Russian Journal of GeneticsRussian Journal of GeneticsГенетика0016-67583034-5103The Russian Academy of Sciences66682610.31857/S0016675823080064XTERRFКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯThe Use of the Genetic Resources of Tetraploid Wheat Triticum aethiopicum on the Developing of Purple-Grain Common Wheat with a High Content of AnthocyaninsИспользование генетических ресурсов тетраплоидной пшеницы Triticum aethiopicum для создания линий фиолетовозерной мягкой пшеницы с повышенным содержанием антоциановFisenkoА. V.ФисенкоА. В.fisenko800@mail.ruDragovichА. Yu.ДраговичА. Ю.dragova@mail.ruVavilov Institute of General Genetics, Russian Academy of SciencesИнститут общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук0108202359897197626022025Copyright ©; 2023, А.В. Фисенко, А.Ю. ДраговичCopyright ©; 2023, А.В. Фисенко, А.Ю. Драгович2023А.В. Фисенко, А.Ю. ДраговичА.В. Фисенко, А.Ю. Драговичhttps://transsyst.ru/0016-6758/article/view/666826

The article considers the results on the developing of purple-grain common wheat and the study of its genetic diversity. Triticum aethiopicum Jakubz. 2n = 28 is the only source of genes for the purple grains color among the wheat species. The trait of purple grain is accompanied by an increase in the content of anthocyanins and micronutrients in the grain. To develop common wheat lines with purple grain, T. aethiopicum k-19068 was first hybridized with the Iranian landrace T. aestivum k-14333. The resulting hybrids were then crossed with the highly productive common wheat cultivar Liza. The developing lines F6 (2n = 42) characterize low diversity on multiple alleles of gliading-coding loci (H = 0.410). They were dominated by alleles inherited from the parent variety Liza. No gliadin alleles that could belong to T. aethiopicum have been identified. Comparison of groups of lines with purple and white grains made it possible to show that they do not significantly differ from each other in terms of yield and elements of its structure. As a result, we have not found a negative correlation between the high content of anthocyanins in grain and grain productivity. This allows us to hope for the possibility of developing high-yielding lines of common wheat with purple grain enriched with anthocyanins.

В статье рассмотрены результаты работы по созданию и изучению генетического разнообразия фиолетовозерной мягкой пшеницы. Среди пшениц только вид Triticum aethiopicum Jakubz. 2n = 28 несет гены фиолетовой окраской зерновки, сопровождающиеся повышенным содержанием антоцианов. В результате двухэтапной межвидовой гибридизации фиолетовозерной формы T. аethiopicum k-19068 с образцами T. aestivum k-14333 (Иран) и сортом Лиза (НИИСХ ЦРНЗ, РФ) выделены линии мягкой пшеницы с фиолетовой окраской зерна и с повышенным содержанием антоцианов. Показано невысокое генетическое разнообразие полученных линий (H = 0.410) и преобладание аллелей глиадина, полученных от высокопродуктивного родителя – сорта Лиза. Не выявлено аллелей глиадина, которые можно было бы идентифицировать, как принадлежащие T. aethiopicum. Сравнение группы фиолетово- и светлозерных линий показывает, что они достоверно не различаются между собой по урожайности и элементам ее структуры, что указывает на отсутствие отрицательной корреляции между высоким содержанием антоцианов в зерне и зерновой продуктивностью.

