Локализация хромосомных регионов, определяющих содержание магния и кальция у образцов риса
- Авторы: Гончарова Ю.К.1,2, Симонова В.В.1, Гончаров С.В.3, Очкас Н.А.2
-
Учреждения:
- Федеральный научный центр риса
- ООО “Аратай”, участник инновационного центра Сколково
- Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина
- Выпуск: Том 59, № 11 (2023)
- Страницы: 1219-1229
- Раздел: ГЕНЕТИКА РАСТЕНИЙ
- URL: https://journals.rcsi.science/0016-6758/article/view/148175
- DOI: https://doi.org/10.31857/S001667582311005X
- EDN: https://elibrary.ru/NIVOKY
- ID: 148175
Цитировать
Аннотация
Отмечено широкое варьирование по признаку “содержание микро- и макроэлементов” как между подвидами, так и внутри видов и сортов риса. Магний как кофактор участвует более чем в 300 ферментативных реакциях и нужен для роста и развития как растений, так и человека. Он влияет на обмен углеводов и белковых веществ. От его концентрации зависят производство аденозинтрифосфата (АТФ), синтез нуклеотидов и глюкозы, регуляция окисления липидов. Кальций также необходим для формирования структуры клеточных стенок и их деления. Высокие концентрации кальция изменяют состав и состояние мембран эритроцитов, морфологические характеристики клетки. В то же время вариабельность по признакам отечественных сортов риса до сих пор не изучалась. Также не было исследований о локализации хромосомных регионов, ответственных за формирование признаков “содержание магния и кальция” у российских образцов риса. Установлено широкое варьирование содержания кальция (0.07–2.33%) и магния (2–14%) у отечественных образцов риса. Данные по фенотипированию отечественных сортов риса по признакам качества использовали для выделения контрастных по этим признакам групп сортов и источников. Проведен поиск хромосомных регионов, определяющих качество отечественных образцов, с использованием 58 распределенных по геному риса молекулярных маркеров (SSR) как сцепленных с признаком, так и нейтральных. Выделены пять локусов, определяющих содержание магния и кальция у отечественных сортов риса. Локусы, определяющие содержание магния, расположены на хромосомах 5, 6, 7, 8. Связанных с содержанием кальция было выделено четыре локуса: один на второй хромосоме (при уровне значимости 0.05) и по одному на второй, восьмой и пятой (при уровне значимости 0.09). На пятой хромосоме он расположен (RM 13; 28.6 cM) в непосредственной близости к региону расположения маркера RM 405 (28 cM), который связан с содержанием магния.
Ключевые слова
Об авторах
Ю. К. Гончарова
Федеральный научный центр риса; ООО “Аратай”, участник инновационного центра Сколково
Автор, ответственный за переписку.
Email: yuliya_goncharova_20@mail.ru
Россия, 350921, Краснодарский край, пос. Белозерный; Россия, 143026, Москва
В. В. Симонова
Федеральный научный центр риса
Email: yuliya_goncharova_20@mail.ru
Россия, 350921, Краснодарский край, пос. Белозерный
С. В. Гончаров
Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина
Email: yuliya_goncharova_20@mail.ru
Россия, 350044, Краснодар
Н. А. Очкас
ООО “Аратай”, участник инновационного центра Сколково
Email: yuliya_goncharova_20@mail.ru
Россия, 143026, Москва
Список литературы
- Гончарова Ю.К., Харитонов Е.М., Малюченко Е.А., Бушман Н.Ю. Молекулярное маркирование признаков, определяющих качество зерна у российских сортов риса // Вавил. журн. генетики и селекции. 2018. Т. 26. № 1. С. 79–87. https://doi.org/10.18699/VJ18.334
- Фотев Ю.В., Пивоваров В.Ф., Артемьева А.М. и др. Концепция создания Российской национальной системы функциональных продуктов питания // Вавил. журн. генетики и селекции. 2018. Т. 22. № 7. С. 776–783. https://doi.org/10.18699/VJ18.421
- Харитонов Е.М., Гончарова Ю.К. Взаимосвязь между устойчивостью к высоким температурам и стабильностью урожаев у риса // Аграрная Россия. 2008. Т. 3. № 1. С. 2–24. https://doi.org/10.30906/1999-5636-2008-3-22-24
- Харитонов Е.М., Гончарова Ю.К., Иванов А.Н. Применение кластерного анализа для разделения сортов риса по реакции на изменение условий среды // Вестник Росс. акад. с.-х. наук. 2014. № 6. С. 32–35.
