Успехи современной биологии, 2021, T. 141, № 6, стр. 611-621

ВВЕДЕНИЕ

Хлебопекарные качества зерна являются важнейшими хозяйственно-ценными признаками мягкой пшеницы и зависят от функционирования большого числа генов. Геном мягкой пшеницы, несмотря на то, что это одна из самых востребованных продовольственных культур, до сих пор остается малоизученным. Трудоемкость геномных исследований мягкой пшеницы обусловлена сложностью ее генома, состоящего из геномов трех разных организмов (BBAADD). Аллогексаплоидный геном пшеницы образован в ходе естественной гибридизации трех геномов близкородственных видов трибы пшенициевых Triticeae. Triticum urartu Thum. – донор субгенома А; Aegilops tauschii Coss. – донор субгенома D. Наиболее вероятным донором субгенома B является Aegilops speltoides Tausch (Marcussen et al., 2014). Таким образом, доноры субгеномов A, B и D – родственные виды, что обусловливает присутствие большинства генов в геноме мягкой пшеницы в виде так называемых гомеологичных копий. Многокопийность генов, большой размер и сложная организация генома пшеницы значительно затрудняют как полногеномное секвенирование, так и идентификацию нуклеотидных последовательностей отдельных генов. На настоящий момент большинство работ по исследованию генома пшеницы посвящены функциональному описанию секвенированных нуклеотидных последовательностей, составлению физических и генетических карт хромосом диплоидных и полиплоидных видов пшениц, изучению филогенетики и составлению родословных (Yan et al., 2000; Zhang et al., 2004; Zimin et al., 2017). Как результат, аннотированы многие важнейшие гены пшеницы, в том числе потенциально вовлеченные в реализацию хлебопекарных качеств; в целом накоплен большой объем знаний по данной тематике. Известно, что наибольший вклад в обеспечение высоких хлебопекарных качеств зерна мягкой пшеницы вносят гены белков клейковины – глиадинов и глютенинов (Чеботарь и др., 2012; Обухова, Шумный, 2018; Wang et al., 2017). Наряду с генами запасных белков немаловажными являются гены, определяющие качественный состав крахмала. Проведено множество исследовательских работ, в которых выявлены различные аллельные состояния генов waxy, определяющих качество крахмала (Guzmán, Alvarez, 2012; Yamamori, Guzmán, 2013; Ayala et al., 2015). Вместе с тем, обзорные работы, охватывающие весь объем имеющихся в настоящее время знаний по генам waxy, отсутствуют. Имеется лишь одна работа 2016 г. (Guzmán, Alvarez, 2016). Но с тех пор уже было получено множество новых результатов в этой области. Поэтому главной целью обзора стала систематизация накопленных знаний по генам waxy, а также описание известных функциональных SNP-маркеров генов waxy разных субгеномов.

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ СВОЙСТВ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

Для успешной маркер-ориентированной селекции мягкой пшеницы по хлебопекарным качествам необходимы знания о соответствующих генах, аллелях и мутациях в генах. В обеспечении хлебопекарных качеств зерна мягкой пшеницы среди множества факторов наибольшее значение имеют гены белкового компонента (гены gli-1, gli-2, glu-1, glu-3 и др.), гены углеводного компонента (waxy-гены и др.) и гены комплекса ферментов амилаз (гены α-amy-1, α-amy-2, β-amy-1, β-amy-2 и др.) (табл. 1).

