Вплив алельної варіативності генів E на загальний вміст фенольних сполук і накопичення флавоноїдів у насінні сої (Glycine max (L.) Merr.)

  • Ю. Ю. Юхно Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Україна, 61022, м. Харків, майдан Свободи, 4 https://orcid.org/0000-0002-4462-3184
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v38.1812
Ключові слова: насіння сої (Glycine max (L.) Merr.), ізогенні лінії, гени Е, фотоперіод, флавоноїди, фенольні сполуки

Анотація

Мета. Дослідити вплив ранньої фотоперіодичної індукції (стадія V3–V5) на розподіл фенольних сполук і флавоноїдів у насінні майже ізогенних ліній (МІЛ) сої з різними комбінаціями генів скороспілості (E1–E3). Методи. Об’єктами були майже ізогенні лінії сої (Glycine max (L.) Merr.): короткоденні (ShD: E1E2E3, E1e2e3) та нейтральноденні (ND: e1E2e3, e1e2E3, e1e2e3). Рослини піддавали впливу природного дня (16 год) або індуктивного короткого дня (9 год) протягом 14 днів із подальшим вирощуванням до дозрівання. Визначали загальний вміст фенолів (ЗВФ) та флавоноїдів. Результати. Виявлено ефект «метаболічної пам’яті»: рання індукція визначає кінцевий метаболом насіння. ShD лінії (з E1) мали значно вищий ЗВФ, особливо за 9-годинної індукції. ND-лінії продемонстрували нижчий ЗВФ, але суттєвий зсув у бік флавоноїдів. Рецесивний генотип e1e2e3 мав найвищий вміст флавоноїдів і чотирикратне зростання їхньої частки відносно ЗВФ у порівнянні з ShD лінією E1E2E3. Генотип e1E2e3 виявився метаболічно стабільним незалежно від режиму освітлення. Висновки. Гени E-серії діють як «метаболічні воротарі»: домінантні алелі стимулюють загальне накопичення фенолів, тоді як рецесивні – активують спеціалізований синтез флавоноїдів. Генетична нейтральність до фотоперіоду сприяє збагаченню флавоноїдного профілю насіння.

Посилання

Ali W., Ahmad M., İftakhar F., Qureshi M., Ceyhan A. Nutritive potentials of soybean and its significance for human health and animal production: A review. Eurasian Journal of Food Science and Technology. 2020. Vol. 4 (1). P. 41–53. Retrieved from: https://izlik.org/JA44ZJ67LA.

Cao D., Takeshima R., Zhao C., Liu B., Jun A., Kong F. Molecular mechanisms of flowering under long days and stem growth habit in soybean. Journal of Experimental Botany. 2017. Vol. 68 (8). P. 1873–1884. https://doi.org/10.1093/jxb/erw394.

Corso M., Perreau F., Mouille G., Lepiniec L. Specialized Phenolic compounds in seeds: structures, functions, and regulations. Plant Science. 2020. Vol. 296. 110471. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2020.110471.

Dixon R. A., Pasinetti G. M. Flavonoids and isoflavonoids: From plant biology to agriculture and neuroscience. Plant Physiology. 2010. 154 (2). P. 453–457. https://doi.org/10.1104/pp.110.161430.

Jiang B., Nan H., Gao Y., Tang L., Yue Y., Lu S., M, L., Cao D., Sun S., Wang J., Wu C., Yuan X., Hou W., Liu B. Allelic combinations of soybean maturity loci E1, E2, E3 and E4 result in diversity of maturity and adaptation to different latitudes. PLoS One. 2014. 9 (8). e106042. https://doi.org/0.1371/journal.pone.0106042.

Josipović A., Sudar R., Sudarić A., Jurković V., Kočar M. M., Kulundžić A. M. Total phenolic and total flavonoid content variability of soybean genotypes in eastern Croatia. Croatian Journal of Food Science and Technology. 2016. 8 (2). P. 60–65. https://doi.org/10.17508/CJFST.2016.8.2.04.

Kroyer G. T. Red clover extract as antioxidant active and functional food ingredient. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2003. Vol. 5. P. 101–105. https://doi.org/10.1016/S1466-8564(03)00040-7.

Lee J. H., Jeon J. K., Kim S. G., Kim S. H., Chun T., Imm J. Y. Comparative analyses of total phenols, flavonoids, saponins and antioxidant activity in yellow soy beans and mung beans. International Journal of Food Science & Technology. 2011. 46 (12). P. 2513–2519. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2011.02775.x.

Lin X., Liu B., Weller J. L., Abe J., Kong F. Molecular mechanisms for the photoperiodic regulation of flowering in soybean. Journal of Integrative Plant Biology. 2021. 63 (6). P. 981–994. https://doi.org/ 10.1111/jipb.13021.

Malenčić D., Cvejić J., Miladinović J. Polyphenol content and antioxidant properties of colored soybean seeds from central Eu-rope. Journal of Medicinal Food. 2012. 15 (1). P. 89–95. https://doi.org/10.1089/jmf.2010.0329.

Marckam K. R. Methods in Plant Biochemistry. London : Academic Press, 1989. P. 48–56.

Xu M., Xu Z., Liu B., Kong F., Tsubokura Y., Watanabe S., Xia Z., Harada K., Kanazawa A., Yamada T., Abe J. Genetic variation in four maturity genes affects photoperiod insensitivity and PHYA-regulated post-flowering responses of soybean. BMC Plant Biology. 2013. Vol. 13. https://doi.org/10.1186/1471-2229-13-91 x.

Yuhno Yu. Yu., Zhmurko V. V. The rates of development and the growth processes of soybean isogenic EE lines under different day-length conditions. The Journal of V. N. Karazin Kharkiv National University. Series: biology. 2010. 905 (11). P. 217–223. [in Ukrainian]

Zhang G. R. Photoperiod effects on growth and development periods and agronomic characteristics in soybean. Chinese Journal of Oil Crop Sciences. 1997. Vol. 19. P. 37–41.

Zhu Y.-L., Zhang H.-Sh., Zhao X.-Sh. Xue H.-H., Xue J., Sun Y.-H. Composition, Distribution, and Antioxidant Activity of Phenolic Compounds in 18 Soybean Cultivars. Journal of AOAC International. 2018. Vol. 101 (2). P. 520–528. https://doi.org/10.5740/jaoacint.17-0156.