دوره 14، شماره 42 - ( تابستان 1401 )
جلد 14 شماره 42 صفحات 62-53 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
karooni M, Fazeli A. (2022). Evaluation of Nucleotide Diversity of Waxy B Gene in some of Wild and Cultivated Wheat. J Crop Breed. 14(42), 53-62. doi:10.52547/jcb.14.42.53
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1255-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1255-fa.html
کارونی مریم، فاضلی آرش. بررسی تنوع نوکلئوتئیدی ژن واکسی B در برخی گندم های زراعی و وحشی پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1401; 14 (42) :62-53 10.52547/jcb.14.42.53
مریم کارونی1، آرش فاضلی*1
1- اصلاح نباتات، مهندسی ژنتیک، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایران
چکیده: (2366 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: ارتقاء کیفیت گندم نان موضوع مهمی است که سالیان سال ذهن محققان زیادی را به خود جلب کرده است که در چند دهه اخیر روش های مختلفی برای ارزیابی این هدف توسعه یافته است. یکی از مهمترین اهداف در برنامه های اصلاحی گندم، اصلاح برای کیفیت نانوایی گندم می باشد. پروتئین های واکسی که مسئول بیان آنزیم GBSS در گندم هستند نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین را در نشاسته کنترل میکنند، این پروتئینها در گندم های هگزاپلویید توسط سه ژنWx-D1, Wx-B1 ,Wx-A1 کنترل میشوند و نقش کلیدی در کیفیت آرد گندم دارند . هدف از این تحقیق بررسی تنوع نوکلئوتیدی ژن Wx-B1 در ارقام زراعی و وحشی و نیز بررسی روابط فیلوژنتیکی بین گندم و اجداد آنها بر اساس ژنهای واکسی می باشد.
مواد و روش‌ها: در مطالعه حاضر روابط فیلوژنتیکی ژن Wx-B1 در 34 نمونه شامل 4 گونه آژیلوپس و 28 رقم گندم زراعی و 2 گونه گندم وحشی در دانشگاه ایلام با استفاده از تکنیکPCR و توالی یابی مورد ارزیابی قرار گرفت.
یافته ها: نتایج همردیف سازی توالی ها برای ژن Wx-B-seq1و Wx-B-seq2 نشان داد که نواحی حفاظت شده بسیار بالایی بین گندمهای زراعی و وحشی وجود دارد، هر چند در برخی نواحی تنوع تک نوکلئوتیدی بین گندم های زراعی و وحشی وجود دارد، نتایج ماتریس تشابه ژن Wx-B-seq1نشان داد که بیشترین فاصله مربوط به رقم سرداری و کمترین فاصله مربوط به نمونه Aegilops.umbellulata بود. ماتریس تشابه ژن Wx-B-seq2 نشان داد که این ژن در ارقام زراعی بجز شاهی تغییرات چندانی ندارد، در حالی که دو نمونه گندم وحشی T.boeticum و T.dicoccooides فاصله ژنتیکی خیلی زیادی را در مقایسه با ارقام زراعی نشان می دهند. نتایج ماتریس جایگزینی برآورد حداکثر درستنمایی برای ژنهای Wx-B-seq1 و Wx-B-seq2 نشان داد که بیشترین و کمترین سهم جانشینی نوکلئوتیدی بترتیب از نوع پورینی و پیریمیدنی می باشد. همچنین، نتایج خوشه بندی با روش UPGMA برای ژن های Wx-B-seq1 و Wx-B-seq2 نمونه ها را به ترتیب به دو گروه و سه گروه اصلی تقسیم نمود.