Клейковина белкового компонента состоит в основном из двух белков – глиадина и глютенина. Деление на эти группы основано на их способности растворяться в спирте (Gupta, Shepherd, 1990): глиадины – спирторастворимые соединения, простые, мономерные белки с молекулярной массой 30–78 кДа; глютенины – не растворимые в спирте высокомолекулярные белки с массой до нескольких десятков миллионов дальтон (D’Ovidio, Masci, 2004). Глиадины подразделяют на α-, β-, γ- и ω-глиадины в соответствии с их электрофоретической подвижностью, глютенины – на высокомолекулярные HMW (high molecular weight) и низкомолекулярные LMW (low molecular weight) (Shewry, Halford, 2002). Глиадины кодируются мультигенным семейством генов в трех гомологичных локусах хромосомы 1 – gli-A1, gli-B1, gli-D1 и хромосомы 6 – gli-A2, gli-B2, gli-D2 (Ozuna et al., 2015). Гены глютенинов располагаются на хромосомах первой гомеологичной группы. При этом гены высокомолекулярных глютенинов обозначаются как glu-1 (glu-A1, glu-B1, glu-D1), а гены низкомолекулярных – как glu-3 (glu-A3, glu-B3, glu-D3) (Zhang et al., 2004). Для генов глиадинов и глютенинов характерны аллели, определяющие высокие и низкие показатели продуктивности, качества зерна, адаптивного потенциала (Кoнaрев и др., 2000).

Крахмал – базовая составляющая углеводного компонента – состоит из амилозы и амилопектина, соотношение которых в составе зерна влияет на хлебопекарные качества муки. Ключевой фермент синтеза амилозы эндосперма – гранулосвязанная крахмальная синтаза GBSS (granule-bound starch synthase) – кодируется генами, получившими название waxy. Аллогексаплоидная природа мягкой пшеницы обусловливает наличие трех изоформ waxy-белка (wx-A1, wx-B1, wx-D1) (Nakamura et al., 1993). Данные изоформы кодируются гомеологичными генами wx-A1, wx-B1, wx-D1, расположенными на коротком плече седьмой хромосомы субгенома А (7AS), на длинном плече четвертой хромосомы субгенома А (4AL) и на коротком плече седьмой хромосомы субгенома D (7DS) соответственно (Nakamura et al., 1993, 1995). Гены wx-A1, wx-B1, wx-D1 имеют аллели, кодирующие функционально активные wx-белки, и нуль-аллели, блокирующие синтез wx-белка (Delwiche, Graybosch, 2002). Крахмал waxy-мутантных пшениц, имеющих нуль-аллели по всем трем waxy-генам, полностью состоит из амилопектина.

Для этих мутантных растений характерно снижение показателя качества хлеба – числа падения, или индекса Хагберга, а также чрезмерная повреждаемость крахмальных гранул, что приводит к снижению выхода муки при размоле (Yasui et al., 1997).

Амилолитические ферменты относят к группе белков с высокой степенью полиморфизма. Известно, что α-амилаза контролируется локусами, расположенными в шести и семи хромосомах всех гомеологичных групп (Mrva, Mares, 1999). При этом гены, находящиеся в шести хромосомах соответствующих геномов, обозначают символами α-amy-A1, α-amy-B1, α-amy-D1, а локусы семи хромосом – α-amy-A2, α-amy-B2, α-amy-D2 (Gale et al., 1983). Синтез β-амилазы кодируется тремя локусами (Рыбалка, Созинов, 1980), которые отнесены в две группы и обозначены как β-amy-1 и β-amy-2. Локус β-amy-1 расположен в хромосомах 4А (β-amy-А1) и 4D (β-amy-D1); локус β-amy-2 – в хромосоме 5А (β-amy-А2). Для каждого локуса идентифицированы по несколько аллелей (Ainsworth et al., 1983).

