159-66. doi:10.1007/s00122-005-0047-7
  17. Massa AN, Morris CF. Molecular evolution of the puroindoline- a, puroindoline-b, and grain softness protein-1 genes in the tribe Triticeae. J Mol Evol. 2006 Jul 28;63(4):526-36. doi:10.1007/s00239-005-0292-z
  18. Li W, Huang L, Gill BS. Recurrent deletions of puroindoline genes at the grain hardness locus in four independent lineages of polyploid wheat. Plant Physiol. 2007 Nov 16;146(1):200-12. doi:10.1104/pp.107.108852
  19. Cuesta S, Guzmán C, Alvarez JB. Allelic diversity and molecular characterization of puroindoline genes in five diploid species of the Aegilops genus. J Exp Bot. 2013 Sep 21; 64(16):5133-43. doi:10.1093/jxb/ert299
  20. Okada M, Ikeda TM, Yoshida K, Takumi S. Effect of the U genome on grain hardness in nascent synthetic hexaploids derived from interspecific hybrids between durum wheat and Aegilops umbellulata. J Cereal Sci. 2018 Sep;83:153-61. doi:10.1016/j.jcs.2018.08.011
  21. Tamura K, Stecher G, Kumar S. MEGA11: Molecular evolutionary genetics analysis Version 11. Mol Biol Evol. 2021 Apr 23;38(7):3022-7. doi:10.1093/molbev/msab120
  22. Zhang J. Rates of conservative and radical nonsynonymous nucleotide substitutions in mammalian nuclear genes. J Mol Evol. 2000 Jan;50(1):56-68. doi:10.1007/s002399910007
  23. Guzmán C, Caballero L, Martín MA, Alvarez JB. Molecular characterization and diversity of the Pina and Pinb genes in cultivated and wild diploid wheat. Mol Breed. 2011 Jun 18;30(1):69-78. doi:10.1007/s11032-011-9599-1
  24. Okada M, Michikawa A, Yoshida K, Nagaki K, Ikeda TM, Takumi S. Phenotypic effects of the U-genome variation in nascent synthetic hexaploids derived from interspecific crosses between durum wheat and its diploid relative Aegilops umbellulata. PLoS ONE. 2020 Apr 2;15(4):e0231129. doi:10.1371/journal.pone.0231129

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-08-18

Як цитувати

1.
Созінова ОІ, Блюм ЯБ. Однонуклеотидні поліморфізми в послідовностях гена Pina деяких диплоїдних видів роду Aegilops. NRPBE [інтернет]. 18, Серпень 2025 [цит. за 21, Серпень 2025];8:55-61. доступний у: http://nrpbe.ukma.edu.ua/article/view/337728

Номер

Том 8 (2025): Наукові записки НаУКМА. Біологія і екологія

Розділ

Біологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 O. Sozinova, Ya. Blume

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

а) Автори зберігають за собою авторські права на твір на умовах ліцензії CC BY 4.0 Creative Commons Attribution International License, котра дозволяє іншим особам вільно поширювати (копіювати і розповсюджувати матеріал у будь-якому вигляді чи форматі) та змінювати (міксувати, трансформувати, і брати матеріал за основу для будь-яких цілей, навіть комерційних) опублікований твір на умовах зазначення авторства.

б) Журнал дозволяє автору (авторам) зберігати авторські права без обмежень.

в) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо поширення твору (наприклад, розміщувати роботу в електронному репозитарії), за умови збереження посилання на його першу публікацію. (Див. Політика Самоархівування)

г) Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у репозитаріях) тексту статті, як до подання його до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).