نتیجه گیری: نتایج کلی نشان می دهد که تنوع مشاهده شده در نمونه های وحشی و اجداد گندم های زراعی می تواند کاندیدای خوبی جهت بررسی مطالعات بعدی باشد که آیا این تغییرات منجر به محتوای پروتئینی خواهد شد یا خیر؟
مقدمه و هدف: ارتقاء کیفیت گندم نان موضوع مهمی است که سالیان سال ذهن محققان زیادی را به خود جلب کرده است که در چند دهه اخیر روش های مختلفی برای ارزیابی این هدف توسعه یافته است. یکی از مهمترین اهداف در برنامه های اصلاحی گندم، اصلاح برای کیفیت نانوایی گندم می باشد. پروتئین های واکسی که مسئول بیان آنزیم GBSS در گندم هستند نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین را در نشاسته کنترل میکنند، این پروتئینها در گندم های هگزاپلویید توسط سه ژنWx-D1, Wx-B1 ,Wx-A1 کنترل میشوند و نقش کلیدی در کیفیت آرد گندم دارند . هدف از این تحقیق بررسی تنوع نوکلئوتیدی ژن Wx-B1 در ارقام زراعی و وحشی و نیز بررسی روابط فیلوژنتیکی بین گندم و اجداد آنها بر اساس ژنهای واکسی می باشد.
مواد و روش‌ها: در مطالعه حاضر روابط فیلوژنتیکی ژن Wx-B1 در 34 نمونه شامل 4 گونه آژیلوپس و 28 رقم گندم زراعی و 2 گونه گندم وحشی در دانشگاه ایلام با استفاده از تکنیکPCR و توالی یابی مورد ارزیابی قرار گرفت.
یافته ها: نتایج همردیف سازی توالی ها برای ژن Wx-B-seq1و Wx-B-seq2 نشان داد که نواحی حفاظت شده بسیار بالایی بین گندمهای زراعی و وحشی وجود دارد، هر چند در برخی نواحی تنوع تک نوکلئوتیدی بین گندم های زراعی و وحشی وجود دارد، نتایج ماتریس تشابه ژن Wx-B-seq1نشان داد که بیشترین فاصله مربوط به رقم سرداری و کمترین فاصله مربوط به نمونه Aegilops.umbellulata بود. ماتریس تشابه ژن Wx-B-seq2 نشان داد که این ژن در ارقام زراعی بجز شاهی تغییرات چندانی ندارد، در حالی که دو نمونه گندم وحشی T.boeticum و T.dicoccooides فاصله ژنتیکی خیلی زیادی را در مقایسه با ارقام زراعی نشان می دهند. نتایج ماتریس جایگزینی برآورد حداکثر درستنمایی برای ژنهای Wx-B-seq1 و Wx-B-seq2 نشان داد که بیشترین و کمترین سهم جانشینی نوکلئوتیدی بترتیب از نوع پورینی و پیریمیدنی می باشد. همچنین، نتایج خوشه بندی با روش UPGMA برای ژن های Wx-B-seq1 و Wx-B-seq2 نمونه ها را به ترتیب به دو گروه و سه گروه اصلی تقسیم نمود.
نتیجه گیری: نتایج کلی نشان می دهد که تنوع مشاهده شده در نمونه های وحشی و اجداد گندم های زراعی می تواند کاندیدای خوبی جهت بررسی مطالعات بعدی باشد که آیا این تغییرات منجر به محتوای پروتئینی خواهد شد یا خیر؟
فهرست منابع
1. Abdipour, M. 2015. Identification and characterization of stored proteins of some native 'siranian bread and durum wheat using protein and DNA based markers. PhD Thesis, Tehran University, Tehran, Iran. 334 pp (In Persian).
2. Bihamta, M.R. and G. Najafian. 2014. Molecular study of some characteristics related to grain quality in hexaploid wheat genotypes (Triticum.aestivum). Final Report of Project. Seed and Plant Breeding Research Institute.Tehran. Iran (In Persian).