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ АЛЛЕЛИ waxy-ГЕНОВ

Качество крахмала, фракция которого составляет около 70% от общего количества сухого вещества зерна, определяется соотношением амилозы и амилопектина – двух его основных макромолекул. Присутствие полимеров в пшенице варьирует в пределах: 22–35% для амилозы и 68–75% для амилопектина. Крахмал синтезируется внутри амилопласта и хранится в гранулах, в которых обнаружено несколько белков, называемых белками крахмальных гранул SGP (starch granule protein). Было описано десять SGP: пять поверхностных SGP с молекулярной массой 5–30 кДа и пять интегральных SGP с молекулярной массой 59–149 кДа (Schofield, Greenwell, 1987). Основные ферменты синтеза крахмала относятся ко второй группе: гранулосвязанная крахмальная синтаза I (GBSSI, или waxy), крахмальная синтаза I (SSI, или SGP-3), крахмальная синтаза II (SSII, или SGP-1) и фермент, разветвляющий крахмал I (SBEI, starch-branching enzymes, или SGP-2). В синтезе амилопектина задействованы, по меньшей мере, три крахмал-синтазы (SSI, SSII, SSIII), несколько ферментов, увеличивающих и уменьшающих ветвление. Напротив, синтез амилозы в эндосперме пшеницы осуществляется только с помощью GBSSI, или waxy-белка, что продемонстрировано при создании первых не содержащих амилозу форм пшениц (waxy-пшениц), или содержащих ее в очень низких количествах (менее 3%) (Nakamura et al., 1995). Первое исследование гена waxy проведено на кукурузе, в которой обнаружены его нуль-аллели, произошедшие из-за вставки мобильных генетических элементов внутрь гена (Shure et al., 1983). Позднее исследованы гены waxy других видов культурных растений: ячменя (Rohde et al., 1988), картофеля (Visser et al., 1989), гороха посевного (Dry et al., 1992). В первых исследованиях данного гена у пшеницы (Clark et al., 1991) определена последовательность кДНК waxy-гена, однако принадлежность изученного гена к определенному субгеному T. аestivum в то время не была установлена. Позднее удалось осуществить дифференциацию и характеристику трех waxy-генов (Murai et al., 1999), сходство нуклеотидных последовательностей между тремя гомеологичными генами wx-A1, wx-B1 и wx-D1 составило 95.6–96.3%, каждый из этих генов состоит из 12 экзонов и 11 интронов (Yan et al., 2000). Каждый из waxy-генов имеет несколько аллелей: аллель (а), кодирующий синтез активного белка waxy; нуль-аллель (b), при котором синтез функционального белка waxy отсутствует; аллели, кодирующие наработку белков waxy с разной степенью ферментативной активности. В табл. 2 приведен перечень наиболее известных аллелей генов waxy, праймеры и рестриктазы для их идентификации на основе SNP-маркеров.

При наличии мутации waxy в одном из гомеологичных генов, оставшиеся функциональные гены частично компенсируют дисфункцию мутантного нулевого аллеля. Хотя waxy-нулевые аллели вызывают относительно небольшое снижение амилозы крахмала (при наличии одного нуль-аллеля waxy-гена доля амилозы в составе крахмала снижается до 22.2–23.6%, при наличии двух нуль-аллелей – до 17.0–18.5%), их наличие приводит к заметным различиям в степени набухания крахмальных гранул и склеивания крахмала и к изменениям других физических и реологических свойств (Graybosch, 1998; Morris et al., 2020).