interspecific hybridizationwheatanthocyanin genesgliadincoding loci.межвидовая гибридизацияпшеницагены антоциановой окраскиглиадин-кодирующие локусы.He J., Giusti M.M. Anthocyanins: Natural colorants with health-promoting properties // Ann. Rev. Food Sci. Technol. 2010. V. 10. № 1. P. 163–187. https://doi.org/10.1146/annurev.food.080708.100754Khoo H.E., Lim S.M., Azlan A. Evidence-based therapeutic effects of anthocyanins from foods // Pak. J. Nutr. 2019. V. 18. № 1. P. 1–11. https://doi.org/10.3923/pjn.2019.1.11Bagchi D., Sen C.K., Bagchi M. et al. Anti-angiogenic, antioxidant and anti-carcinogenic properties of a novel anthocyanin-rich berry extract formula // Biochem. (Mosc.) 2004. V. 69. № 1. P. 75–80. https://doi.org/10.1023/b:biry.0000016355.19999.93Cui J., Li X.Y. Progress on anti-tumor mechanisms of anthocyanins (Chinese) // Food Sci. 2014. V. 35. P. 310–315.Chen W.C., Liu H.M., Liu J.S. Progress in the research on anticarcinogenic activities of anthocyanins (Chinese) // Food Res. Dev. 2016. V. 37. P. 211–215.Guo Z., Zhang Z., Xu P. Analysis of nutrient composition of purple wheat // Cereal Res. Commun. 2012. V. 41. № 2. P. 293–303. https://doi.org/10.1556/CRC.2012.0037Kaur S., Pandey A.K., Kumari A., Garg M. Physiological and molecular response of colored wheat seedlings against phosphate deficiency is linked to accumulation of distinct anthocyanins // Plant Physiology and Biochemistry. 2022. V. 170. P. 338–349. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.12.017Gupta P.K., Balyan H.S., Sharma S., Kumar R. Biofortification and bioavailability of Zn, Fe and Se in wheat: Present status and future prospects // Theor. Appl. Genet. 2021. V. 134. № 1. P. 1–35. https://doi.org/10.1007/s00122-020-03709-7Тихвинский С.Ф., Доронин С.В. Антоциановые пигменты растений и их роль в адаптивной селекции сельскохозяйственных культур // Теор. и прикладная экология. 2007. № 3. С. 15–19.Гордеева Е.И. Генетическая регуляция фиолетовой окраски перикарпа зерна мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.). Автореф. дис. канд. биол. наук. Новосибирск: ИЦиГ СО РАН, 2014. 16 с.Khlestkina E.K., Tereshchenko O.Yu., Salina E.A. Flavonoid biosynthesis genes in wheat and wheat-alien hybrids: Studies into gene regulation in plants with complex genomes // Radiobiology and Environmental Security. Dordrecht, Netherlands: Springer, 2012. P. 31–41.Jiang W., Liu T., Nan W. et al. Two transcription factors TaPpm1 and TaPpb1 co-regulate anthocyanin biosynthesis in purple pericarps of wheat // J. Exp. Bot. 2018. V. 69. № 10. P. 2555–2567. https://doi.org/10.1093/jxb/ery101Garg M., Chawla M., Chunduri V. et al. Transfer of grain colors to elite wheat cultivars and their characterization // J. Cereal Sci. 2016. V. 71. P. 138–144. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2016.08.004Sharma S., Kapoor P., Kaur S. et al. Changing nutrition scenario: Colored wheat – a new perspective // Physiological, Molecular, and Genetic Perspectives of Wheat Improvement. Cham, Switzerland: Springer, 2021. (eBook). https://doi.org/10.1007/978-3-030-59577-7_4Martinek P., Jirsa O., Vaculova K. et al. Use of wheat gene resources with different grain colour in breeding // Conference. Tagungsband der 64. Jahrestagung der Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute Österreichs. 25–26 November 2013. Raumberg-Gumpenstein. 2014. V. 1. P. 75–78.Metakovsky E.V., Novoselskaya A.Yu. Gliadin allele identification in common wheat. I. Methodological aspects // J. Genet. Breed. 1991. V. 45. P. 319–323.Metakovsky E.V. Gliadin allele identification on common wheat. II. Catalogue of gliadin allele in common wheat // J. Genet. Breed. 1991. V. 45. P. 325–344.Nei M. Molecular Population Genetics and Evolution. Amsterdam: Holland Press, 1975. 278 p.Central Statistical Agency of Ethiopia. Area and Production of Major Crops, Agricultural Sample Survey. Statistical Bulletin 586. Ethiopia: Addis Ababa, 2018.Мурашев В.В., Морозова З.А. Особенности морфогенеза пшеницы эфиопской T. aethiopicum Jacubz. (1974) в ЦРНЗ России; секция Dicoccoides; 2n = 28, геномы AuB // Научный альманах. Биологические науки. 2018. № 10-2(48). С. 163–173. https://doi.org/10.17117/na.2018.10.02.163