RUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesRUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство2312-797X2312-7988Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba1950710.22363/2312-797X-2019-14-3-196-208Genetics and plant breedingГенетика и селекция растенийResearch ArticleDetection of genes associated with qualitative characteristics of glutenОпределение генов, контролирующих качественные характеристики глютенаAl-AzawiNagham MajeedАль-АзауиНагам Хамидnaghamalazawi@yahoo.comAbedZiyad AsmailАбедЗияд Асмаил

PhD, Department of Field Crop Sciences

naghamalazawi@yahoo.comAl-IssawiMohammedАль-ИссавиМохаммед

PhD, Department of Field Crops

naghamalazawi@yahoo.comUniversity of BaghdadБагдадский университетUniversity of Al-AnbarУниверситет Анбара15122019143VOL 14, NO3 (2019)ТОМ 14, №3 (2019)19620803102019Copyright ©; 2019, Al-Azawi N.M., Abed Z.A., Al-Issawi M.Copyright ©; 2019, Аль-Азауи Н.Х., Абед З.А., Аль-Иссави М.2019Al-Azawi N.M., Abed Z.A., Al-Issawi M.Аль-Азауи Н.Х., Абед З.А., Аль-Иссави М.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/19507

The research was aimed at analyzing allelic variants of protein in wheat varieties used in Iraqi bakery and evaluating these varieties via genetic source using grain quality selection. Variety tests were carried out at field experimental station of Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy. The analysis of wheat grain quality was made after harvesting in mid August. Allele state of genes controlling the quality of gluten in wheat grain was determined using the PCR method. Samples of Iraqi wheat varieties 12 (soft wheat) and One (durum wheat) are characterized by considerable variation of gluten content and quality. The five varieties whose genotype include an allelic variant of high molecular weight glutenins Glu-D1 5+10 and subunit Glu-A1-2* (Fateh, Tamuz-3, Abighreb-3, Iraq and Maxibak) were also studied. The highest gluten content was from 31.5 % in Iraq to 35.3 % in Fateh variety, while the gluten quality was not below the second group. Five varieties - Farah, AlMurug, Sham-6, Tahadi and Sabirbeg - had unusual combination of the allelic state of Glu-D1 2+12 (which is usually associated with low gluten quality) with a 2* subunit for the Glu-A1 locus, which determines the possibility of improving gluten quality to the wheat varieties.

Исследование посвящено анализу аллельных вариантов белка, подходящих для использования в хлебобулочных изделиях, изготавливаемых из сортов иракской пшеницы, а также оценке этих сортов с помощью генетического источника с использованием методики качественного отбора зерна. Испытания сортов проводились на полевой опытной станции Российского аграрного университета им. Тимирязева. Анализ качества зерна пшеницы проведен после сбора урожая в середине августа, с помощью метода полимеразной цепной реакции определено аллельное состояние генов, контролирующих качество клейковины зерна пшеницы. Объектом исследования являлись 12 иракских сортов мягкой пшеницы и 1 сорт твердой пшеницы, характеризующиеся значительными колебаниями содержания глютена и его качества. Пять сортов пшеницы содержат в своем генотипе аллельный вариант высокомолекулярных глютенинов Glu-D1 5 + 10 и субъединицы Glu-A1-2* (Fateh, Tamuz-3, Abighreb-3, Iraq и Maxibak). Наибольшее содержание глютена в зернах этих сортов составляет от 31,5 (Iraq) до 35,3 % (Fateh), при этом качество глютена не опускается ниже второй группы. У сортов Farah, Al-Murug, Sham-6, Tahadi и Sabirbeg встречается интересная комбинация аллельного состояния гена Glu-D1 2 + 12, обычно ассоциирующегося с низким качеством глютена, и субъединицей 2* для локуса Glu-A1, которая позволяет повысить качественные показатели глютена до уровня изучаемых сортов пшеницы.