К настоящему времени наибольшее количество аллелей найдено для гена wx-A1 (табл. 2). За аллель дикого типа принят аллель wx-A1a, который кодирует синтез функционально активного waxy-белка. Нуль-аллель wx-A1b содержит делецию 23 п.н. в первом экзон-интронном переходе (Vrinten et al., 1999) и приводит к отсутствию белка wx-A1. Для идентификации аллелей wx-A1a и wx-A1b часто используют пару праймеров, подбирая один из праймеров таким образом, чтобы он был комплементарен делетированному участку и не отжигался на матричной ДНК. В результате, в случае аллеля wx-A1a целевой продукт ПЦР нарабатывается, а в случае аллеля wx-A1b – отсутствует. В популяциях мексиканских сортов хлебной пшеницы был выявлен еще один нуль-аллель гена wx-А1, при котором имеется делеция 738 п.н. Данный аллель был каталогизирован с предварительным названием wx-A1o (Guzmán et al., 2015). Приведенная в табл. 2 пара праймеров для выявления аллеля wx-A1o способна образовывать продукты реакции двух размеров: ампликон размером 709 п.н. соответствует искомому аллелю wx-A1o, ампликон размером 1447 п.н. – аллелю дикого типа wx-A1а. В исследованиях, проводимых на популяциях турецкой хлебной пшеницы, обнаружено наличие вставки из 173 п.н. в четвертом экзоне гена wx-A1. Данная вставка приводит к нарушению рамки считывания, генерирует преждевременный стоп-кодон и, вероятно, приводит к образованию усеченного белка. Этот аллель известен как wx-A1f (Saito et al., 2004). Аллель, каталогизированный как wx-A1h, обнаружен в геноме твердой пшеницы Triticum durum. Он приводит к отсутствию белка wx-A1 и связан с делецией одного нуклеотида, которая приводит к сдвигу рамки считывания и появлению преждевременного стоп-кодона (Vanzetti et al., 2010). Идентификация аллеля wx-A1h возможна с использованием пары праймеров Wx-A2L/Wx-A2R (табл. 2). В ходе ПЦР образуются ампликоны размером 489 п.н., что характерно как для аллеля wx-A1h, так и для аллеля wx-A1а. Точное выявление аллеля возможно посредством обработки рестриктазой Sau96I: аллель wx-A1h не расщепляется данной рестриктазой, в случае аллеля wx-A1а образуются фрагменты размером 252 и 238 п.н. Описанные аллели wx-A1b, wx-A1f, wx-A1h и wx-A1o являются нуль-аллелями, приводящими к отсутствию waxy-белка.

В случае аллелей wx-A1b, wx-A1h и wx-A1o это связано с делецией участка гена, в случае аллеля wx-A1f – со вставкой нуклеотидной последовательности. Данная вставка имеет характеристики мобильных генетических элементов, которые могут повлиять на посттранскрипционное созревание генов и, следовательно, на их экспрессию (Cai et al., 1998). Описан (Caballero et al., 2008) аллель гена wx-A1 с пониженной экспрессией и низким уровнем белка wx-A1, каталогизированный как wx-A1g и имеющий вставку длиной 160 п.н. Выявление данного аллеля возможно с использованием праймеров wx-A1 DiagF/wx-A1 DiagR с последующей обработкой рестриктазой ApoI (табл. 2). Фенотипическое проявление данного аллеля выражается в уменьшении конечного количества белка wx-A1 в зерне. Предполагается, что вставка влияет на созревание первичных транс-криптов из-за абберантного сплайсинга. Относительно недавно охарактеризованный аллель wx-А1i также связан с наличием транспонируемых элементов. Однако необходимо отметить, что в случае этого аллеля вставка длиной 376 п.н. находится в 3'-нетранслируемой области и, возможно, приводит к снижению экспрессии гена wx-А1. Пара праймеров 3'FR2/3'FR1 для идентификации аллеля wx-А1i дает продукты ПЦР двух размеров, включая как искомую аллель, так и wx-А1а (табл. 2). Аллель wx-A1c характеризуется наличием двух SNP: первая SNP – в положении 1804 восьмого экзона, вторая SNP – в позиции 2042 девятого экзона. Данные изменения могут быть связаны с пониженной ферментативной активностью белка wx-А1 (Yamamori, Guzmán, 2013). Выявление аллеля wx-А1с также возможно с помощью рестриктазного анализа при помощи фермента BseRI: в случае искомого аллеля wx-А1с образуются 4 фрагмента (291, 395, 166, 187), а в случае аллеля wx-А1а – 5 фрагментов (291, 343, 52, 166 и 187 п.н.). Аллель wx-A1d несет SNP в позиции 1848 восьмого экзона. Предварительные исследования прогнозируют небольшое воздействие аллеля wx-A1d на содержание амилозы в зерне. В аллеле wx-A1e обнаружены четыре SNP в составе 5, 8, 9 и 12 экзонов. Среди них только одна (в позиции 2123 девятого экзона) приводит к замене глутаминовой кислоты на лизин в последовательности белка (Yamamori, Guzmán, 2013). Выявление данного аллеля возможно с помощью праймеров Wx-7A-F2/Wx-7A-R2a и рестриктазы TaqI (табл. 2): ампликон расщепляется на 7 фрагментов в случае аллеля wx-A1e (120, 48, 9, 138, 390, 74, 259) и на 8 фрагментов в случае аллеля wx-A1а (120, 48, 9, 138, 390, 74, 160, 99 п.н.). Четыре SNP обнаружены в аллеле wx-A1j, два из них вызвали изменения в аминокислотной последовательности белка: SNP в положении 482 третьего экзона приводит к замене глутаминовой кислоты на лизин, SNP в положении 2042 девятого экзона идентичен SNP в аллеле wx-A1c (замена триптофана в положении 453 на аргинин). Предварительные исследования показали, что содержание амилозы в образцах с аллелем wx-A1j сходно с содержанием амилозы в диком типе (Yamamori, Yamamoto, 2011). Кроме идентифицированных, охарактеризованных и каталогизированных аллелей гена wx-A1 имеются ряд известных и описанных, но не каталогизированных аллелей, приводящих к отсутствию белка или выработке белка со сниженной ферментативной активностью. Таким образом, из описанных и каталогизированных аллельных вариантов гена wx-A1 максимальное количество амилозы в зерне содержится в растениях дикого типа, то есть с генотипом wx-A1а; в растениях с нуль-аллельными генотипами wx-A1b, wx-A1f, wx-A1h, wx-A1o белок wx-A1 отсутствует; снижение количества белка наблюдается в растениях с генотипами wx-A1с, wx-A1е, wx-A1g, wx-A1i; небольшое воздействие на количество амилозы в зерне имеют аллели wx‑A1d, wx-A1j. Итак, приблизительное содержание амилозы в зернах растений с разными генотипами выглядит следующим образом: wx-A1е (2.9% = = wx-A1b) < < wx-A1i (8.0%) < wx-A1с (16.8%) < wx-A1j (22.6% = wx-A1а) (Yamamori, Guzmán, 2013).

