Особенности наследования лизина у гибридов второго поколения зернового сорго

Сорго считается одной из наиболее важных зерновых культур в мире. Зерно сорго характеризуется низким содержанием в белке незаменимых аминокислот, прежде всего лизина, что значительно снижает его кормовую ценность. Известны два мутантных гена с высоким уровнем лизина: спонтанный мутантный ген hl, который был первоначально идентифицирован в эфиопских линиях, и ген P721, который индуцирован этилметансульфонатом.
Цель исследований заключалась в изучении закономерности наследования содержания лизина в зерне гибридов второго поколения сорго зернового, полученных в результате скрещиваний по двум диаллельным схемам 4х4 (I – СПЗС-11, Sb-126/4, 144 ф/8, Зерноградское 204; II – ЗСК-4, Белозёрное 100, Отбор 100, 34045). В результате гибридологического анализа установлено, что по содержанию лизина в белке сорго между включёнными в скрещивания родительскими образцами наблюдались генетические отличия в 1-3 гена. Наибольшие различия (3 гена) проявились между образцами сорго зернового 34045 и 144 ф/8. В большинстве гибридных комбинаций между привлечёнными в гибридизацию образцами наблюдались моногенные и дигенные различия. В результате оценки значения степени доминирования установлена величина проявления гена, контролирующего содержание лизина в белке сорго. Наблюдалось доминирование как меньших, так и больших значений признака. Кривые распределения частот изученных гибридов находились в пределах изменчивости родительских форм, однако в отдельных комбинациях проявились положительные трансгрессии. В комбинациях Sb-126/4 × СПЗС-11, Зерноградское 204 × СПЗС-11 для дальнейшей селекционной работы выделены формы с высоким содержанием лизина в зерне (более 3,5%).

1. Tesso T., Ejeta G., Chandrashekar A., Huang C., Tandjung A., Lewamy M., Axtell J. D., Hamaker B. R. A Novel Modified Endosperm Texture in a Mutant High-Protein Digestibility/High-Lysine Grain Sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench). Cereal Chem., 2006;83(2):194-201. https://doi.org/10.1094/CC-83-0194

2. Taylor J. R. N., Schober T. J., Bean S. R. Novel food and non-food uses for sorghum and millets. J Cer Sci., 2006;(44(3)):252-271. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2006.06.009

3. Васильченко С. А., Метлина Г. В., Ковтунов В. В. Влияние метеоусловий на продуктивность сорго зернового в южной зоне Ростовской области. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016;(120):744-754. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26469981

4. Романюкин А. Е., Шишова Е. А., Ковтунова Н. А., Ермолина Г. М. Признаковая и генетическая коллекция скороспелых форм сахарного сорго. Аграрный вестник Урала. 2016;7(149):46-50. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27191817

5. Mofokeng A. M., Shimelis H., Laing M. Breeding strategies to improve sorghum quality. AJCS. 2017;11(02):142-148. https://doi.org/10.21475/ajcs.17.11.02.p127

6. Ковтунов В. В. Посевная площадь и урожайность сорго зернового. Зерновое хозяйство России. 2018;(3):47-49. https://doi.org/10.31367/2079-8725-2018-57-3-47-49

7. Шепель Н. А. Селекция и семеноводство гибридного сорго. Ростов-на-Дону: Издательство Ростовского университета, 1985. 256 с.

8. Шепель Н. А. Сорго. Волгоград: Комитет по печати, 1994. 448 с.

9. Ferreira R. R., Meinhardt L. W., Azevedo R. A. Lysine and threonine biosynthesis in sorghum seeds: Characterization of aspartate kinase and homoserine dehydrogenase isoenzymes. Ann Appl Biol. 2006;149(1):77-86. https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.2006.00074.x

10. Wu Y., Yuan L., Guo X., Holding D. R., Messing J. Mutation in the seed storage protein kafirin creates a highvalue food trait in sorghum. Nat Commun. 2013;(4):2217. https://doi.org/10.1038/ncomms3217

11. Лушпина О. А., Сухенко Н. Н., Ковтунов В. В. Коллекционный материал сорго зернового для селекции на продуктивность. Зерновое хозяйство России. 2016; (3): 13-16. Режим доступа: https://www.zhros.ru/jour/article/view/163

12. Singh R., Axtell J. D. High lysine mutant gene (hl) that improves protein quality and biological value of grain sorghum. Crop Sci. 1973;13(5):535-539. URL: https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.2135/cropsci1973.0011183X001300050012x

13. Fano D. Breeding of sorghum for high lysine in the seed. International Journal of Agriculture Sciences. 2017;9(43):4702-4707. URL: http://www.researchgate.net/publication/327384832

14. Fantaye B. M. Genetic improvement of lysine content in sorghum: A Review. J. Advan. Plant Sci., 2018;1(3):307. URL: https://www.researchgate.net/publication/329191838

15. Oria M. P., Hamaker B. R., Axtel J. D., Huang C. P. A highly digestible sorghum mutant cultivar exhibits a unique folded structure of endosperm protein bodies. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2000;97(10):5065-5070. https://doi.org/10.1073/pnas.080076297