Генетичний аналіз вмісту олії в насінні носіїв різних мутацій цукрової кукурудзи

  • Д. С. Тимчук Луганський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна, 36000, м. Полтава, вул. Івана Банка, 3 https://orcid.org/0000-0002-4198-8372
  • Н. Ф. Тимчук Луганський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна, 36000, м. Полтава, вул. Івана Банка, 3 https://orcid.org/0000-0002-6523-9966
  • Ю. В. Харченко Устимівська дослідна станція рослинництва ІР НААН, Україна, 3974, Полтавська обл., Кременчуцький р-н, с. Устимівка, вул. Академіка Вавілова, 15 https://orcid.org/0000-0003-0901-9624
  • Л. Я. Харченко Устимівська дослідна станція рослинництва ІР НААН, Україна, 3974, Полтавська обл., Кременчуцький р-н, с. Устимівка, вул. Академіка Вавілова, 15 https://orcid.org/0000-0002-3962-1416
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v38.1810
Ключові слова: Zea mays L., ендоспермові мутації, вміст олії у насінні, генетичний аналіз

Анотація

Мета. Встановлення характеру успадкування вмісту олії у стиглому насінні носіїв ендоспермових мутацій кукурудзи su1, se1 і sh2. Методи. Генетичний аналіз вмісту олії проводили у трьох діалельних схемах схрещувань другого методу Гріфінга. Батьківськими формами першої схеми були 6 ліній-носіїв мутації su1, другої схеми – 6 ліній-носіїв мутації se1 і третьої схеми – 6 ліній-носіїв мутації sh2. Аналіз вмісту олії у насінні проводили гравіметричним методом С. В. Рушковського. Результати. Встановлено, що успадкування вмісту олії у насінні носіїв мутацій кукурудзи su1, se1 і sh2 проходить за типами неповного домінування з переважним внеском до дисперсії адитивних ефектів або незначного дуплікативного епістазу. Вищий вміст олії регулюється рецесивними алелями полігенного комплексу. Поряд з цим вміст олії у насінні цукрової кукурудзи відчуває суттєву залежність від ефектів моногенних мутацій структури ендосперму. Висновки. Мутантні гени структури ендосперму кукурудзи su1, se1 та sh2 викликають значне підвищення вмісту олії у насінні порівняно з кукурудзою звичайного типу. Ефекти моногенних мутацій цукрової кукурудзи можуть підсилюватися ефектами полігенних комплексів.

Посилання

Feng Z. L., Liu J., Fu F. L., Li W. C. Molecular mechanism of sweet and waxy in maize. International Journal of Plant Breeding and Genetics. 2008. Vol. 2 (2). P. 93–100. https://doi.org/10.3923/ijpbg.2008.93.100.

Gur’eva I. A., Ryabchun V. K., Litun P. P., Stepanova V. P., Vakulenko S. M., Kuzmishyna N. V., Kolomatska V. P., Belkin O. O. Methodological recommendations for field and laboratory study of corn genetic resources. 2 Ed., Kharkiv : National Center for Plant Genetic Resources of Ukraine, 2003. 36 p. [in Ukrainian]

Hallauer A. R., Carena M. J., Filho J. B. M. Quantitative genetics in maize breeding : monography. New York – Dodrecht – Heidelberg – London : Springer, 2010. 663 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0766-0.

Kolesnikov M. O., Pashchenko Y. P. Plant biochemistry and physiology. Small practical course : teaching and methodological manual. Melitopol : TGATU, 2022. 226 p. [in Ukrainian]

Luo M., Lu B., Shi Y., Zhao Y., Liu J., Zhang C., Wang Y., Liu H., Shi Y., Fan Y., Xu L., Wang R., Zhao J. Genetic basis of the oil biosynthesis in ultra-high-oil maize grains with an oil content exceeding 20%. Frontiers in Plant Science. 2023. Vol. 14. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1168216.

Singh N., Vasudev S., Yadava D. K., Chaudhary D. P., Prabhu K. V. Oil improvement in maize : potential and prospects. Maize : nutrition dynamics and novel uses : monography. Eds. D. P. Chaudhary, S. Kumar, S. Langyan. New Dehli – Heidelberg – New York – Dordrecht – London : Springer Science, 2014. Chpt. 6. P. 77–82. https://doi.org/10.1007/978-81-322-1623-0_6.

Szymanek M., Tanas W., Kassar F. H. Kernel carbohydrates concentration in sugary-1, sugary enhanced and shrunken sweet corn kernels. Agriculture and Agricultural Science Procedia. 2015. Vol. 7. P. 260–264. https://doi.org/10.1016/j.aaspro.2015.12.044.

Tracy W. F., Shuler S. L., Dodson-Swenson H. The use of endosperm genes for sweet corn improvement. Plant breeding re-views : book of scientific papers. I. Goldman Ed. Hoboken, NJ : Wiley & Sons, 2019. Vol. 43 (6). P. 215–241. https://doi.org/10.1002/9781119616801.ch6.

Tymchuk D. S., Muzhylko V. V. Variability of oil content in corn lines carrying endosperm mutations. Bulletin of the V. N. Karazin Kharkiv National University. Biology Series. 2017. Is. 28. P. 34–42. [in Ukrainian]

Tymchuk S. M., Panchenko I. A., Kyrychenko V. V., Didenko S. Yu., Derebizova O. Yu., Tymchuk V. M. Maize starch quality improvement using the biochemical effect of genes of endosperm structure. Starch : from starch containing sources to isolation of starches and their applications : monography. Eds. V. P. Yuryev, P. Tomasik, H. Ruck. New York : Nova Science Publishing, 2004. Chpt. 1. P. 1–16.

Uberti A., Santana A. S., Nikolau B. J., De Lima R. O., Lubberstedt T. Molecular breeding approaches for the improvement of oil content and fatty acid composition in exotic-derived maize germplasm. New Phytologist. 2025. Vol. 248 (4). P. 1920–1939. https://doi.org/10.1111/nph.70439.

Wang T., White P. Lipids of the kernel. Corn chemistry and technology : monograph. Ed. S. O. Serna-Saldivar Cambrige – Duxford – Oxford : Elsevier Publ. Woodhead Publ. 3rd Ed., 2019. Chpt. 13. P. 337–368. https://doi.org/10.1016/ B978-0-12-811971-6-00013-9.

Werle A. J. K., Ferreira F. R. A., Pinto R. J. B., Mangolin C. A., Scapim C. A., Goncalves L. S. A. Diallel analysis of maize inbred lines for grain yield, oil and protein content. Crop Breeding and Applied Biotechnology. 2014. Vol. 14 (1). P. 23–28. https://doi.org/1590/S1984-70332014000100004.

Zhang X., von Model K. J. H., Lor V. S., Hirsch C. N., De Vries B., Kaeppler H. F., Tracy W. F., Kaeppler S. M. Maize sugary enhancer 1 (se1) is a gene affecting endosperm starch metabolism. The Proceedings of the National Academy of Sciences. 2019. Vol. 116 (41). P. 20776–20785. https://doi.org/10.1073/pnas.1902747116.

Zhou Y., Zhao W., Lai Y., Zhang B., Zhang D. Edible plant oil: global status, health issues and perspectives. Frontiers in Plant Science. 2020. Vol. 11. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.01315.