Компонентный состав семян Glycine soja (Fabaceae) на территории Амурской области

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Культурный вид Glycine max (L.) Merr. происходит от дикой сои Glycine soja Sieb. et Zucc., которая является источником многих ценных генов, отсутствующих в генотипе культурной сои, включая стрессоустойчивость к неблагоприятным факторам среды. Изучены компонентный состав семян (содержание белка, масла, аскорбиновой кислоты, каротина, высших жирных кислот), удельная активность и множественные формы ферментов класса оксидоредуктаз и гидролаз у 5-ти образцов Glycine soja коллекции ФГБНУ ФНЦ Всероссийского научно-исследовательского института сои (КА-1413, КА-342, КБл-29, КБл-24 и КБел-72), которые являются уникальными природными банками генов. Семена были собраны в 3 районах Амурской обл. (Архаринском, Благовещенском и Белогорском). Полученные результаты энзиматической активности супероксиддисмутазы, каталазы, пероксидазы, полифенолоксидазы, рибонуклеазы, кислой фосфатазы, эстеразы, амилазы и компонентный состав семян исследуемых образцов, позволили выявить образец дикой сои КА-1413 с высокими биохимическими показателями (содержания белка, олеиновой и линоленовой кислот), низким значением удельной активности полифенолоксидазы и повышенной активностью супероксиддисмутазы, эстеразы и рибонуклеазы. Образец КА-1413 можно рекомендовать для введения в селекцию в качестве источника устойчивых генов, что будет способствовать повышению адаптивного потенциала новых сортов сои. Повышенной гетерогенностью множественных форм в семенах дикой сои обладают супероксиддисмутаза, пероксидаза, РНКаза и эстераза, которые можно использовать как маркеры процесса адаптации к условиям среды.

Об авторах

С. И. Лаврентьева

ФГБНУ ФНЦ “Всероссийский научно-исследовательский институт сои”; ФГБОУ ВО “Благовещенский государственный педагогический университет”,

Автор, ответственный за переписку.
Email: lana.lavrenteva.1984@mail.ru
Россия, г. Благовещенск; Россия, г. Благовещенск

Л. Е. Иваченко

ФГБНУ ФНЦ “Всероссийский научно-исследовательский институт сои”; ФГБОУ ВО “Благовещенский государственный педагогический университет”,

Email: lana.lavrenteva.1984@mail.ru
Россия, г. Благовещенск; Россия, г. Благовещенск

А. А. Блинова

ФГБНУ ФНЦ “Всероссийский научно-исследовательский институт сои”

Email: lana.lavrenteva.1984@mail.ru
Россия, г. Благовещенск

О. Н. Бондаренко

ФГБНУ ФНЦ “Всероссийский научно-исследовательский институт сои”

Email: lana.lavrenteva.1984@mail.ru
Россия, г. Благовещенск

В. А. Кузнецова

ФГБНУ ФИЦ “Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова”