3. Brown, W.H. and T. poon. 2016. Introduction to organic chemistry. 6rd.ed. Wiley. New York. USA.720 pp.
4. Dai,S.F., J.Q. Jiang, Y.N. Jia, X.F. Xue, D.C. Liu, Y.M. Wei, Y.L. Zheng and Z.H. Yan.2016 . Molecular characterization and phylogenetic analysis of Wx genes from three Taeniatherum diploid species. Biologia Plantarum, 60(3): 505-512. [DOI:10.1007/s10535-016-0609-3]
5. Delwiche, S.R. 2006. Single Kernel Near-Infrared Analysis of Tetraploid (Durum) Wheat for Classification of theWaxy Condition. Cereal Chemistry, 83: 287-292. [DOI:10.1094/CC-83-0287]
6. Deng, ZH., W. Fang, X. Guo, X. Zhao, H. Guo, S. Hu and J. Tian.2018 .Genetic dissection of interactions between wheat flour starch and its components in two populations using two QTL mapping method. Mol Breeding, 38: 41 -57. [DOI:10.1007/s11032-018-0797-y]
7. Doyle, J.J. and J.L. Doyle. 1987. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin, 19: 11-15.
8. Dvorak, J., P. Diterlizzi, H.B. Zhang and P. Resta. 1993 .The evolution of polyploid wheat: Identification of the A genome donor species. Genome, 36(1): 21-31 [DOI:10.1139/g93-004]
9. Food and Agriculture Organization (FAO). 2017. FAOSTAT data-base. [Cited 2017 Jan 14]. Available from: http://faostat.fao.org/beta/en.
10. Graybosch, R.G. 1998.Waxy wheats: origin, properties, and prospects. Journal of Trends in Food Science &Technology, 9:135-142. [DOI:10.1016/S0924-2244(98)00034-X]
11. Guzman, C., L. Caballero, M.Yamamori and J.B. Alvarez. 2012. Molecular characterization of a new waxy allele with partial expression in spelt wheat. Planta, 235: 1331-1339. [DOI:10.1007/s00425-011-1577-7]
12. Guzman, C., R. Ortega, M. Yamamori, R.J. Pena and J.B. Alvarez .2015 .Molecular characterization of two novel null waxy alleles in Mexican bread wheat landraces. Jornal Cereal Sciences, 62 :8-14 . [DOI:10.1016/j.jcs.2014.11.003]
13. Guzmn, C. and J.B. Alvarez. 2012. Molecular characterization of a novel waxy allele (Wx-Au1a) from (Triticum.Urartu) Thum ex Gandil. Genet Resource Crop, 59: 971-979. [DOI:10.1007/s10722-012-9849-z]
14. Habibi.Kaniani, B., M.R. Bihamta, M.E. Hassani, G. Najafian and F.I. Darvish. 2012. Dentification of a null allele at the Wx-B1 locus in some of Iranian bread wheat genotypes. InEnviromental Biology, 6(10): 2586-2589.
