Спосіб підвищення вмісту амілози в крохмалі зерна кукурудзи

Реферат: Спосіб підвищення вмісту амілози в крохмалі зерна кукурудзи, який включає використання біохімічного ефекту ендоспермових мутантів і створення на їх основі інбредних ліній та гібридів. При цьому як джерела підвищеного вмісту амілози в крохмалі використовуються носії комбінації мутантних генів структури ендосперму aesu2. UA 101781 U (12) UA 101781 U UA 101781 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до галузі сільського господарства, а саме - до способів генетичного поліпшення вуглеводного складу зерна кукурудзи. Відомий спосіб підвищення вмісту амілози в крохмалі зерна кукурудзи шляхом використання ефекту полігенних комплексів [1]. Однак практичне використання цього способу ускладнюється неможливістю оцінки біохімічного ефекту кожного з полігенів і відсутністю можливостей визначення їх алельного стану. Ці недоліки усуває використання способу підвищення вмісту амілози в крохмалі шляхом використання ефекту моногенної ендоспермової мутації ае (amylose extender) - прототип [2]. Ця мутація не тільки суттєво підвищує вміст амілози в крохмалі [3], але й має візуально діагностований маркер алельного стану, яким є фенотип зерна [4]. Однак носії мутації ае мають недостатньо високий вміст амілози в крохмалі і це рішучим чином обмежує сфери промислового використання високоамілозної кукурудзи. В основу корисної моделі поставлено задачу усунення цього недоліку і підвищення вмісту амілози в крохмалі зерна кукурудзи порівняно з носіями мутації ае при збереженні можливості візуальної ідентифікації форм з високим вмістом цієї форми вуглеводів. Поставлена задача вирішується тим, що для усунення недоліків прототипу використовується біохімічний ефект комбінації мутантних генів структури ендосперму кукурудзи amylose extender та sugary-2. Вміст амілози в крохмалі стиглого зерна кукурудзи на основі комбінації мутантних генів aesu2 порівняно із звичайною кукурудзою та кукурудзою на основі моногенних мутацій amylose extender та sugary-2 наведено в таблиці 1. Таблиця 1 Вміст амілози в крохмалі стиглого зерна кукурудзи на основі комбінації мутантних генів aesu2 порівняно із звичайною кукурудзою та кукурудзою на основі моногенних мутацій amylose extender та sugary-2, % (середнє за оцінками шести неспоріднених за походженням ліній кожного типу) Типи ліній Звичайний Мутанти su2 Мутанти ае (прототип) Мутанти aesu2 (пропоноване технічне рішення) НІР0,05 25 30 35 40 45 Вміст амілози в крохмалі, % 26,1 42,4 60,4 69,8 1,0 Дані свідчать (табл. 1), що кукурудза на основі комбінації мутантних генів aesu2 за вмістом амілози в крохмалі стиглого зерна суттєво перевищує не тільки кукурудзу звичайного типу, але й носіїв моногенних мутацій amylose extender та sugary-2 і високий вміст цієї фракції вуглеводів у носіїв комбінації aesu2 є наслідком неалельних взаємодій між зазначеними мутантними генами. Приклад використання. В перший рік проводиться гібридизація джерел ендоспермової мутації amylose extender з джерелами ендоспермової мутації sugary-2. На другий рік отримане гібридне насіння висівається в польових умовах і отримані з нього рослини піддаються самозапиленню. В розщеплюваних особинах другого покоління спостерігаються три фенотипові класи - із звичайним фенотипом зерна, з фенотипом зерна мутації ае і з фенотипом зерна мутації su2 у співвідношеннях, статистично близьких до 9:3:4. Таким чином, неалельні взаємодії між мутантними генами ае та su2 за фенотипом зерна здійснюються за типом комплементарного епістазу і в комбінації aesu2 мутантний ген su2 епістатичний до мутантного гену ае. Тому для виділення носіїв комбінації aesu2 в другому поколінні від схрещування носіїв мутацій ае та su2 добирається насіння з фенотипом мутації ае, яке на третій рік висівається в польових умовах, піддається самозапиленню і в отриманих розщеплюваних особинах добирається насіння з фенотипом мутації su2, яке і використовується в подальшій роботі. Таке насіння за зовнішнім виглядом чітко відрізняється від насіння звичайної кукурудзи, оскільки воно скловидне і слабко зморшкувате по всій поверхні, а від носіїв моногенної мутації su2 його відрізняють позитивні тести на алельність з джерелами мутації ае. Це сприяє надійній фенотиповій ідентифікації форм з високим вмістом амілози в крохмалі. Ідентифіковані носії комбінації aesu2 використовуються для селекції ліній шляхом беккроссування або інцухту з індивідуальним добором, а отримані константні лінії 1 UA 101781 U 5 10 15 застосовуються для отримання гетерозисних гібридів. Кукурудза на основі комбінації aesu2 є специфічним типом кукурудзи, який при селекції та вирощуванні ліній і гібридів потребує генетичної або просторової ізоляції від будь-якого іншого типу кукурудзи. Використання пропонованого способу дозволяє забезпечити суттєво більш високий вміст амілози в крохмалі порівняно із кукурудзою традиційного типу та носіями мутації ае, що підвищує якість зерна кукурудзи. Джерела інформації: 1. Quantitative trait loci affecting amylose, amylopectin and starch content in maize recombinant lines/ [M. Sene, M. Gausse, C. Damerval et al.]// Plant Physiol. Biochem. - 2000. - V. 38. - P. 459-472. 2. Fergason V. High-amylose and waxy corns / V. Fergason // Specialty corns, 2nd ed.; A. R. Hallauer Ed. - Boca Raton-London-New York-Washington, D.C.: CRC Press, 2001. - P. 71-92. 3. Characterization of starch structures of 17 maize endosperm mutant genotypes with Oh43 inbred line background/ [Y. J. Wang, P. White, L. Pollack, J.-L. Jane]// Cereal Chem. - 1993. - V. 70. P. 171-179. 4. Neuffer M. G. Mutants of maize/ M. G. Neuffer, E. H. Сое, S. R. Wessler. - Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1997. - 468 p. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб підвищення вмісту амілози в крохмалі зерна кукурудзи, який включає використання біохімічного ефекту ендоспермових мутантів і створення на їх основі інбредних ліній та гібридів, який відрізняється тим, що як джерела підвищеного вмісту амілози в крохмалі використовуються носії комбінації мутантних генів структури ендосперму aesu2. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2