Email: lana.lavrenteva.1984@mail.ru
Россия, г. Владивосток

Список литературы

  1. Kofsky J., Zhang H., Song B.H. 2018. The Untapped Genetic Reservoir: The Past, Current, and Future Applications of the Wild Soybean (Glycine soja). – Front. Plant Sci. 9: 949. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00949
  2. Zhuang Y., Li X., Hu J., Xu R., Zhang D. 2022. Expanding the gene pool for soybean improvement with its wild relatives. – aBIOTECH. 3(2): 115–125. https://doi.org/10.1007/s42994-022-00072-7
  3. Тучкова Т.П., Душко О.С. 2016. Изучение хозяйственно ценных признаков у диких форм сои в Приамурье. – Дальневосточный аграрный вестник. 4(40): 80–85. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30682421
  4. Ала А.Я. 2000. Изучение коллекции дикой сои по хозяйственно ценным и морфологическим признакам. – Вопросы биологии и технологии возделывания сои на Дальнем Востоке России. Благовещенск. С. 26–31.
  5. Nawaz M.A., Yang S.H., Rehman H.M., Baloch F.S., Lee J.D., Park J.H., Chung G. 2017. Genetic diversity and population structure of Korean wild soybean (Glycine soja Sieb. and Zucc.) inferred from microsatellite markers. – Biochem.Sys. Ecol. 71: 87–96. https://doi.org/10.1016/j.bse.2017.02.002
  6. Недолужко А.В. 2008. Исследование генетической структуры популяций дикой сои, как элемент изучения биобезопасности генетически модифицированных растений в центрах происхождения и разнообразия вида: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М. 26 с.
  7. Козак М.Ф. 2004. Вопросы эволюционной морфологии и цитогенетики сои. Астрахань. 166 с. https://science.asu.edu.ru/index.php/files/download/3646
  8. Тихонов А.В., Мартынов В.В., Дорохов Д.Б. 2011. Изучение взаимовлияния субпопуляций дикой сои (Glycine soja) в долине реки Цукановки на юге Дальнего Востока России. – Цитологія і генетика. 45(4): 16–22. https://doi.org/10.3103/S0095452711040116
  9. Nawaz M.A., Yang S.H., Chung G. 2018. Wild Soybeans: An Opportunistic Resource for Soybean Improvement. – In: Rediscovery of Landraces as a Resource for the Future. InTech. https://doi.org/10.5772/intechopen.74973
  10. Xavier A., Jarquin A.D., Howard R., Ramasubramanian V., Specht J.E., Graef G.L., Beavis W.D., Diers B.W., Song Q., Cregan P.B., Nelson R., Mian R., Shannon J.G., McHale L., Wang D., Schapaugh W., Lorenz A.J., Xu S., Muir W.M., Rainey M. 2018. Genome-Wide analysis of grain yield stability and environmental interactions in a multiparental soybean population. – G3: Genes Genomes Genetics. 8(2): 519–529. https://doi.org/10.1534/g3.117.300300
  11. Zhou Z., Jiang Y., Wang Z., Gou Z., Lyu J., Li W., Yu Y., Shu L., Zhao Y., Ma Y., Fang C., Shen Y., Liu T., Li C., Li Q., Wu M., Wang M., Wu Y., Dong Y., Wan W., Wang X., Ding Z., Gao Y., Xiang H., Zhu B., Lee S.H., Wang W., Tian X. 2015. Resequencing 302 wild and cultivated accessions identifies genes related to domestication and improvement in soybean. – Nature Biotechnology. 33(4): 408–415. https://doi.org/10.1038/nbt.3096
  12. Hyten D.L., Song Q., Zhu Y., Choi I.Y., Nelson R.L., Costa J.M., Specht J.E., Shoemaker R.C., Cregan P.B. 2006. Impacts of genetic bottlenecks on soybean genome diversity. – PNAS. 103(45): 16666–16671. https://doi.org/10.1073/pnas.0604379103
  13. Ала А.Я. 2001. Использование генофонда дикой и культурной сои в генетико-селекционных исследованиях. – В сб.: Генетические ресурсы культурных растений: Мат. межд. научн. конф. Санкт-Петербург. С. 195–196.
  14. Ала B.C. 2006. Передача наследственной информации от родителей к потомкам у межвидовых гибридов сои G. max × G. soja. – В сб.: Научное обеспечение соеводства Дальнего Востока и Сибири: сб. науч. трудов. Благовещенск. С. 35–41. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36293445
  15. Козак М.Ф. 2018. Результаты исследований гибридов культурной и дикорастущей сои. Естественные науки. 1(62): 7–27.
  16. Минькач Т.В., Селихова О.А. 2019. Селекционно-генетический анализ межвидовых гибридов сои первого поколения. – Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 8(178): 48–54. http://vestnik.asau.ru/index.php/vestnik/article/view/830/817