soft wheatgrain qualityprotein contentgluten contentallelicglutenins conditionbaking qualitiesмягкая пшеницакачество зернасодержание белкасодержание глютенааллельглютениныхлебопекарные качестваWiesner H, Seilmeier W, Belitz HD. Vergleichende untersuchungen über partielle aminosäuresequenzen von prolaminen und glutelinen verschriedener getreidearten. Z Lebensm Unters Forsch. 1980; 170(1):17-26. doi: 10.1007/BF01113461Wiesner H., Seilmeier W., Belitz H.D. Vergleichende untersuchungen über partielle aminosäuresequenzen von prolaminen und glutelinen verschriedener getreidearten // Z Lebensm Unters Forsch. 1980. Vol. 170. № 1. P. 17—26. doi: 10.1007/BF01113461Romanova EV, Martynov OL, Tumanyan AF. 2003. Biochemical polymorphism of proteins in crops. Vestnik of the Russian agricultural science. 2003; (6):39-40. (In Russ).Романова Е.В., Мартынов О.Л., Туманян А.Ф. О биохимическом полиморфизме белков сельскохозяйственных растений // Вестник РАСХН. 2003. № 6. C. 39—40.Konarev AV. Development of biochemical and molecular-genetic studies of the global plant genetic diversity conserved at the Vavilov institute (VIR). Agrarnaya Rossiya (Agrarian Russia). 2006; (6):2-3. (In Russ). doi: 10.30906/1999-5636-2006-6-2-3Конарев А.В. Развитие биохимических и молекулярно-биологических исследований мирового генофонда растений в ВИР им. НИ Вавилова // Аграрная Россия. 2006. № 6. С. 2—3.Romanova EV, Al Labban AA. Influence of alleles state of protein loci on qualities of wheat meal. Agrarian science. 2011; (7):18-19. (In Russ).Романова Е.В., Аль Л.А.А. Влияние аллельного состояния белковых локусов на показатели качества пшеничной муки // Аграрная наука. 2011. № 7. С. 18—19.Torbica A, Antov M, Mastilović J, Knežević D. The influence of changes in gluten complex structure on technological quality of wheat (Triticum aestivum L.). Food Research International. 2007; 40(8):1038-1045. doi: 10.1016/j.foodres.2007.05.009Torbica A., Antov M., Mastilović J., Knežević D. The influence of changes in gluten complex structure on technological quality of wheat (Triticum aestivum L.) // Food Research International. 2007. Vol. 40 № 8. P. 1038—1045. doi: 10.1016/j.foodres.2007.05.009Jolly CJ, Rahman S, Kortt AA, Higgins TJV. Characterization of the wheat Mr 15,000 “grain-softness protein” and analysis of the relationship between its accumulation in the whole seed and grain softness. Theoretical and Applied Genetics. 1993; 86(5):589-597. doi: 10.1007/BF00838714Jolly C.J., Rahman S., Kortt A.A., Higgins T.J.V. Characterization of the wheat Mr 15,000 “grain-softness protein” and analysis of the relationship between its accumulation in the whole seed and grain softness // Theoretical and Applied Genetics. 1993. Vol. 86. № 5. P. 589—597. doi: 10.1007/BF00838714Gautier 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 Molecular Biology. 1994; 25(1):43-57. doi: 1007/BF00024197Gautier M.F., Aleman M.E., Guirao A., Marion D., Joudrier P. Triticum aestivum puroindolines, two basic cystine-rich seed proteins: cDNA sequence analysis and developmental gene expression // Plant Molecular Biology. 1994. Vol. 25. № 1. P. 43—57. doi: 1007/BF00024197Temirbekova SK, Ovsyankina AV, Ionova NE, Cheremisova TD, Afanasyeva YV, Mitrofanova OP, Al-Azawi Nagham MH. Enzymatic activity in the resistance stress of winter wheat from different sources in the Non-black land of the center of Russian Federation. Plant Archives. 2019; 19 (1):1653-1658.Temirbekova S.K., Ovsyankina A.V., Ionova N.E., Cheremisova T.D., Afanasyeva Y.V., Mitrofanova O.P., Al-Azawi Nagham M.H. Enzymatic activity in the resistance stress of winter wheat from different sources in the Non-black land of the center of Russian Federation // Plant Archives. 2019. Vol. 19. № 1. P. 1653—1658.Douliez JP, Michon T, Elmorjani K, Marion D. Structure, biological and technological functions of lipid transfer proteins and indolines, the major lipid binding proteins from cereal kernels. J Cereal Sci. 2000; 32(1):1-20. doi: 10.1006/jcrs.2000.0315Douliez J.P., Michon T., Elmorjani K., Marion D. Structure, biological and technological functions of lipid transfer proteins and indolines, the major lipid binding proteins from cereal kernels // J Cereal Sci. 2000. T. 32. № 1. C. 1—20. doi: 10.1006/jcrs.2000.0315Pasha I, Anjum FM, Morris CF. Grain hardness: a major determinant of wheat quality. Food Science and Technology International. 2012; 16(6):511-522. doi: 10.1177/1082013210379691Pasha I., Anjum F.M., Morris C.F. Grain hardness: a major determinant of wheat quality // Food Science and Technology International. 