Ko‘rinma amiloza miqdori — Apparent Amylose Content (AAC) — guruchning pishirish vaqtida yumshoq, yopishqoq yoki quruqroq va donador bo‘lib qolishini belgilaydigan eng muhim kraxmal xususiyatlaridan biridir. Guruch endospermida amiloza sintezining asosiy boshqaruvchilaridan biri Waxy (Wx) geni tomonidan kodlanadigan Granule-Bound Starch Synthase I (GBSSI) fermentidir.

Ushbu tadqiqot guruch seleksiyasida qo‘llaniladigan mavjud DNK markerlarining AAC darajasini qanchalik yaxshi bashorat qilishini baholadi va ayniqsa %24,5 dan yuqori amilozali genotiplarni ishonchliroq tanlash maqsadida GBSSI/Waxy genida yangi genetik variantlarni izlagan.

Jami 127 ta guruch aksessiyasi — 125 japonica va 2 indica — o‘rganildi. Birinchi introndagi G/T SNP yakka holda AAC variatsiyasining %77,5 ini tushuntirgan bo‘lsa, exon 6 dagi A/C SNP bilan birga qo‘llanganda tushuntirilgan variatsiya %79,5 gacha oshdi. RM190 mikrosatellitini bu ikki SNP ga qo‘shish esa ko‘rsatkichni faqat %79,6 gacha ko‘tardi.

Mavjud marker haplotiplari AAC qiymati %24,5 dan yuqori bo‘lgan aksessiyalarni ishonchli ajrata olmagani sababli, barcha AAC sinflarini ifodalovchi 21 genotipda GBSSI geni va taxminan 1 kb upstream boshqaruvchi hudud qayta sekvenslandi. Jami 32 SNP aniqlandi va ulardan to‘rttasi yangi dCAPS molekulyar markerlarini ishlab chiqishda qo‘llanildi.

Yangi markerlar AAC variatsiyasining umumiy tushuntirilishini faqat cheklangan darajada oshirgan bo‘lsa-da, RM190 CT20 bilan exon 6 A va −1514 G allellari birga uchraydigan haplotip tadqiqot kolleksiyasida doimiy ravishda AAC > %24,5 bilan bog‘langan. Shu sababli yangi markerlarning eng muhim hissasi umumiy variatsiyani keskin oshirishdan ko‘ra, yuqori amilozali muayyan genotiplarni tanlash uchun yanada spetsifik molekulyar vosita taqdim etishidir.

Amiloza guruchning pishish xususiyatini nega o‘zgartiradi?

Guruch kraxmali asosan amiloza va amilopektindan iborat. Ularning nisbati pishgan guruchning teksturasi va donalarning bir-biriga yopishish moyilligiga kuchli ta’sir qiladi.

Yuqori AAC li navlar odatda quruqroq, qattiqroq va bir-biridan ajraladigan donalar hosil qilsa, past AAC li navlar yumshoqroq, yaltiroq va yopishqoq xususiyat ko‘rsatishi mumkin.

Tadqiqotda qo‘llangan umumiy tasnifda AAC guruhlari waxy, past, o‘rta va yuqori amilozali guruhlarga ajratilgan. Tijoriy tasniflarda taxminan %26–33 darajadagi AAC odatda yuqori amiloza sinfi sifatida baholanadi.

GBSSI va Waxy geni nima?

Waxy geni xromosoma 6 da joylashgan va GBSSI fermentini kodlaydi. GBSSI guruch endospermida amiloza sintezining asosiy fermentlaridan biridir.

Waxy lokusida keng tarqalgan ikki allel ayniqsa muhim:

• Wxa:umuman olganda yuqori AAC bilan bog‘liq.
• Wxb:ko‘pincha past va o‘rta AAC bilan bog‘liq.

Wxb allelida birinchi intronning 5′ splice hududidagi G→T SNP mRNA qayta ishlanishiga ta’sir qilib, funksional GBSSI miqdorining kamayishiga olib kelishi mumkin. Shu sababli bir genning turli allellari guruch donasidagi amiloza miqdorining o‘zgarishida muhim rol o‘ynaydi.

Mavjud DNK Markerlari Amiloza Miqdorini Qanchalik Yaxshi Bashorat Qildi?