  17. Калицкая Н.Г., Синеговская В.Т., Кобозева Т.П. 2021. Оценка межвидовых и внутривидовых гибридов сои первого поколения. – Вестник российской сельскохозяйственной науки. 6: 4–7. https://doi.org/10.30850/vrsn/2021/6/4-7
  18. Chen Q., Wang X., Yuan X., Shi J., Zhang C., Yan N., Jing C. 2021. Comparison of phenolic and flavonoid compound profiles and antioxidant and α-glucosidase inhibition properties of cultivated soybean (Glycine max) and wild soybean (Glycine soja). – Plants. 10(4): 813. https://doi.org/10.3390/plants10040813
  19. Li Y.H., Li W., Zhang C., Yang L., Chang R.Z., Gaut B.S., Qiu L.J. 2010. Genetic diversity in domesticated soybean (Glycine max) and its wild progenitor (Glycine soja) for simple sequence repeat and single-nucleotide polymorphism loci. – New Phytol. 188(1): 242–253. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2010.03344.x
  20. Ала А.Я., Ала В.С., Тучкова Т.П., Ван Лан. 2009. Характеристика генофонда дикой и культурной сои рода Clycine Willd. – Состояние и перспективы научного обеспечения АПК Дальнего Востока. С. 65–71.
  21. Иваченко Л.Е., Коничев А.С. 2016. Роль биологически активных веществ сои в адаптации к условиям выращивания. М. 154 с.
  22. Kambhampati S., Aznar-Moreno J.A., Hostetler C., Caso T., Bailey S.R., Hubbard A.H., Durrett T.P., Allen D.K. 2020. On the Inverse Correlation of Protein and Oil: Examining the Effects of Altered Central Carbon Metabolism on Seed Composition Using Soybean Fast Neutron Mutants. – Metabolites. 10(1): 18. https://doi.org/10.3390/metabo10010018
  23. Asekova S., Chae J.H., Ha B.K., Dhakal K.H., Chung G., Shannon J.G., Lee J.D. 2014. Stability of elevated α-linolenic acid derived from wild soybean (Glycine soja Sieb. & Zucc.) across environments. – Euphytica. 195(3): 409–418. https://doi.org/10.1007/s10681-013-1004-1
  24. Иваченко Л.Е., Селихова О.А., Ала А.Я., Ала В.С. 2011. Влияние погодных условий выращивания на биохимический состав семян и морфологические показатели дикорастущей сои. – Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 4(158): 67–72. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20598576
  25. Lavrent’yeva S.I., Ivachenko L.Y., Golokhvast K.S., Nawaz M.A. 2019. Ribonuclease activity of Glycine max and Glycine soja sprouts as a marker adaptation to copper sulphate and zinc sulphate toxicity. – Biochemical Systematics and Ecology. 83: 66–70. https://doi.org/10.1016/j.bse.2019.01.007
  26. Chang Y., Zhang J., Bao G., Yan B., Qu Y., Zhang M., Tang W. 2020. Physiological Responses of Highland Barley Seedlings to NaCl, Drought, and Freeze-Thaw Stress. – Journal of Plant Growth Regulation. 40(1): 154–161. https://doi.org/10.1007/s00344-020-10085-5
  27. Chaudhary J., Deshmukh R., Mir Z.A., Bhat J.A. 2019. Metabolomics: An Emerging Technology for Soybean Improvement. – In: Biotechnology Products in Everyday Life. EcoProduction. Springer. P. 175–186. https://doi.org/10.1007/978-3-319-92399-4_12
  28. Шарова Е.И., Медведев С.С., Демидчик В.В. 2020. Аскорбат в апопласте: метаболизм и функции. – Физиология растений. 67(2): 115–129. https://doi.org/10.31857/S0015330320020153
  29. Маханова Р.С. 2011. К вопросу изучения перекисного окисления липидов. – Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 1(29): 231–234. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15613202
  30. Тютяев Е.В. 2015. Состояние фотосинтетических пигментов в листьях инбредных линий и гибридов кукурузы. – Физиология растений и генетика. 47(2): 147–159.
  31. Хайрулина Т.П., Семенова Е.А. 2013. Действие температурного и водного стрессоров на содержание низкомолекулярных антиоксидантов в семенах сои. – Вестник КрасГАУ. 2(77): 22–26. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18964545
  32. Колесникова М.В. 2018. Активность ферментов полифенолоксидазы и пероксидазы под влиянием совместной запашки соломы озимой пшеницы и штамма Нumicola fuscoatra ВНИИСС 016. – Научный альманах. 4–3(42): 200–204. http://ucom.ru/doc/na.2018.04.03.200.pdf
