Анализ нуклеотидных последовательностей и уровней экспрессии гена LEC1 у сортообразцов гороха с различным содержанием запасных белков семян

   Горох посевной является одним из лучших источников растительного белка, содержащего все незаменимые аминокислоты. Генетические детерминанты, контролирующие биосинтез и накопление запасных белков у семян гороха, в настоящее время остаются малоизученными. Известно, что данные процессы, наряду с развитием и созреванием семян, регулируются генами транскрипционных факторов LEC1, LEC2, ABI3, FUS3.

   В связи с этим целью нашего исследования стал анализ нуклеотидных последовательностей кодирующего участка гена LEC1 и уровней его экспрессии у высоко- и низкобелковых сортообразцов для поиска молекулярных маркеров, ассоциированных с содержанием протеина в семенах гороха.

   Опыты проводили в 2021–2024 годах. Материалом исследования послужили 110 сортов и линий гороха из коллекции ВИР. Содержание запасных белков семян определяли по методу Бредфорда. Выделение ДНК проводили набором «Genomic DNA PurificationKit» («ThermoFisherScientific», США). Праймеры к гену LEC1 были подобраны впервые с помощью программы «PrimerSelect» («DNAStar», США). Секвенирование выполняли на генетическом анализаторе «ABI Prism 3500» («AppliedBiosystems», США). Нуклеотидные последовательности анализировали с помощью программы «MegAlign» («DNAStar», США). В результате исследования нами были отобраны две группы, включающие 12 сортов и линий гороха с высоким (23,5 ± 0,4 – 26,1 ± 0,5 %) и 10 – с низким (18,0 ± 0,3 – 19,7 ± 0,3 %) содержанием белка в семенах. Сравнительный анализ нуклеотидных последовательностей гена LEC1 у высоко- и низкобелковых сортообразцов позволил выявить ранее неописанные однонуклеотидные замены в позициях 884 (G/A), 1041 (C/T), 1076 (C/T), 1201 (T/C), 1268 (G/T) п.н. и инсерцию в позиции 696/697 (С) п.н. Установлено, что на ранней стадии развития семян (5-е сутки после опыления) у большинства низкобелковых сортов и линий гороха уровни экспрессии гена транскрипционного фактора LEC1 были достоверно выше, чем у высокобелковых.

1. Бобков С. В., Уварова О. В. Накопление запасных веществ в семенах дикого и культурного гороха // Земледелие. 2021. № 4. С. 24–27. DOI: 10.24411/0044-3913-2021-10406

2. Браилова И. С., Филатова И. А., Юрьева Н. И., Белоусова Ю. В. Оценка перспективных сортообразцов гороха по качеству и взаимосвязь биохимических показателей с урожайностью и массой 1000 зерен// Зернобобовые и крупяные культуры. 2020. № 3(35). С. 20–25. DOI: 10.24411/2309-348X-2020-11180

3. Гайнуллина К. П., Румянцев С. Д., Давлетов Ф. А., Кулуев Б. Р. Анализ нуклеотидных последовательностей кодирующего участка гена ABI3 у сортообразцов гороха с различным содержанием запасных белков семян // Зерновое хозяйство России. 2023. Т. 15, № 2. С. 34–40. DOI: 10.31367/2079-8725-2023-85-2-34-40

4. Голопятов М. Т., Кондрашин Б. С.Качество зерна сортов гороха, различающихся по архитектонике листового аппарата, в зависимости от уровня применения минеральных удобрений // Зернобобовые и крупяные культуры. 2020. № 1(33). С. 24– 29. DOI: 10.24411/2309-348X-2020-11150

5. Клочков А. В., Соломко О. Б., Клочкова О. С. Влияние погодных условий на урожайность сельскохозяйственных культур // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 2. С. 101–105.

6. Фадеева А. Н., Шурхаева К. Д. Адаптивные свойства сортов гороха селекции Татарского НИИСХ // Зернобобовые и крупяные культуры. 2021. № 4(40). С. 5–14. DOI: 10.24412/2309-348X-2021-4-5-14

7. Bradford, M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Analytical Biochemistry. 1976. № 72(1–2). P. 248–254. DOI: 10.1006/abio.1976.9999

8. Malovichko Y. V., Shtark O. Y., Vasileva E. N., Nizhnikov A. A., Antonets K. S. Transcriptomic insights into mechanisms of early seed maturation in the garden pea (Pisumsativum L.) // Cells. 2020. № 9(3). P. 779–810. DOI: 10.3390/cells9030779

9. Verma S., Attuluri V. P. S., Robert H. S. Transcriptional control of Arabidopsis seed development // Planta. 2022. Vol. 255, Article number: 90. DOI: 10.1007/s00425-022-03870-x

10. Vetrici M. A., Yevtushenko D. P., Misra S.Overexpression of douglas-fir LEAFY COTYLEDON1 (PmLEC1) in Arabidopsis induces embryonic programs and embryo-likestructures in the lec1-1 mutant but not in wild type plants // Plants. 2021. № 10(8). Article number: 1526. DOI: 10.3390/plants10081526