Tadqiqotchilar avval guruch seleksiyasida ilgari qo‘llangan RM190 mikrosatelliti va Waxy genidagi muhim SNP larning AAC ni bashorat qilishdagi kuchini 127 aksessiyada baholadi.

Bu natija ayniqsa birinchi introndagi SNP ning kuchli ta’sirini ko‘rsatadi. Intron 1 SNP yakka holda AAC variatsiyasining %77,5 ini tushuntirgan.

Exon 6 SNP yakka holda tushuntirish kuchi pastroq bo‘lsa-da, intron 1 bilan birga qo‘llanganda AAC bashorati %79,5 gacha oshgan.

RM190 ni ushbu kombinatsiyaga qo‘shish atigi %0,1 qo‘shimcha tushuntirish berdi. Shu sababli tadqiqot germplazma kolleksiyasida RM190, intron 1 va exon 6 SNP lari bergan ma’lumotdan tashqari katta qo‘shimcha bashorat ustunligi yaratmagan.

Nega Yangi Molekulyar Markerlarga Ehtiyoj Tug‘ildi?

Mavjud marker kombinatsiyalari past, o‘rta va umumiy yuqori AAC sinflarini bir-biridan ajrata olgan bo‘lsa-da, ayniqsa AAC qiymati %24,5 dan yuqori bo‘lgan genotiplarni ishonchli tanlashda yetarli bo‘lmagan.

Bu muammo ayniqsa yuqori amilozali guruch afzal ko‘riladigan bozorlar va seleksiya dasturlari uchun muhimdir. Seleksioner faqat “yuqori bo‘lishi mumkin” sinfini emas, balki juda yuqori AAC ga ega muayyan ota-onalar yoki liniyalarni erta avlodlarda tanlashni xohlashi mumkin.

Shu sababli tadqiqotchilarallel miningyondashuvidan foydalangan. Allellarni izlash bir genning turli genotiplardagi DNK ketma-ketliklarini taqqoslash orqali ilgari noma’lum yoki yetarlicha tavsiflanmagan variantlarni aniqlashdir.

GBSSI Allellarini Izlashda Nima Topildi?

Barcha AAC sinflarini ifodalovchi 21 genotip tanlandi va GBSSI genining to‘liq qismi hamda taxminan 1 kb upstream boshqaruvchi hudud qayta sekvenslandi.

Ketma-ketliklarning katta qismida yuqori o‘xshashlik bo‘lishiga qaramay, jami32 SNPaniqlandi.

Yangi variantlarning muhim qismi oqsil kodlovchi exonlardan ko‘ra promoter va intron kabi kodlamaydigan hududlarda topildi. Bu natija GBSSI ning oqsil kodlovchi qismi muhim funksiyasi sababli nisbatan konservativ bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatadi.

Aniqlangan yangi SNP lar orasidan molekulyar marker ishlab chiqish uchun to‘rtta pozitsiya tanlandi:

• −1514 — promoter hududi,
• +1801 — exon 9,
• +2282 — intron 10,
• +2806 — intron 12.

Ushbu SNP lar uchun dCAPS markerlari ishlab chiqilib, 127 aksessiya qayta skrining qilindi.

Yangi Markerlar Yuqori Amilozali Guruchni Yaxshiroq Ajrata Oldimi?

Ha, biroq hissaning tabiati muhim.

−1514 SNP ni mavjud intron 1 va exon 6 SNP lariga qo‘shish tushuntirilgan AAC variatsiyasini %79,5 dan taxminan %80,1 gacha oshirdi. RM190 ham modelga kiritilganda qiymat %80,3 bo‘ldi.

Bu o‘sish kichik. Demak, yangi markerlarning muvaffaqiyati “AAC ni bashorat qilish kuchini katta darajada oshirish” emas.

Asosiy muhim natija muayyan bir haplotipning yuqori AAC bilan kuchli bog‘langanidir.

RM190 CT20 + exon 6 A + −1514 Gkombinatsiyasi tadqiqot kolleksiyasida doimiy ravishdaAAC > %24,5bilan bog‘liq deb topilgan.

Shu tariqa tadqiqotchilar yuqori amilozali guruchlarni marker-assisted selection dasturlarida yanada spetsifik tarzda tanlash uchun yangi genetik vositani taklif qilgan.

