BIOCHEMICAL EVALUATION OF INTROGRESSIVE WINTER WHEAT LINES AND PROSPECTS FOR THEIR USE IN BREEDING
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturaljournal.4.2023.13Keywords:
wheat yield, grain protein content, sedimentation, protein fractions.Abstract
An important indicator of wheat grain quality is the ratio of individual protein fractions of wheat grain, especially the fractions of gluten proteins (glutenins and gliadins). Gliadins have been shown to be monomeric proteins that affect dough properties such as viscosity and extensibility. Glutenins are capable of forming high-polymer macromolecular aggregates and affect such important dough parameters as elasticity and elasticity. It has been shown that the protein profile of wheat grain proteins by molecular weight is specific to each wheat variety and its technological class. One of the most powerful tools for expanding the genetic diversity of wheat, in particular with regard to quality traits, is remote hybridization with wild relatives, which carry an inexhaustible reserve of economically valuable traits. It is known that wild species with low grain productivity are able to accumulate a hypertrophied amount of protein in the grain. The aim of this study was to determine the breeding value of wheat distant hybridization derivatives by agronomic and biochemical parameters related to grain quality. Field, laboratory and statistical methods were used to obtain the results of the research described in the article. The improved introgressive lines of winter bread wheat obtained as a result of hybridization of primary introgressive lines and amphiploids with Aegilops tauschi and Elymus sibiricus with modern varieties of PBGI–NCSCI selection were analyzed for biochemical parameters related to the formation of grain quality. A method for the quantitative determination of individual grain protein fractions with different molecular weights using high-performance liquid chromatography was developed. The study of protein content and its fractional composition allowed to reveal the genotypic features of the studied lines according to these indicators. The conducted studies allowed us to recommend the following biochemical parameters for the evaluation of new wheat genetic material for grain quality: protein content, absolute protein content per 1000 grains, gluten content, sedimentation and content of individual fractions of glutenins and gliadins and their ratio. Based on the study, introgressive lines were identified that may be of interest for further breeding work in southern Ukraine, provided that alien gene complexes are preserved, and the biochemical parameters used in the study of the lines can be used to select genotypes valuable for grain quality.
References
ДСТУ 4138-2002 Насіння сільськогосподарських культур. Методи визначння якості. Кіндрук М. О. та ін., Держспоживстандарт України, К., 2003 : 17–18.
Кульбіда М. П., Моцний І. І., Коваль Т. М. Аналіз розподілу гібридів м’якої пшениці з амфіплоїдами за показниками якості зерна при оптимальному рівні азотного живлення. Зб. наук. праць СГІ–НАЦ НАІС. 2003. Bип. 4 (44). С. 27–41.
Литвиненко М. А. 100 років розвитку селекційних програм пшениці м’якої озимої. Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. 2016. № 2 (31). С. 75–82.
Лифенко С. П., Нарган Т. П., Наконечний М. Ю. Інтрогресії в геном пшениці м’якої від різних донорів – проблемний, але перспективний напрям селекції. Селекція і насінництво. 2014. 105. С. 39–50 https://doi.org/10.30835/2413-7510.2014.42043
Моргун В. В., Дубровна О. В., Моргун Б. В. Сучасні біотехнології отримання стійких до стресів рослин пшениці. Фізіологія рослин і генетика. 2016. 48 (3). 196–214.
Моргун В. В., Рибалка О. І., Дубровна О. В. Генетичне поліпшення рослин: основні наукові досягнення та інноваційні розробки. Актуальні проблеми фізіології рослин і генетики: матеріали Міжнародної наукової конференції. 2021. С. 246-248.
Моцний І., Нарган Т., Єриняк М., Лифенко С. Застосування похідних неповного пшенично-елімусного амфіплоїда (НПЕА) elytricum fertile в селекції пшениці м’якої озимої. Вісник аграрної науки. 2017. Т. 95. № 8. С. 45-50. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk201708-08 Моцний І. І., Литвиненко М. А., Молодченкова О. О., Соколов В. М, Файт В. І., Сєчняк В. Ю. Створення вихідного матеріалу пшениці м’якої озимої із застосуванням міжвидових схрещувань для селекції на підвищений вміст білка. Цитологія і генетика. 2019. №53(2). С. 21–33. https://doi.org/10.3103/S0095452719020075.