15. Hung, P.V., T. Maeda and N. Morita. 2006. Waxy and high amylose wheat starches and flours: characteristics, functionality and application. Trends Food Science Technol, (17): 448-456. [DOI:10.1016/j.tifs.2005.12.006]
16. Jonnala, R.S., F. MacRitchie, V.W. Smail, B.W. Seabourn, M. Tilley, D. Lafiandra and M. Urbano. 2010. Protein and quality characterization of complete and partial nearisogenic lines of waxy wheat. Cereal Chemistry, 87(6): 538-545. [DOI:10.1094/CCHEM-07-09-0102]
17. Kim, W., J.W. Johnson, R.A. Graybosch and C.S. Gaines.2003. The Physicochemical properties and end use quality of wheat starch as a function of waxy protein alleles. Jornal Cereal Sciences, 37:195-204. [DOI:10.1006/jcrs.2002.0494]
18. Li ,S., X. Zhong, X. Zhang, M.D. Rahman,J. Lan, H. Tang , P. Qi, J. Ma, J .Wang,G. Chen ,X. Lan, M. Deng, Z. Li, W. Harwood, Zh. Lu, Y. Wei, Y. Zheng and Q. Jiang .2020 . Production of waxy tetraploid wheat (Triticum.turgidum durum L.) by EMS mutagenesis. Genet Resour Crop Evol ,67: 433-443. [DOI:10.1007/s10722-019-00875-6]
19. Liu, Q., Y. Hu, M. Hu, L. Sun, X. Chen, Q. Li, P. Wang, L. Wang, Y .Zhang and H. Li. 2021. Dentification and molecular characterization of mutant line deficiency in three waxy proteins of common wheat (TriticumaestivumL.).Scientific Reports, 144(11): 35-44. [DOI:10.1038/s41598-021-82865-2]
20. Luo ,M ., J. Ding, Y. Li, H. Tang, P. Qi, J. Ma, J. Wang, G. Chen, Z. Pu, W. Li, Z. Li, W. Harwood, X. Lan, M. Deng, Zh. Lu, Y. Wei, Y. Zheng and Q. Jiang. 2019. A single base change at a splice site in Wx A1caused incorrect RNA splicing and gene inactivation in a wheat EMS mutant line. Heoretical and Applied Genetics, 132: 2097-2109. [DOI:10.1007/s00122-019-03340-1]
21. Marina, V., L. Klimushina, Y. Pavel, Yu. Kroupin, Y.Mikhail, S. Bazhenov ,I.Gennady, I. KarlovandG. Mikhail. 2020. Waxy Gene-Orthologs in Wheat × Thinopyrum Amphidiploids. Agronomy Jornal, 10(7), 963-978. [DOI:10.3390/agronomy10070963]
22. Maryami, Z., M.R. Azimi, C. Guzman, S. Dreisigacker and G.Najafian .2020. Puroindoline (Pina-D1 and Pinb-D1) and waxy (Wx-1) genes in Iranian bread wheat (Triticum.aestivum L.) landraces, Biotechnology & Biotechnological Equipment, 34(1): 1019-1027. [DOI:10.1080/13102818.2020.1814866]
23. Maryami, Z., A. Fazeli and A.A. Mehrabi. 2016a .Evaluation ofPhylogenetic Relationships for Waxy Genes in Wild and Cultivated Wheat using Multiplex-PCR. Journal of Crop Breeding, (8): 204 -211 (In Persian). [DOI:10.29252/jcb.8.18.204]
24. Maryami, Z., A. Fazeli and A.A. Mehrabi. 2016b. Use of incompletely dominant markers to identify null alleles at the position of vaccine B1 waxy gene in CultivatedWheat, 3rd International Conference on Sustainable Development, Strategies and Challenges focusing on Agriculture, Natural Resources, Environment and Tourism,50-57, Tabriz, Iran. (In Persian)
25. Nakamura, T., M. yamamori, H. hirano, S. Hidaka and T. Nagamine 1995. Production of waxy (amylose-free) wheats. Journal of molecular genetics, 248: 253- 259. [DOI:10.1007/BF02191591]
26. Nakamura, T., M. Yamamori, H. Hirano and S. Hidaka .1993b. Decrease of waxy (wx) protein in two common wheat cultivars with low amylose content. Journal of plant Breeding, (111): 99-105 [DOI:10.1111/j.1439-0523.1993.tb00614.x]
27. Nishio, Z., H. Oikawa, T. Haneda, M. Seki, M. Ito, T. Tabiki, H. Yamauchi and H. Miura. 2009. Influence of amylose content on cookie and sponge cake quality and solvent retention capacities in wheat flour. Cereal Chemistry, 86(3): 313-318. [DOI:10.1094/CCHEM-86-3-0313]