+1801, +2282 va +2806 SNP lari hosil qilgan muayyan allelik naqshlar ham ayrim yuqori AAC donorlarini ajratish uchun foydali bo‘lishi mumkin bo‘lgan qo‘shimcha diagnostik ma’lumot bergan.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

O‘simlik materiali

Tadqiqot 127 Oryza sativa aksessiyasidan iborat kolleksiyada o‘tkazildi. Ularning 40 tasi Italiyadagi muhim japonica navlaridan, 87 tasi esa turli mamlakatlardan tanlangan xalqaro germplazmadan iborat.

Umumiy kolleksiyada 125 japonica va 2 indica aksessiyasi mavjud.

Har bir aksessiya ikki yil davomida uch takrorli dala tajribalarida yetishtirilgan.

AAC qanday o‘lchandi?

Yig‘ib olingan guruchning ko‘rinma amiloza miqdori maydalangan donada yod bog‘lanishiga asoslangan spektrometrik usul bilan o‘lchangan.

FOSS FIAstar 5000 tizimida namunaga NaOH eritmasi va yod qo‘shilgan; hosil bo‘lgan rang 720 nm absorbans bo‘yicha baholangan.

Kalibrlash uchun AAC si %15,40, %23,10 va %27,7 bo‘lgan sertifikatlangan referens guruch namunalari ishlatilgan.

Molekulyar tahlil

Genomik DNK yosh o‘simlik barglaridan ajratib olingan. RM190 mikrosatelliti va turli Waxy allellarini ifodalovchi SNP lar PCR va sekvenslashga asoslangan usullar bilan aniqlangan.

Yangi SNP lar uchun dCAPS yondashuvida mismatched primerlar ishlatilgan va PCR mahsulotlari mos restriksiya fermentlari bilan kesilib, allellar ajratilgan.

Qayta sekvenslash

Tanlangan 21 genotipda taxminan 800–2500 bp uzunlikdagi oltita ustma-ust PCR hududi amplifikatsiya qilinib, GBSSI geni va 1 kb upstream boshqaruvchi hudud qamrab olingan.

Nipponbare genom ketma-ketligi referens sifatida ishlatilgan.

Eng muhim AAC natijalari

• RM190 yakka holda AAC variatsiyasining %74,9 ini tushuntirgan.
• Intron 1 G/T SNP %77,5 tushuntirish bergan.
• Intron 1 + exon 6 kombinatsiyasi %79,5 bilan asosiy markerlar orasida eng kuchli modelni hosil qilgan.
• Yangi −1514 SNP umumiy tushuntirilgan variatsiyani faqat oz miqdorda oshirgan.
• Yangi markerlar ayniqsa AAC > %24,5 genotiplarini tanlashda yanada spetsifik haplotiplarni aniqlash imkonini bergan.

Don shakli bilan bog‘liqlik

126 non-glutinous aksessiyada AAC bilan don shakli o‘rtasida muhim bog‘liqliklar topilgan.

• AAC oshgani sari don uzunligi umuman oshgan.
• AAC oshgani sari uzunlik/kenglik nisbati oshgan.
• AAC oshgani sari don kengligi kamayish tendensiyasini ko‘rsatgan.

Intron 1 SNP don kengligidagi variatsiyaning %49,7 ini, uzunlik/kenglik nisbatining %47,7 ini va don uzunligining %30,8 ini tushuntirgan.

Tadqiqotchilar bu genetik bog‘liqlikni GBSSI bevosita don shaklini boshqaradi deb talqin qilmaydi. Yuqori amiloza va muayyan don shakllarining uzoq muddatli seleksiya va iste’molchi afzalliklari davomida birga tanlanishi Waxy allellari bilan don shakli o‘rtasidagi bog‘liqlikni yuzaga keltirgan bo‘lishi mumkin.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan xulosalar

• GBSSI/Waxy lokusi AAC variatsiyasining muhim qismini tushuntiradi.
• Birinchi introndagi G/T SNP o‘rganilgan germplazmada eng kuchli yakka markerlardan biridir.
• Intron 1 va exon 6 SNP lari kombinatsiyasi AAC variatsiyasining %79,5 ini tushuntirgan.
• 21 genotipda o‘tkazilgan allellarni izlash 32 SNP ni aniqlagan.
• To‘rtta yangi dCAPS markeri ishlab chiqilgan.
• Muayyan CT20/exon 6/−1514 haplotipi tadqiqot kolleksiyasida AAC > %24,5 bilan kuchli bog‘langan.
• Waxy haplotiplari bilan don shakli xususiyatlari o‘rtasida muhim statistik bog‘liqliklar mavjud.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan xulosalar

