Белковые маркёры у ряда культивируемых злаков в Оренбуржье (стр. 1 из 2)
Белковые маркёры у ряда культивируемых злаков в Оренбуржье
В. И. Авдеев
А. Ж. Саудабаева
Метод маркирования фитогенофонда с помощью запасных белков семян (пролами- нов у злаков, глобулинов у двудольных растений) издавна и широко используется в растениеводстве, ботанике, генетике. Как арбитражный метод он рекомендован Международной ассоциацией по семенному контролю (ISTA).
Этот метод наиболее хорошо разработан на культивируемых злаковых растениях, имеющих большое экономическое значение. По многим из них (пшеница, ячмень и др.) создан соответствующий банк данных, но по целому ряду их сортов эти данные отсутствуют. В мире слабо изучены молекулярные маркёры проса. Так, попытки различить на основе ДНК-маркёров (RAPD, ISSR) культивируемые и сорные образцы проса самого различного географического происхождения (Азия, Европа, Австралия и др.) не дали результатов [1]. Во многом такие неудачи связаны с целым рядом недостатков всех методов ДНК-маркирования
. Однако не было и разработанной методики экстрагирования и электрофореза запасных белков проса (каферинов), так что этот пробел необходимо было восполнять в процессе проведения исследований. Для этого были использованы общепринятые методики выделения, вертикального гель-электрофореза белков, регистрации их полипептидных спектров
. Методом электрофореза запасных белков семян изучены 6 сортов ячменя, 7 сортов пшеницы и 2 образца сорного и культивируемого проса (табл. 1 и 2; рис. 1 и 2).
Ячмень. Из данных таблицы 1 видно, что изученные сорта ячменя являются крайне невыравненными по составу гордеинов — запасных белков-проламинов ячменя. Другими словами, внешне они выглядят как отдельные морфологические сорта, но по спектрам проламинов представляют собой, в сущности, сортосмеси, состоящие из отдельных биотипов. При этом наиболее смешанным является сорт Анна, менее смешанными — сорта Донецкий 8, Натали, Оренбургский Совместный. Среди спектров сорта Анна обнаружен спектр, близкий к сорту Донецкий 8. Исключение составил монотипный по спектрам сорт Оренбургский 17. Явление смешанного состава сортов давно установлено на разных сортах ячменя, пшеницы, ржи, злаковых и бобовых кормовых травах, огурца и других растений, при этом внутри отдельных сортов выявлено 2—20 и более биотипов каждого сорта [4]. Однако из ряда современных представлений [2] можно заключить, что такие естественные сортосмеси являются важными адаптациями самих сортов.
Из наших же данных следует, что в спектрах гордеинов можно насчитать от 11 (сорт Анна) и до 15 компонентов полипептидов (сорт Натали, Донецкий 8), при этом на долю более высокомолекулярных («тяжёлых», ю-полипептидов) компонентов приходится менее 50% от всего их состава. Сорта различаются по всем зонам полипептидов (ю, у, в, а), по зоне же «у» схожи только сорта Анна и Оренбургский Совместный, отчасти сорт Скарлетт. Больше всех отличается сорт Оренбургский 17. Сорта Натали и Скарлетт имеют довольно яркие (2 балла) компоненты ю-полипептидов в позиции 9t (табл. 1).
Таблица 1
Формулы гордеина сортов ячменя
| Состав и интенсивность полипептидов четырёх фракций гордеина, балл | |||||||||||||||||||||||||||
| Сорт, тип спектра | а | Y | ю | ||||||||||||||||||||||||
| 32 | 42 | 52 | 62 | 72 | 3i | 32 | 4i | 42 | 5i | 52 | 22 | 23 | 52 | 43 | 22 | 4i | 42 | 43 | 52 | 61 | 62 | 63 | 72 | 8i | 82 | 9i | |
| Анна, первый тип | 1 | 3 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||||||||||||||||
| Анна, второй тип | 1 | 3 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||||||||||||||
| Донецкий 8, первый тип | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 | 3 | 1 | 3 | |||||||||||||
| Донецкий 8, второй тип | 2 | 3 | 2 | 2 | 2 | 1 | 3 | 1 | 2 | 1 | 3 | 3 | 3 | ||||||||||||||
| Донецкий 8, третий тип | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 3 | 1 | 2 | 1 | 3 | 3 | 3 | ||||||||||||||
| Натали, первый тип | 2 | 3 | 3 | 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 1 | 3 | 1 | 3 | 2 | ||||||||||||||
| Натали, второй тип | 1 | 3 | 3 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 1 | 3 | 3 | 3 | 2 | ||||||||||||
| Скарлетт, стандарт (st) | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 | ||||||||||||||
| Оренбургский Совместный, первый тип | 1 | 3 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 3 | 1 | 3 | 1 | 3 | 2 | ||||||||||||||
| Оренбургский Совместный, второй тип | 1 | 3 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | |||||||||||||||
| Оренбургский 17 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 2 | ||||||||||||||
Таблица 2
Формулы глиадина сортов пшеницы и каферина сорго
| Сорт | Состав и интенсивность полипептидов глиадина, балл | |||||||||||||||||||||||||||||
| а | в | Y | ю | |||||||||||||||||||||||||||
| 12 | 22 | 42 | 52 | 53 | 6i | 62 | 7i | 12 | 22 | 32 | 42 | 52 | 22 | 23 | 32 | 42 | 52 | 22 | 32 | 42 | 52 | 6i | 62 | 63 | 72 | 8i | 9i | 93 | i02 | |
| Мягкие гексаплоидные пшеницы | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Мироновская 808 (st) | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 3 | 1 | 3 | 2 | 3 | 3 | 2 | 2 | 3 | 3 | 1 | 1 | 2 | 3 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | |||||
| Саратовская 90 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 1 | 2 | 1 | 3 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||||||
| Пионерская 32 | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | ||||||||||
| Оренбургская 105 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 | 1 | 1 | 3 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||
| Колос Оренбуржья | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 3 | 3 | 3 | 1 | 1 | 1 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | |||||||||
| Твёрдые тет | раплоидные пшеницы | |||||||||||||||||||||||||||||
| Гордеиформе (st) | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 1 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 | 3 | |||||||||
| Мелинопус 6641 | 3 | 3 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||||||||||||||||
| Просо сорное и культивируемое | 1 | 1 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 3 | 1 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | ||||||||
Примечание. Жирным шрифтом выделены сорта Мироновская 808, Саратовская 90, Оренбургская 105, имеющие блок полипептидов, который может быть связан с повышенной морозостойкостью сортов пшеницы (см. текст ниже).
Рис. 1. Типовые проламиновые спектры запасных белков семян сортов ячменя и пшеницы (слева — 4 зоны полипептидов, справа — 4 зоны и позиции полипептидов по шкале)
Сорт ячменя Оренбургский 17
Сорт пшеницы Пионерская 32
Рис. 2. Некоторые проламиновые спектры изученных сортов ячменя и пшеницы (М — метчик молекулярных масс полипептидов, сорт пшеницы Мироновская 808)
Известно, что зону высокомолекулярных компонентов (ю, у) кодируют сразу три группы генов (A, C, D). При этом рекомбинации затрагивают гены А (ю-полипептиды) и гены В (у- и в-полипептиды), тогда как гены, кодирующие зону низкомолекулярных («лёгких», а-полипептидов) компонентов, одинаковы, в рекомбинациях не участвуют [5]. Поскольку