Оцінка алельного стану гена β-каротингідроксилази1 у ліній кукурудзи (Zea mays L.)
DOI:
https://doi.org/10.47414/np.25.2017.216852Ключові слова:
кукурудза, ген crtRB1, частота алелю, β-каротин, сприятливий алельАнотація
Мета. Проаналізувати поліморфізм 3’-кінця гена crtRB1, який відповідає за підвищений вміст β-каротину в зерні, у ліній кукурудзи селекції ТОВ «Науково-дослідний інститут Аграрного бізнесу».
Методи. Виділення ДНК, полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР), гель-електрофорез.
Результати. Представлені дослідження алельного стану гена crtRB1 за молекулярним маркером до 3’-кінця у 106 нових перспективних ліній кукурудзи. За досліджуваним генетичним маркером виявлено три алелі: алель 1 (543 п.н.), алель 2 (296 п.н.) та алель 3 (296+875 п.н.). Відповідно до електрофоретичного розділення продуктів ампліфікації визначено, що алель 3 представлена продуктами ампліфікації двох розмірів 296 п.н. та 875 п.н. у результаті приєднання прямого та двох зворотних праймерів, алель 2 та алель 1 утворюються внаслідок приєднання прямого та одного зворотного праймера, тому представлені продуктами ампліфікації одного розміру. Частота отриманих внаслідок ПЛР алелів становила: для алеля 1 – 0,19, алеля 2 – 0,36 та алеля 3 – 0,45. Визначено, що наявність алеля 1 розміром 543 п.н. пов’язано із збільшеним вмістом β-каротину в зерні кукурудзи. За результатами досліджень перспективних ліній визначено 20 ліній кукурудзи, які містили алель 543 п.н. (алель 1), 38 – алель 296 п.н. (алель 2) та 48 – алель 296+875 п.н. (алель 3).
Висновки. Проаналізовано алельний стан гена crtRB1 за маркером crtRB1-3’TE. Визначено лінії кукурудзи, які мали сприятливу алель до підвищеного накопичення β-каротину в зерні: RL25, RL35, RL39, RL46, RL47, RL50, RL56, RL63, RL64, RL67, RL73, RL74, RL77, RL83, RL85, RL110, RL111, RL112, RL116 та RL121, які можуть бути використані у подальший селекційній роботі на підвищений вміст β-каротину в зерні кукурудзи.
Посилання
Gallagher, C. E., Matthews, P. D., Li, F., & Wurtzel, E. T. (2004). Gene duplication in the carotenoid biosynthetic pathway preceded evolution of the grasses. Plant Physiol., 135(3), 1776–1783. doi: 10.1104/pp.104.039818
Adeyemo, O., Menkir, A., Melaku, G., & Omidiji, O. (2012). Genetic diversity assessment and relationship among tropicalyellow endosperm maize inbred lines using SSR markers. Maydica, 56(1/2), 43–50.
Tiwari, A., Prasanna, B. M., Hossain, F., & Guruprasad, K. N. (2012). Analysis of genetic variability for kernel carotenoid concentration in selected maize inbred lines. Indian J. Genet. Plant Breed., 72(1), 1–6.
Fu, Z., Chai, Y., Zhou, Y., Yang, X., Warburton, M. L., Xu, S., ... Yan, J. (2013). Natural variation in the sequence of PSY1 and frequency of favorable polymorphisms among tropical and temperate maize germplasm. Theor. Appl. Genet., 126(4), 923–935. doi: 10.1007/s00122-012-2026-0
Zhou, Y., Han, Y., Li, Z., Fu, Y., Fu, Z., Xu, S., ... & Yang, X. (2012). ZmcrtRB3 Encodes a Carotenoid Hydroxylase that Affects the Accumulation of α‐carotene in Maize Kernel. J. Integr. Plant Biol., 54(4), 260–269. doi: 10.1111/j.1744-7909.2012.01106.x
Hwang, T., Ndolo, V. U., Katundu, M., Nyirenda, B., Bezner-Kerr, R., Arntfield, S., & Beta, T. (2016). Provitamin A potential of landrace orange maize variety (Zea mays L.) grown in different geographical locations of central Malawi. Food Chem., 196, 1315–1324. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.10.067
Vignesh, M., Nepolean, T., Hossain, F., Singh, A. K., & Gupta, H. S. (2013). Sequence variation in 3′ UTR region of crtRB1 gene and its effect on β-carotene accumulation in maize kernel. J. Plant Biochem. Biotechnol., 22(4), 401–408. doi: 10.1007/s13562-012-0168-4
Babu, R., Rojas, N. P., Gao, S., Yan, J., & Pixley, K. (2013). Validation of the effects of molecular marker polymorphisms in LcyE and CrtRB1 on provitamin A concentrations for 26 tropical maize populations. Theor. Appl.Genet., 126(2), 389–399. doi: 10.1007/s00122-012-1987-3
Gupta, H. S., Hossain, F., & Muthusamy, V. (2015). Biofortification of maize: An Indian perspective. Indian J. Genet. Plant Breed., 75(1), 1–22. doi: 10.5958/0975-6906.2015.00001.2
Lübberstedt, T., Zein, I., Andersen, J. R., Wenzel, G., Krützfeldt, B., Eder, J., ... Chun, S. (2005). Development and application of functional markers in maize. Euphytica, 146(1–2), 101–108. doi: 10.1007/s10681-005-0892-0
Liu, L., Jeffers, D., Zhang, Y., Ding, M., Chen, W., Kang, M. S., & Fan, X. (2015). Introgression of the crtRB1 gene into quality protein maize inbred lines using molecular markers. Mol. Breed., 35(8), 154. doi: 10.1007/s11032-015-0349-7
Sagare, D. B., Shetti, P., Reddy, S. S., Surender, M., & Pradeep, T. (2015). Identification of β-carotene rich maize inbreds using PCR-based assay for crtRB1-3’TE allele. IJSN, 6(3), 441–443.
Murray, M. G., & Thompson, W. F. (1980). Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Res., 8(19), 4321–4325.
Yan, J., Warburton, M., & Crouch, J. (2011). Association mapping for enhancing maize (Zea mays L.) genetic improvement. Crop Sci., 51(2), 433–449. doi: 10.2135/cropsci2010.04.0233
Xu, Y., Skinner, D. J., Wu, H., Palacios-Rojas, N., Araus, J. L., Yan, J., ... Crouch, J. H. (2009). Advances in maize genomics and their value for enhancing genetic gains from breeding. Int. J. Plant Genomics, 2009, Art. ID 957602. doi: 10.1155/2009/957602
Vignesh, M. (2012). Genetic analysis of provitamin A and marker-assisted breeding for β‑carotene enrichment in maize (PhD thesis). Indian Agricultural Research Institute, New Delhi.
Muthusamy, V., Hossain, F., Thirunavukkarasu, N., Saha, S., & Gupta, H. S. (2015). Allelic variations for lycopene-ε-cyclase and β-carotene hydroxylase genes in maize inbreds and their utilization in β-carotene enrichment programme. Cogent Food & Agriculture, 1(1), 103–141. doi: 10.1080/23311932.2015.1033141
PLoS ONE Staff. (2015). Correction: Development of β-Carotene Rich Maize Hybrids through Marker-Assisted Introgression of β-carotene hydroxylase Allele. PloS ONE, 10(3), e0122130. doi: 10.1371/journal.pone.0122130