- Liu X.S., Feng S.J., Zhang B.Q. et al. OsZIP1 functions as a metal efflux transporter limiting excess zinc, copper and cadmium accumulation in rice // BMC Plant Biol. 2019. № 19. P. 283. https://doi.org/10.1186/s12870-019-1899-3
- Fan F., Long W., Liu M. et al. Quantitative trait locus mapping of the combining ability for yield-related traits in wild rice Oryza longistaminata // J. Agric. Food Chem. 2019. № 67. P. 8766–8772. https://doi.org/10.1021/ acs.jafc.9b02224
- Iseri L.T., Allen B.J., Ginkel M.L., Brodsky M.A. Ionic biology and ionic medicine in cardiac arrhythmias with particular reference to magnesium // Am. Heart J. 1992. V. 123. № 5. P. 1404–1409. https://doi.org/10.1016/0002-8703(92)91059-a
- Mubagwa K., Gwanyanya A., Zakharov S., Macianskiene R. Regulation of cation channels in cardiac and smooth muscle cells by intracellular magnesium // Arch. Biochem. Biophys. 2007. V. 458. № 1. P. 73–89.https://doi.org/10.1016/j.abb.2006.10.014
- Qu X., Jin F., Hao Y. et al. Magnesium and the risk of cardiovascular events: A meta-analysis of prospective cohort studies // PLoS One. 2013. V. 8. № 3. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0057720
- Сыркин А.Л., Салагаев Г.И., Сыркина Е.А., Лысенко А.В. Преимущества оротата магния для коррекции магний-дефицитных состояний у больных с различными формами нарушений ритма сердца // Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2019. Т. 12. № 4. С. 308–313.
- Sheehan J.P., Seelig M.S. Interactions of magnesium and potassium in the pathogenesis of cardiovascular disease // Magnesium. 1984. V. 3. № 4–6. P. 301–314. Corpus ID: 2095870.
- Leor J., Kloner R.A. An experimental model examining the role of magnesium in the therapy of acute myocardial infarction // Am. J. Cardiology. 1995. V. 75. № 17. P. 1292–1293. https://doi.org/10.1016/s0002-9149(99)80787-5
- Paravicini T.M., Chubanov V., Gudermann T. TRPM7: A unique channel involved in magnesium homeostasis // Intern. J. Biochem. Cell Biol. 2012. V. 44. № 8. P. 1381–1384. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2012.05.010
- Whang R., Welt L.A. Observations in experimental magnesium depletion // J. Clin. Investigation. 1963. V. 42. № 3. P. 305–313. https://doi.org/10.1172/JCI104717
- Solomon R. The relationship between disorders of K+ and Mg2+ homeostasis // Semin Nephrol. 1987. V. 7. № 1. P. 253–262.
- Weiner I.D., Wingo C.S. Hypokalemia: Consequences, causes, and correction // J. Am. Soc. Nephrology. 1997. V. 8. № 7. P. 1179–1188. https://doi.org/10.1681/ASN.V871179
- Сюсин И.В. Влияние ионов Са2+ на фосфолипидный состав, состояние и морфологические характеристики эритроцитов: Дисс. … канд. биол. наук. Саранск, 2021. 123 с.
- Wong N.L., Sutton R.A., Navichak V. et al. Enhanced distal absorption of potassiumby magnesium-deficientrats // Clin. Science. 1985. V. 69. № 5. P. 625–630. https://doi.org/10.1042/cs0690625
- Shechter M. Magnesium and cardiovascular system // Magnesium Res. 2010. V. 23. № 2. P. 60–72. https://doi.org/10.1684/mrh.2010.0202
- Громова О.А., Торшин И.Ю., Калачева А.Г. и др. О некоторых ролях калия и магния в терапевтической практике // Лечебное дело. 2019. Т. 2. С. 21–31. https://doi.org/10.24411/ 2071-5315-2019-12108
- Song Y., He K., Levitan E.B. et al. Effects of oral magnesium supplementation on glycaemic control in Type 2 diabetes: A meta-analysis of randomized double-blind controlled trials // Diabet Medicine. 2006. V. 23. № 10. P. 1050–1056. https://doi.org/10.1111/j.1464-5491.2006.01852.x
- Ohira T., Peacock J.M., Iso H. et al. Serum and dietary magnesium and risk of ischemic stroke: the atherosclerosis risk in communities study // Am. J. Epidemiology. 2009. V. 169. № 12. P. 1437–1444. https://doi.org/10.1093/aje/kwp071
- Garcia-Oliveira A.L., Tan L., Fu Y., Sun C. Genetic identification of quantitative trait loci for contents of mineral nutrients in rice grain // J. Integrative Plant Biol. 2009. V. 51. № 1. P. 84–92. https://doi.org/10.1111/j.1744-7909.2008.00730.x
- Mahender A., Anandan A., Kumar S. et al. Rice grain nutritional traits and their enhancement using relevant genes and QTLs through advanced approaches // Springer Plus. 2016. V. 5. № 1. P. 2086. https://doi.org/10.1186/s40064-016-3744-6
- James C.R., Huynh B.L., Welch R.M. et al. Quantitative trait loci for phytate in rice grain and their relationship with grain micronutrient content // Euphytica. 2007. V. 154. № 3. P. 289–294. https://doi.org/10.1007/s10681-006-9211-7
- Anuradha K., Agarwal S., Rao Y.V. et al. Mapping QTLs and candidate genes for iron and zinc concentrations in unpolished rice of Madhukar * Swarna RILs // Gene. 2012. V. 508. № 2. P. 233–240. https://doi.org/10.1016/j.gene.2012.07.054
- Kaiyang L., Lanzhi L., Xingfei Z. et al. Quantitative trait loci controlling Cu, Ca, Zn, Mn and Fe content in rice grains // J. Genet. 2008. V. 87. № 3. P. 305–310. https://doi.org/10.1007/s12041-008-0049-8
- Zhang M.W., Guo B.J., Peng Z.M. Genetic effects on Fe, Zn, Mn and P contents in Indica black pericarp rice and their genetic correlations with grain characteristics // Euphytica. 2004. V. 135. № 3. P. 315–323.