Для гена wx-B1 охарактеризовано небольшое количество аллелей (табл. 2). В целом, необходимо отметить, что в настоящее время данные по этому гену только пополняются, и классификация его аллельных вариантов находится на начальной стадии формирования. Однако, несмотря на это, имеется мнение, что ген wx-B1 оказывает большее влияние на содержание амилозы, чем два других гомеологичных гена waxy (Yamamori, Quynh, 2000). Аллель wx-B1а этого гена принят за дикий тип, при котором показана наработка максимального количества амилозы в зерне. В нуль-аллеле wx-B1b произошла делеция всего кодирующего участка, и, как следствие, в зернах растений с генотипом wx-B1b отсутствует белок wx-В1 (Vrinten et al., 1999). Для аллеля wx-B1c известно, что он содержит четыре SNP в 3, 9 и 10 экзонах. Аллель wx-B1d характеризуется делецией трех нуклеотидов в восьмом экзоне, в результате которой происходит делеция одной аминокислоты в последовательности белка wx-В1 (Yamamori, 2009). Аллели wx-B1e и wx-B1h содержат по несколько SNP в экзонах и интронах и одну аминокислотную замену в последовательности белка (Guzmán et al., 2011). Аллель wx-B1e связан с более высоким содержанием амилозы в грануле крахмала (Nieto-Taladriz et al., 2000; Ortega et al., 2015). Его идентификация возможна посредством амплификации праймерами Wx-B1L/Wx-B1R (табл. 2). Аллель wx-B1g характеризуется некоторым снижением содержания амилозы, выявление которого возможно с помощью пары праймеров Wx-VT1F/WxVTR и рестриктазы BglII (табл. 2). Аллели wx-B1i и wx-B1j также имеют по несколько SNP в экзонах и интронах и приводят к заменам двух (аллель wx-B1i) и одной (аллель wx-B1j) аминокислоты в составе белка wx-В1 (Guzmán, Alvarez, 2012). Обнаружены также нуль-аллели wx-B1k, wx-B1l и wx-B1m, которые, в отличие от аллеля wx‑B1b, имеют делеции не полноразмерного гена, а нескольких нуклеотидов (Ayala et al., 2015; Guzmán et al., 2015). Идентификация аллеля wx-B1k возможна с помощью пары праймеров BDFL/BRD (табл. 2). При этом образуются продукты реакции разных размеров: 425 п.н. для аллеля дикого типа субгенома В (wx-B1а), 455 п.н. для субгенома А (wx-А1) и 497 п.н. для субгенома D (wx-D1). Искомый аллель wx-B1k имеет более низкую подвижность, чем wx-B1а. Аллель wx-B1m выявляется с использованием праймеров Wx-1Fw/ Wx-1.3Rv (табл. 2). При этом также образуется несколько продуктов реакции: 492 п.н. (wx-B1а), 480 п.н. (wx-D1а) и 472 п.н. (wx-А1а). Для искомого аллеля wx-B1m характерна более высокая подвижность по сравнению с wx-B1а.