28. Ortega, R., J.B. Alvarez and C. Guzman. 2014. Characterization of the Wx gene in diploid Aegilops species and its potential use in wheat breeding. Genetics Resources and Crop Evolution, 61: 369-382. [DOI:10.1007/s10722-013-0040-y]
29. Pace, C., B. shirley, M. mcnutt and K. gajiwala. 1996. Forces Contributing to theconformational stability of proteins. Journal of Faseb, 10: 75-83. [DOI:10.1096/fasebj.10.1.8566551]
30. Petrova, I.V., S.V. Chebotar, A.I. Rybalka and Y. M. Sivolap. 2007. Identification of Wx-genotypes of winter wheat. Cytology and Genetics ,6: 11-17
31. Qin, P., K. Zhiyou and Y. Liu. 2018. Effects of the wxgene on Starch biosynthesis, physicochemical wheat flour properties, and dry noodle quality food. Science and Technology Research, 24(3): 443-453. [DOI:10.3136/fstr.24.443]
32. Sahlstrom, S., A. Baevre and R .Graybosch, 2006. Impact of waxy, partial waxy and wild type wheat starch fraction properties on hearth bread.Characteristics Cereal Chemistry, 83(6): 647-654. [DOI:10.1094/CC-83-0647]
33. Saito, M., P. Vrinten and T. Nakamura. 2010 .DNA markers for identifying waxy mutations and improving noodle quality in Wheat. Japan International Research Center for Agriculture Science, (44): 109-115. [DOI:10.6090/jarq.44.109]
34. Saito, M., P. Vrinten, G. Ishikawa, R. Graybosch and T. Nakamura.2017. A novel codominant marker for selection of the null Wx-B1 allele in wheat. Breeding Programs.Mol Breeding, 23: 209-217 [DOI:10.1007/s11032-008-9226-y]
35. Seib, P.A. 2000. Reduced-amylose wheats and asian noodles. Cereal Foods World, 45(11): 504-512.
36. Shahriari, F. and M. Fakhrshahi. 2013. Study of polymorphism of Wx-A1 and Wx-B1 genes and the effect of their mutations on the structure of GBSS enzyme in some commercial cultivars of iranian wheat. Iranian Agronomic Research,(10):149-143 (In Persian).
37. Shadadeh, M., M.H Pahlevani, Kh. Zenalinezhad, M. Esmaeilzadeh Moghaddam and S. Bagherikia. 2020. Evaluation of Baking Quality in Iranian Bread Wheat Cultivars using High Molecular Weight Glutenin Subunits. Journal of Crop Breeding, (12):151-160 (In Persian).
38. Shahsvand, M. 2004. Evaluation of waxy gene (Wx) in common hexaploid wheat in the region using PCR and SDS-PAGE techniques .M.ScThesis, Ferdosi University ,Mashhad , Iran, 86 pp (In Persian)
39. Vanzetti, L.S., L.A. Pfluger, M. Rodriguez-Quijano, J.M. Carrillo and M. Helguera. 2009. Genetic variability for waxy genes in argentinean bread wheat germplasm. Electronic Journal of Biotechnology, 12: 1-9. [DOI:10.2225/vol12-issue1-fulltext-2]
40. Wei, L., A.J. Liu, Y.Z. Sheng, G.Y. Cheng, Z.E Pu and Y.X. Liu. 2013. Molecular characterization of waxy gene in Aegilops.tauschii. Asian Journal of Plant Sciences, 12: 34-39. [DOI:10.3923/ajps.2013.34.39]
41. Xurun, Y., Y .Heng, J. Zhang, S. Shao,L. Zhou, F. Xiong and Z. Wang. 2015. Comparison of endosperm starch granule development and physicochemical properties of starchesfrom waxy and non-waxy wheat. International Journal of Food Properties, (18): 2409-2421 [DOI:10.1080/10942912.2014.980949]
42. Zi, Y., J. Ding, J. Song, G. Humphreys, Y. Peng, C. Li, X. Zhu and W. Guo. 2018. Grain yield, starch content and activities of key enzymes of waxy and non-waxy wheat (Triticum.aestivum) Scientific Reports, (8): 45-48. [DOI:10.1038/s41598-018-22587-0]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