Моцний І. І., Нарган, Т. П., Наконечний М. Ю., Лифенко С. П., Молодченкова О. О., Міщенко Л. Т. Різноманіття похідних віддаленої гібридизації озимої пшениці за стійкістю до хвороб та іншими чужинними ознаками. Вісник Одеського національного університету. Біологія. 2021. 26 (2 (49)), 51–72.
Нарган Т. П., Моцний І. І., Сєчняк В. Ю., Лифенко С. П. Оцінка ліній пшениці м’якої озимої (Triticum aestivum L.) від віддаленої гібридизації за господарсько корисними ознаками. Зб. наук. праць СГІ–НЦНС. 2016. 28 (68). С. 15–32.
Похилько С. Ю., Швартау В. В., Починок В. М., Михальська Л. М., Дуган О. М., Моргун Б. В. Комплексний аналіз вмісту загального білка в зерні м’якої пшениці, яка містить ген Gpc- B1 від Triticum turgidum ssp. dicoccoides. Вісник УТГіС. 2017. Т. 15, № 1 С. 52–57.
Рибалка О. І. Якість зерна пшениці та її поліпшення: монографія. Київ, 2011. 496 с. Солодушко М., Середа І. Особливості вирощування пшениці озимої в умовах північного Степу України. Роль науки у підвищенні технологічного рівня і ефективності АПК України: матеріали IV всеукр. наук.-практ. конф., Тернопіль, 15-16 травня 2014 р. Тернопіль: Крок. 2014. С. 169–171.
Doneva S., Daskalova N., Spetsov P. Transfer of novel storage proteins from a synthetic hexaploid line into bread wheat. Zemdirbyste-Agriculture. 2018. V. 105 (2). P. 113–122. https://doi. org/10.13080/z-a.2018.105.015.
Kjeldahl J. Neue Methode zur Bestimmung des Stickstoffs in organischen Körpern” (New method for the determination of nitrogen in organic substances). Zeitschrift für analytische Chemie. 1983. V. 22. N. 1. P. 366-383. https://doi.org/10. 1007/BF01338151
Lukaszewski A. Manipulation of the 1BL.1RS translocation in wheat by induced homoelogus recombination. Crop Sci. 2000. V.40. N. 1 P. 216–225. https://doi.org/ 10.2135/cropsci2000.401216x
Mikulikova D., Masar S., Horvathova V., Kraic J. Stability of quality traits in winter wheat cultivars. Czech J. Food Sci. 2009. V. 27 (6). P. 403–417. Morel M. Y., Dehlon P., Autran J.-C., Leygue J. P., L’Helgouac’h Ch. B. Effects of temperature, sonication time and power setting on size disrtribution and exractability of total wheat proteins as determined by size-exclusion high-performance liquid chromatography. Cereal Chemistry. 2000.V.77. N 226. P. 20–25.
Mujeeb-Kazi A., Hettel G. P. Utilizing wild grass biodiversity in wheat improvement: 15 years of wide cross research at CIMMYT. Research Report. N. 2. Mexico.D. F. CIMMYT. 1995.
Mujeeb-Kazi A, Deldago R, Cortes A, Cano S, Rosas V, Sanchez J. Progress in exploiting Aegilops tauschii for wheat improvement. Ann. Wheat Newsletter. 2004. 50: 79–88.
Mujeeb-Kazi A., Gul A., Farooq M., Rizwan S., Ahmad I. Rebirth of synthetic hexaploids with global implications for wheat improvement. Aust. J. Agric. Res. 2008. V. 59. N.10. P. 391–398. https://doi.org/10.1071/AR07226
Spetsov P., Savov M. A review on amphiploids in the Triticeae, obtained in Bulgaria during 1950-1990. Wheat Inf. Serv. 1992. V. 75. P. 1–6.
Szulc P., Ambrozy-Deregowska K., Mejza I., Kobus-Cisowska J., Ligaj M. The role of agrotechnical factors in shaping the protein yield of maize (Zea mays L.). Sustainability. 2020. V.12. N. 6833. P. 1–18. https://doi.org/10.3390/su12176833