  33. Xin J., Zhao X.H., Tan Q.L., Sun X.C., Zhao Y.Y., Hu C.X. 2019. Effects of cadmium exposure on the growth, photosynthesis, and antioxidant defense system in two radish (Raphanus sativus L.) cultivars. – Photosynthetica. 57(4): 967–973. https://doi.org/10.32615/ps.2019.076
  34. Никерова К.М., Галибина Н.А., Мощенская Ю.Л., Новицкая Л.Л., Подгорная М.Н., Софронова И.Н. 2018. Ферменты антиоксидантной системы – индикаторы разных сценариев ксилогенеза: в раннем онтогенезе и во взрослом состоянии (на примере Betula pendula Roth). – Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 6: 68–80. https://doi.org/10.17076/eb787
  35. Kawano T. 2003. Roles of the reactive oxygen species-generating peroxidase reactions in plant defense and growth induction. – Plant cell reports. 21(9): 829–837. https://doi.org/10.1007/s00299-003-0591-z
  36. Луцкий Е.О., Сундырева М.А., Хаблюк В.В. 2019. Влияние водного и температурного стресса на активность антиоксидантных ферментов винограда. – Плодоводство и виноградарство Юга России. 56(02): 110–121. https://doi.org/10.30679/2219-5335-2019-2-56-110-121
  37. Jumrani K., Bhatia V.S. 2019. Interactive effect of temperature and water stress on physiological and biochemical processes in soybean. – Physiol. Mol. Biol. Plants. 25(3): 667–681. https://doi.org/10.1007/s12298-019-00657-5
  38. Li Z., Kitov P.I., Kitova E.N., Mozenah F., Rodrigues E., Chapla D.G., Moremen K.W., Macauley M.S., Klassen J.S. 2020. CUPRA-ZYME: An Assay for Measuring Carbohydrate-Active Enzyme Activities, Pathways, and Substrate Specificities. – Anal. Chem. 92(4): 3228–3236. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.9b05007
  39. Zhou Q., Xiao Q., Zhang Y., Wang X., Xiao Y., Shi D. 2019. Pig liver esterases PLE1 and PLE6: heterologous expression, hydrolysis of common antibiotics and pharmacological consequences. – Scientific reports. 9: 15564. https://doi.org/10.1038/s41598-019-51580-4
  40. Конарев В.Г. 1983. Белки растений как генетические маркеры. М. 320 с.
  41. Глазко В.И. 2000. Генетически детерминированный полиморфизм ферментов у некоторых сортов сои (Glycine max) и дикой сои (Glycine soja). – Цитология и генетика. 34(2): 83–90.
  42. Коничев А.С., Попов А.П., Цветков И.Л., Филков П.В. 2005. Ферменты как биохимические маркеры загрязнения воды. – Приложение к Вестнику МГОУ. Серия “Естественные науки”. География, экология, экономика: актуальные проблемы науки и образования. М. С. 151–153.
  43. Мухина Ж.М., Дубина Е.В. 2011. Молекулярные маркеры и их использование в селекционно-генетических исследованиях. – Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 66(02): 97–107. http://ej.kubagro.ru/2011/02/pdf/09.pdf
  44. Sharma A., Tripathi M.K., Tiwari S., Gupta N., Tripathi N., Mishra N. 2021. Evaluation of Soybean (Glycine max L.) Genotypes on the Basis of Biochemical Contents and Anti-oxidant Enzyme Activities. – Legume Res. – An International Journal. 44(12): 1419–1429. https://doi.org/10.18805/LR-4678
  45. Mohan M., Nair S., Bhagwat A., Krishna T.G., Yano M., Bhatia C., Sasaki T. 1997. Genome mapping, molecular markers and marker-assisted selection in crop plants. – Molecular Breeding. 3(2): 87–103. https://doi.org/10.1023/A:1009651919792
  46. Иваченко Л.Е. 2011. Ферменты как маркеры адаптации сои к условиям выращивания. Благовещенск. 192 с.
  47. Samadi N., Saeidi-sar S., Abbaspour H., Masoudian N. 2020. Measuring Genes Expression Involved in Enzymatic Defense and ABA Biosynthesis in Solanum lycopersicum L. (Red Cloud Cultivar) under Cold Stress. – Russian Journal of Plant Physiology. 67(1): 131–138. https://doi.org/10.1134/S1021443720010173
  48. Castañeda-Álvarez N.P., Khoury C.K., Achicanoy H.A., Bernau V., Dempewolf H., Eastwood R.J., Guarino L., Harker R.H., Jarvis A., Maxted N., Müller J.V., Ramirez-Villegas J., Sosa C.C., Struik P.C., Vincent H., Toll J. 2016. Global conservation priorities for crop wild relatives. – Nature plants. 2: Article ID 16022. https://doi.org/10.1038/nplants.2016.22