Для гена wx-D1 описано наименьшее число аллелей (табл. 2). Аллель wx-D1a является аллелем дикого типа (Murai et al., 1999). Нулевой wx-D1b аллель имеет делецию в 3'-кодируемой области длиной 588 п.н. (Vrinten et al., 1999). В аллеле wx‑D1c имеются две SNP: трансверсия (C/G) внутри второго экзона и транзиция (A/G) в пределах третьего интрона (Yamamori, 2009). Мутантную нулевую форму в waxy-линии K107Wx1 обозначили как wx-D1d (Yasui et al., 1997), в которой имеется замена G/A в шестом экзоне в положении 1484, в результате чего появляется преждевременный стоп-кодон (Yi et al., 2017). Для выявления данного аллеля был подобран комплект праймеров для dCAPS-анализа из двух аллель-специфических прямых праймеров, несущих стандартные FAM-/HEX-меченые хвосты (F1 и F2) и общий обратный праймер (R1) (Yi et al., 2017) (табл. 2). Точечная мутация в аллеле wx-D1e (впоследствии названная wx-D1f) вызвает аминокислотную замену в зрелом белке wx-D1 (McIntosh et al., 2013). Идентификацию данного аллеля проводили с использованием двух пар праймеров с помощью вложенной ПЦР (Yanagisawa et al., 2003) (табл. 2). В случае аллеля wx-D1h происходит делеция 724 п.н., охватывающая 7–10 экзоны и приводящая к отсутствию белка wx-D1 (Monari et al., 2005; Guzmán, Alvarez, 2016).