- Гончарова Ю.К., Гончаров С.В. Изучение и использование дикорастущего африканского Oryza longistaminata в качестве донора признаков аллогамии в селекции культурного риса на гетерозис // В сб. тезисов межд. конф. “Генетические ресурсы культурных растений. Проблемы мобилизации, инвентаризации, сохранения и изучения генофонда важнейших сельскохозяйственных культур для решения приоритетных задач селекции”, 13–16 ноября 2001 г. СПб., 2001. С. 253–255.
- Liu X., Fan F., Liu M. Quantitative trait loci mapping of mineral element contents in brown rice using backcross inbred lines derived from Oryza longistaminata // Front. Plant Sci. 2020. V. 11. P. 1229. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.01229
- Liu X.S., Feng S.J., Zhang B.Q. et al. OsZIP1 functions as a metal efflux transporter limiting excess zinc, copper and cadmium accumulation in rice // BMC Plant Biol. 2019. V. 19. P. 283. https://doi.org/10.1186/s12870-019-1899-3
- Cai H., Huang S., Che J. et al. The tonoplast-localized transporter OsHMA3 plays an important role in maintaining Zn homeostasis in rice // J. Exp. Bot. 2019. V. 70. P. 2717–2725. https://doi.org/10.1093/jxb/erz091
- Wu Q., Liu C., Wang Z. et al. Zinc regulation of iron uptake and translocation in rice (Oryza sativa L.): Implication from stable iron isotopes and transporter genes // Environ. Pollut. 2022. V. 297. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.118818
- D’Amato R., Fontanella M. C., Falcinelli B. et al. Selenium biofortification in rice (Oryza sativa L.) sprouting: Effects on Se yield and nutritional traits with focus on phenolic acid profile // J. Agric. Food Chem. 2018. V. 66. P. 4082–4090. https://doi.org/10.1021/acsjafc.8b00127
- He J., Rossner N., Hoang M. et al. Transport, functions, and interaction of calcium and manganese in plant organellar compartments // Plant Physiol. 2021. V. 187. P. 1940–1972. https://doi.org/10.1093/plphys/kiab122
- Adeva C., Yun Y.-T., Shim K.-C. et al. QTL mapping of mineral element contents in rice using introgression lines derived from an interspecific cross // Agronomy. 2023. V. 13. P. 76. https://doi.org/10.3390/agronomy13010076
- Гончарова Ю.К., Харитонов Е.М. Генетический контроль признаков, связанных с усвоением фосфора у сортов риса (Oryza sativa L.) // Вавил. журн. генетики и селекции. 2015. Т. 19. № 2. С. 197–204. https://doi.org/10.18699/VJ15.025
- Fan F., Long W., Liu M. et al. Quantitative trait locus mapping of the combining ability for yield-related traits in wild rice Oryza longistaminata // J. Agric. Food Chem. 2019. V. 67. P. 8766–8772. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b02224
- Jin J., Long W., Wang L. et al. QTL mapping of seed vigor of backcross inbred lines derived from Oryza longistaminata under artificial aging // Front. Plant Sci. 2018. № 9. P. 1909. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01909
- Goncharova Yu.K., Goncharov S.V., Chicharova E.E. Localization of chromosome regions controlling high photosynthetic potential in Russian rice cultivars // Russ. J. Genet. 2018. V. 54. № 7. P. 796–804. https://doi.org/10.1134/S0016675818070032
- Butardo V.M., Jr., Sreenivasulu N., Juliano B.O. Improving rice grain quality: State-of-the-art and future prospects // Methods Mol. Biol. 2019. V. 19. P. 55. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-8914-0_2
- Birla D.S., Kapil Malik, Manish Sainger et al. Progress and challenges in improving the nutritional quality of rice (Oryza sativa L.) // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2017. V. 57. P. 2455–2481. https://doi.org/10.1080/10408398.2015.1084992
- Zhang L., Ma B., Bian Z. et al. Grain size selection using novel functional markers targeting 14 genes in rice // Rice. 2020. V. 13. P. 63. https://doi.org/10.1186/ s12284-020-00427-y
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)