Охарактеризован компонентный состав авенина культурных видов овса трёх уровней плоидности, выявлено 184 белковых фракции. Число компонентов в спектрах образцов, их электрофоретическая подвижность и внутривидовой полиморфизм возрастали с увеличением плоидности вида.Большая часть исследованных белковых фракций встречались в спектрах образцов только одного вида.Обнаружено 12 компонентов, общих для спектров трёх различных видов и предположительно маркирующих геном А. Данные об общих и специфичных белковых компонентах могут способствовать изучению филогении рода AvenaL.
Ключевые слова: овёс, вид, электрофорез, авенин, электрофоретический спектр, полиморфизм.
Овёс — одна из основных и наиболее распространённых зерновых сельскохозяйственных культур в мировом земледелии [1].
В настоящее время насчитывается 26 видов овса, подразделяющихся на ди- тетра- и гексаплоидные группы, в каждой из которых есть культурные виды. Однако классификация видового состава рода AvenaL. до сих пор не завершена [2]. Большую роль в выявлении степени родства между видами играют биохимические исследования [3]. У овса данные по генетике биохимических признаков представлены в основном результатами изучения полиморфных белковых систем [4]. Для анализа генетического разнообразия овса используются высокополиморфные запасные белки — авенины. Эти белковые маркеры широко применяются для уточнения геномного состава видов, установления родства видов и геномов, распознавания видовой принадлежности растений и разработки совершенной номенклатуры видов и внутривидовых подразделений [3, 5].
Целью наших исследований было провести сравнительный анализ компонентного состава проламинов культурного овса разных групп плоидности.
Для анализа полиморфизма авенинов исследовали образцы овса из коллекции ВНИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова и НИИСХ Северного Зауралья. Было проанализировано 276 образцов, относящихся к культурным видам AvenastrigosaSchreb. (2n=14), AvenaabyssinicaHochst. (4n=28), AvenabyzantinaC. Koch. (6n=42), AvenasativaL. (6n=42), а также гибридам между A. sativaL. и A. byzantinaC. Koch.
Одномерный электрофорез проламинов проводили согласно стандартной методике [6] с некоторыми модификациями [7].
В результате анализа полученных электрофореграмм образцов рода AvenaL. выявлено 184 белковых компонента, отличающихся по скорости движения в ПААГ.
Более 60 % обнаруженных белковых фракций встречались в спектрах образцов, относящихся к определённому виду. Только 12 белковых компонентов выявлены в спектрах образцов сразу трёх разных видов овса: для A.sativa, A. byzantinaи A.strigosaнайдено 9общих компонентов; для A.sativa, A. byzantinaи A. abyssinica — 2; для A.sativa, A. abyssinica и A.strigosa — 1. Все исследованные нами виды имеют в своём геномном составе геном А. Возможно, обнаруженные общие компоненты маркируют этот геном.
Спектры авенинов разных видов овса отличались между собой по количеству белковых компонентов и их подвижности в гелевом носителе.
В спектрах авенина образцов песчаного овса выявлено23 различных компонента. Все эти фракции характеризовались низкой электрофоретической подвижностью, а 3 из них были самыми медленноподвижными из компонентов, обнаруженных при анализе спектров коллекции.
При анализе электрофореграмм образцов абиссинского овса обнаружено 7 белковых компонентов, ни один из которых не был видоспецифичным. Причиной такого невысокого уровня полиморфизма авенинов у этого вида может быть низкое генетическое разнообразие A. abyssinica, вызванное ограниченным ареалом его распространения.
Для гексаплоидных видов овса был характерен наиболее высокий уровень полиморфизма проламинов. В ходе исследования спектров образцов A. byzantina выявлено 59 белковых фракций, из них 5 были специфичными. При этом более 80 % компонентов авенина византийского овса имели аналоги в спектрах образцов A.sativa. Причиной такого количества одинаковых компонентов проламина у этих видов может быть их происхождение от одной предковой формы — A. sterilisL. и одинаковый геномный состав.Наибольшим разнообразием по компонентному составу авенина характеризовался посевной овес. В спектрах образцов этого вида выявлено 160 различных белковых компонентов, больше половины из которых были специфичными. По сравнению с другими видами, в компонентном составе авенина посевного овса было наибольшее количество быстроподвижных молекул белка.
При анализе спектров проламинов гибридов A. sativaх A. byzantina обнаружено 77 спектральных полос, лишь 11 из которых не имели аналогов среди компонентов посевного и византийского овса.
Таким образом, в результате анализа компонентного состава авенина культурных видов рода AvenaL. установлено, что внутривидовой полиморфизм проламина, число компонентов в спектрах отдельных образцов и скорость движения белковых компонентов в гелевом носителе возрастают с увеличением плоидности вида, что является отражением процесса накопления генетической изменчивости. Особенно сильногенетическая изменчивостьвыраженау посевного и византийского овса, так как с этими видами издавна ведётся селекционная работа. Информация об уровне полиморфизма запасных белков различных видов овса необходима для последующего маркирования геномов и генетических систем, с которыми сцеплены ценные хозяйственные признаки и поиска форм, обладающих такими признаками, среди культурных и дикорастущих видов [3]. Обнаружение компонентов, специфичных для определённого вида, а также компонентов, предположительно маркирующих геном А, может способствовать изучению филогении рода AvenaL.
Литература:
- Баталова, Г. А. Биология и генетика овса / Г. А. Баталова, Е. М. Лисицын, И. И. Русакова. — Киров: Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2008. — 456 с.
- Родионова, Н. А. Культурная флора. Овёс / Н. А. Родионова, В. Н. Солдатов, В. Е. Мережко и др. — М.: Колос, 1994. — Т.II. — Ч.3. — 367 с.
- Конарев, А. В. Использование полиморфизма проламинов в изучении исходного материала и семеноводстве кормовых злаковых трав / А. В. Конарев, И. Н. Перчук, С. Накаяма // Аграрная Россия. — 2002. — № 3. — С.63–65.
- Шмараев, Г. Е. Генетика культурных растений: кукуруза, рис, просо, овёс / Г. Е. Шмараев, А. П. Подольская, И. Н. Голубовская — Л.: Агропромиздат, 1988. — 272 с.
- Лоскутов, И. Г. Роль молекулярно-биологических исследований в познании генофонда овса и его эффективном использовании в селекции / И. Г. Лоскутов // Аграрная Россия. — 2008. — № 3. — С. 14–19.
- Bushuk, W. Wheat cultivar identification by gliadin electrophoregrams. I. Apparatus, method and nomenclature / W. Bushuk, R. R. Zillman // Canadian Journal of Plant Science. — 1978. — V 58 (2). — P. 505–515.
- Остапенко, А. В. Изучение полиморфизма авенина сортов овса посевного (AvenasativaL.) в Тюменской области / А. В. Остапенко, Г. В. Тоболова // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. — 2013. — Т.171. — С. 38–42.