Нулевые мутации генов waxy блокируют экспрессию функционального белка waxy, что приводит к снижению количества амилозы по отношению к амилопектину у частичных мутантов waxy (нулевые аллели в одном или двух локусах гена waxy) и полному отсутствию амилозы в составе крахмала у полных waxy-мутантов (нулевые аллели в трех локусах waxy). Исследования мировых коллекций пшеницы показали, что нуль-аллели по локусу wx-A1 несут порядка 15% сортов корейской, японской, турецкой и аргентинской селекций; по локусу wx-B1 – около 20% сортов индийской и австралийской селекций (Климушина и др., 2012); нуль-аллели по локусу wx-D1 обнаруживаются крайне редко (сорта Bai Huo, Bai Huo Mai) (Nakamura et al., 1995). Выявлено, что только сочетание всех трех нуль-аллелей приводит к критически низкому содержанию амилозы. В случае присутствия в генотипе одиночных нуль-аллелей содержание амилозы крахмала различается для аллелей из разных субгеномов: наиболее мощным фактором снижения процента амилозы является наличие нуль-аллеля из субгенома В. На сегодня известен следующий регрессионный ряд содержания амилозы в составе крахмала: wx-A1B1D1 > wx-B1D1 > wx-A1B1 > > wx-A1D1 > wx-B1 > wx-D1 > wx-A1 (Климушина и др., 2012). Известно также, что разные комбинации аллелей waxy приводят к различным соотношениям амилозы и амилопектина. Это способствует появлению различий в химических и физических свойствах крахмала и, следовательно, влияет на качество потребляемого продукта (Guzmán, Alvarez, 2016; Zi et al., 2018). С целью исследования влияния разных комбинаций аллелей waxy на состав и свойства крахмала с помощью индуцированного мутагенеза (Lan et al., 2020; Li et al., 2020), многократных возвратных скрещиваний с частично мутантными формами (Davoyan et al., 2019; Graybosch et al., 2019; Morris et al., 2020) были искусственно созданы аллельные варианты генов waxy с разными эффектами в синтезе амилозы. Кроме того, различные комбинации аллелей генов waxy могут возникать в результате естественной изменчивости пшеницы и родственных ей видов (Guzmán et al., 2015; Klimushina et al., 2020).

Линии пшениц с идентифицированными в них аллелями гена waxy представляют интерес для селекционных программ, направленных на улучшение технологических качеств зерна и получение сортов мягкой пшеницы с новыми крахмальными свойствами. Так, линии пшениц, содержащие нулевой аллель wx-B1b, перспективны для производства специальных видов лапши, таких как удон или рамэн. Это связано с тем, что мука из пшениц с низким содержанием амилозы обладает высокой степенью вязкости теста и способностью к сильному набуханию. Свойства крахмала waxy-пшениц (несущие нулевые аллели wx-A1b, wx-B1b и wx-D1b) не подходят для производства лапши, но могут быть выгодно использованы в промышленных целях. Использование waxy-пшениц в обычных мучных смесях увеличивает выход массы продукта и объема выпеченного хлеба. Мука, полученная только из сортов waxy-пшениц, имеет низкий удельный объем, липкую структуру крошки и не подходит для выпечки хлебобулочных изделий. Максимальное содержание waxy-пшеничной муки без значительных отрицательных изменений качества хлебобулочной продукции составляет 30%. Однако при этом мука waxy-пшениц может служить улучшителем, так как способствует длительному хранению готовой продукции (Hayakawa et al., 2004).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сложность маркер-ориентированной селекции сортов мягкой пшеницы обусловлена большим размером, многокопийностью и сложной организацией генома пшеницы, что также значительно затрудняет как полногеномное секвенирование, так и идентификацию нуклеотидных последовательностей отдельных генов. Тем не менее, научное сообщество успешно исследует и локализует различные функциональные маркеры, которые имеют очевидные преимущества перед случайными ДНК-маркерами, так как они диагностируют желательный аллель признака и могут значительно облегчить селекцию этой культуры.

Для успешной маркер-ориентированной селекции мягкой пшеницы по хлебопекарным качествам необходимы знания о соответствующих генах, аллелях и мутациях в генах. Так, в обеспечении высоких хлебопекарных качеств зерна мягкой пшеницы наряду с генами глиадинов и глютенинов, важную роль играют гены, обусловливающие наработку достаточного количества амилозы в составе крахмала зерна, поскольку уменьшение процентного содержания амилозы приводит к ухудшению хлебопекарных качеств зерна. Кроме того, известно, что мутации в одних и тех же генах разных субгеномов мягкой пшеницы приводят к неоднозначным фенотипическим эффектам. Наиболее мощным фактором снижения процента амилозы в зерне является наличие нуль-аллеля из субгенома В.

Описанные в обзоре функциональные SNP-маркеры мягкой пшеницы могут быть использованы при планировании работ по маркер-ориентированной селекции сортов мягкой пшеницы и по оценке мирового генофонда мягкой пшеницы.