• DNK markerlari amiloza foizini bevosita jismoniy tarzda o‘lchamaydi.
• Yangi markerlar AAC variatsiyasining barchasini tushuntirmaydi.
• Aniqlangan haplotiplar dunyodagi barcha guruch germplazmalarida bir xil bashorat kuchini ko‘rsatishi isbotlanmagan.
• Waxy SNP larining don shaklining bevosita biologik sababi ekani ko‘rsatilmagan.
• AAC faqat GBSSI tomonidan belgilanmaydi; boshqa kraxmal metabolizmi genlari ham ta’sir ko‘rsatishi mumkin.
• Marker-assisted selection barcha holatlarda bevosita fenotip o‘lchovini butunlay bartaraf etmaydi.

Nega genetik fon muhim?

Bir xil markerlar turli guruch kolleksiyalarida AAC variatsiyasining turli miqdorini tushuntirishi mumkin. Ilgari ayrim tadqiqotlarda ayni yoki o‘xshash markerlar bilan %85–94 ga yaqin tushuntirish ko‘rsatkichlari bildirilgan; ushbu tadqiqotda esa eng kuchli mazmunli kombinatsiya taxminan %79,5 darajada qolgan.

Tadqiqotchilar bu farq o‘rganilgan materialning ko‘plab mamlakatlardan kelgani va kengroq genetik xilma-xillikni o‘z ichiga olgani bilan bog‘liq bo‘lishi mumkinligini muhokama qiladilar.

Shu sababli marker tizimining bir germplazma kolleksiyasida muvaffaqiyatli bo‘lishi boshqa seleksiya populyatsiyasida bir xil bashorat ko‘rsatkichini avtomatik ravishda kafolatlamaydi.

Manba va Usul Haqida Izoh

Asl tadqiqot:Improvement of marker-based predictability of Apparent Amylose Content in japonica rice through GBSSI allele mining

Mualliflar:Chiara Biselli; Daniela Cavalluzzo; Rosaria Perrini; Alberto Gianinetti; Paolo Bagnaresi; Simona Urso; Gabriele Orasen; Francesca Desiderio; Elisabetta Lupotto; Luigi Cattivelli; Giampiero Valè.

Teng hissa qo‘shgan mualliflar:Chiara Biselli va Daniela Cavalluzzo.

Mas’ul muallif:Giampiero Valè.

Jurnal:Rice.

Yil / jild / maqola:2014, 7:1.

DOI:10.1186/1939-8433-7-1

Nashr etilgan sana:2 yanvar 2014.

Litsenziya:Creative Commons Attribution 2.0 — CC BY 2.0.

Moliyalashtirish:AGER Foundation — RISINNOVA project grant 2010–2369 va MiPAAF — POLORISO project.

Manfaatlar to‘qnashuvi:Mualliflar raqobat qiluvchi manfaatlar mavjud emasligini bildirgan.

Asosiy metodologik cheklovlar:Natijalar 127 aksessiyadan iborat muayyan germplazma kolleksiyasiga asoslangan. Yangi SNP lar faqat 21 ta vakil genotipda qayta sekvenslash orqali aniqlangani kolleksiya tashqarisida boshqa variantlar bo‘lishi mumkinligini anglatadi. Marker-AAC bog‘liqliklari genetik fon va atrof-muhit sharoitlaridan ta’sirlanishi mumkin. Aniqlangan markerlar yuqori AAC uchun kuchli tanlash vositalarini taqdim etishi mumkin, biroq ularni bevosita kimyoviy AAC o‘lchovining universal o‘rnini bosuvchi testlar sifatida talqin qilmaslik kerak.

Verianla bayon tamoyili:Ushbu mazmun asl maqolaning paragrafma-paragraf tarjimasi emas. Tadqiqotning tajriba dizayni, molekulyar marker natijalari, AAC variatsiya foizlari, yangi SNP pozitsiyalari va ilmiy cheklovlari saqlangan; mazmun mustaqil o‘quv tuzilmasida qayta tartiblangan. Asl ketma-ketlik sxemalari, gel tasvirlari va korrelyatsiya grafiklari uchun DOI orqali manba tadqiqotini ko‘rish kerak.