2012. Vol. 16. № 6. P. 511—522. doi: 10.1177/1082013210379691Blochet JE, Chevalier C, Forest E, Pebay-Peyroula E, Gautier MF, Joudrier P et al. Complete amino acid sequence of puroindoline, a new basic cystine-rich protein with unique tryptophanrich domain, isolated from wheat endosperm by Triton X-114 phase partitioning. FEBS Letters. 1993; 329(3): 336-340. doi: 10.1016/0014-5793(93)80249-TBlochet J.E., Chevalier C., Forest E., Pebay-Peyroula E., Gautier M.F., Joudrier P. et all. Complete amino acid sequence of puroindoline, a new basic cystine-rich protein with unique tryptophan-rich domain, isolated from wheat endosperm by Triton X-114 phase partitioning // FEBS Letters. 1993. Vol. 329. № 3. P. 336—340. doi: 10.1016/0014-5793(93)80249-TMorris CF. Puroindolines: the molecular genetic basis of wheat grain hardness. Plant Molecular Biology. 2002; 48(5-6):633-647. doi: 10.1023/A:1014837431178Morris C.F. Puroindolines: the molecular genetic basis of wheat grain hardness // Plant Molecular Biology. 2002. Vol. 48. № 5—6. P. 633—647. doi: 10.1023/A:1014837431178Payne PI, Nigtingale MA, Krattiger AF, Holt LM. The relationship between HMW glutenin subunit composition and the breadmaking quality of British-grown wheat varieties. J. Sci. Food and Agriculture. 1987; 40(1):51-65. doi: 10.1002/jsfa.2740400108Payne P.I., Nigtingale M.A., Krattiger A.F., Holt L.M. The relationship between HMW glutenin subunit composition and the breadmaking quality of British-grown wheat varieties // J. Sci. Food and Agriculture. 1987. Vol. 40. № 1. P. 51—65. doi: 10.1002/jsfa.2740400108Nettevich ED. Grain quality of spring wheat in relation to resistance to preharvest sprouting. Russian Agricultural Sciences. 1999; (6):6-8. (In Russ).Неттевич Э.Д. Качество зерна яровой мягкой пшеницы в связи с устойчивостью к прорастанию на корню // Доклады РАСХН. 1999. № 6. С. 6—8.Obukhova LV, Laikova LI, Shumny VK. Analysis of storage proteins (prolamines, puroindolines and Waxy) in common wheat lines Triticum aestivum L.× (Triticum timopheevii Zhuk.× Triticum tauschii) with complex resistance to fungal infections. Russian Journal of Genetics. 2010; 46(6):672-676. (In Russ).Обухова Л.В., Лайкова Л.И., Шумный В.К. Анализ запасных белков (проламинов, пуроиндолинов и waxy) у линий мягкой пшеницы Triticum aestivum L. × (Triticum timopheevii Zhuk. × Triticum tauschii) с комплексной устойчивостью к грибным инфекциям // Генетика. 2010. Т. 46. № 6. С. 764—768.Semenov OG. Study of fertility reducing agents of Triticum aestivum L. on the cytoplasm T. timopheevi Zhuk. Conference proceeding: Collected scientific works: Cytoplasmic male sterility and plant breeding. Kiev: Naukova dumka Publ; 1979. p. 207-209. (In Russ).Семенов О.Г. Изучение восстановителей фертильности Triticum aestivum L. на цитоплазме T. timopheevi Zhuk // Цитоплазматическая мужская стерильность и селекция растений : сб. науч. трудов. Киев : Наукова думка, 1979. С. 207—209.Murashev VA, Kuperman FM. Morphological and physiological analysis of potential and real productivity of Einkorn wheat and soft wheat. Biologicheskie nauki. 1976; (3):86-89. (In Russ).Мурашев В.В., Куперман Ф.М. Морфофизиологический анализ потенциальной и реальной продуктивности однозернянки культурной и мягкой пшеницы // Биологические науки. 1976. № 3. С. 86—89.Luo C, Griffin WB, Branlard G, McNeil DL. Comparison of lowand high molecular-weight wheat glutenin allele effects on flour quality. Theor Appl Genet. 2001; 102(6-7):1088- 1098. doi: 10.1007/s001220000433Luo C., Griffin W.B., Branlard G., McNeil D.L. Comparison of lowand high molecularweight wheat glutenin allele effects on flour quality // Theor Appl Genet. 2001. Vol. 102. № 6—7. Р. 1088—1098. doi: 10.1007/s001220000433Liang D, Tang J, Pena RJ, Singh R, He X, Shen X, et al. Characterization of CIMMYT bread wheats for high-and low-molecular weight gluteninsubunits and other quality-related genes with SDS-PAGE, RP-HPLC and molecular markers. Euphytica. 2010; 172(2):235- 250. doi.org/10.1007/s10681-009-0054-xLiang D., Tang J., Pena R.J., Singh R., He X., Shen X. et all. Characterization of CIMMYT bread wheats for highand low-molecular weight gluteninsubunits and other qualityrelated genes with SDS-PAGE, RP-HPLC and molecular markers // Euphytica. 2010. Vol. 172. № 2. P. 235—250. doi.org/10.1007/s10681-009-0054-xRogers WJ, Payne PI, Harinder K. The HMW glutenin subunit and gliadin compositions of German-grown wheat varieties and their relationship with bread making quality. Plant Breeding. 1989; 103(2):89-100. doi: 10.1111/j.1439-0523.1989.tb00356.xRogers W.J., Payne P.I., Harinder K. The HMW glutenin subunit and gliadin compositions of German-grown wheat varieties and their relationship with bread making quality // Plant Breeding. 1989. Vol. 103. № 2. P. 89—100. doi: 10.1111/j.1439-0523.1989.tb00356.x