  49. Бондаренко О.Н., Блинова А.А., Иваченко Л.Е., Лаврентьева С.И. 2022. Подбор микросателлитных локусов ДНК для создания молекулярно-генетических паспортов диких форм и сортов сои амурской селекции. – Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2(222): 37–48. https://doi.org/10.37102/0869-7698_2022_222_02_3
  50. Система земледелия Амурской области: производственно-практический справочник. 2016. Благовещенск. 570 с.
  51. Рогожин В.В., Рогожина Т.В. 2016. Практикум по биохимии сельскохозяйственной продукции: учеб. пособие для вузов. СПб. 480 с.
  52. Коробко В.В., Касаткин М.Ю. 2017. Физиология растений: большой практикум. Саратов. 120 с.
  53. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L., Randall R.J. 1951. Protein measurement with the Folin phenol reagent. – J. Biol. Chem. 193(1): 265–275. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)52451-6
  54. Плешков Б.П. 1985. Практикум по биохимии растений. М. 175 с.
  55. Ермаков А.И. 1987. Методы биохимического исследования растений. Л. 430 с.
  56. Иваченко Л.Е., Кашина В.А., Маскальцова Е.С., Разанцвей В.И., Стасюк Е.М., Трофимцова И.А. 2008. Методы изучения полиморфизма ферментов сои: учебное пособие. Благовещенск. 142 с.
  57. Стручкова И.В., Кальясова Е.А. 2012. Теоретические и практические основы проведения электрофореза белков в полиакриламидном геле: Электронное учебно-методическое пособие. Нижний Новгород. 60 с. http://www.unn.ru/pages/e-library/methodmaterial/files/Struchkova_Kalyasova.pdf
  58. Левитес Е.В. 1986. Генетика изоферментов растений. Новосибирск. 145 с.
  59. Wendel J.F., Weeden N.F. 1989. Visualization and Interpretation of Plant Isozymes. – In Isozymes in Plant Biology. Springer. P. 5–45. https://doi.org/10.1007/978-94-009-1840-5_2
  60. Сибгатуллина Г.В., Хаертдинова Л.Р., Гумерова Е.А., Акулов А.Н., Костюкова Ю.А., Никонорова Н.А., Румянцева Н.И. 2011. Методы определения редокс-статуса культивируемых клеток растений: учебно-методическое пособие. Казань. 61 с.
  61. Лаврентьева С.И., Якименко М.В. 2013. Влияние агроэкологических условий выращивания на рибонуклеазную активность сои. Благовещенск. 128 с.
  62. Кочетов Г.А. 1980. Практическое руководство по энзимологии. Учебное пособие для студентов биологических специальностей вузов. М. 272 с.
  63. Xu W., Zhang N., Zhang Z., Jing P. 2019. Effects of dietary cyanidin-3-diglucoside-5-glucoside complexes with rutin/Mg(II) against H2O2-induced cellular oxidative stress. – Food research international. 126: Article ID. 108591. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2019.108591
  64. Розова М.А., Зиборов А.И. 2016. Корреляционные связи урожайности яровой твердой пшеницы с элементами ее структуры в зависимости от уровня продуктивности генотипов и погодных условий в Приобской лесостепи Алтайского края. – Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2(136): 44–49. https://www.asau.ru/files/vestnik/2016/2/044-049.pdf
  65. Akond M., Liu S., Boney M., Kantartzi S.K., Meksem K., Bellaloui N., Lightfoot D.A., Kassem M.A. 2014. Identification of Quantitative Trait Loci (QTL) Underlying Protein, Oil, and Five Major Fatty Acids’ Contents in Soybean. – Am. J. Pant Sci. 5(1): 158–167. https://doi.org/10.4236/ajps.2014.51021
  66. Ohlrogge J.B., Browse J. 1995. Lipid biosynthesis. – The Plant Cell. 7(7): 957–970. https://doi.org/10.1105/tpc.7.7.957
  67. Takagi Y., Hossain A.M., Yanagita T., Kusaba S. 1989. High linolenic acid mutant in soybean induced by X-ray irradiation. – Jpn. J. Breed. 39(4): 403–409. https://doi.org/10.1270/jsbbs1951.39.403
  68. Сангаев С.С. 2010. Изучение роли экстраклеточных рибонуклеаз на модели трансгенных растений табака (Nicotiana tabacum L.): Автореф. дис. … канд. биол. наук. Новосибирск. 16 с. https://www.dissercat.com/content/izuchenie-roli-ekstrakletochnykh-ribonukleaz-na-modeli-transgennykh-rastenii-tabaka

Дополнительные файлы


© С.И. Лаврентьева, Л.Е. Иваченко, А.А. Блинова, О.Н. Бондаренко, В.А. Кузнецова, 2023