Abstract

Currently, more than 70 % of maize is used for food and fodder; therefore, grain quality improvement can increase its nutritive and energy value. Deficiency of two essential amino acids (lysine and tryptophan) significantly reduces the nutritional quality of maize proteins. However, in comparison to conventional maize varieties, opaque2 (o2) mutants have greater contents of lysine and tryptophan in their endosperm proteins and their bioavailability is better. The aim of the study was identification of maize accessions with high-quality protein. A collection of maize accessions of various ecogeographical origins was studied by molecular methods. This approach was expected to improve maize breeding efficiency. We collected 54 maize genotypes differing in grain quality performance. Amplification with three specific markers to the opaque-2 gene (phi057, phi112 and umc1066) revealed homozygous recessive o2 genotypes, associated with improved nutritional quality of the protein. UREA-PAG electrophoresis of zein proteins was used for Quality Protein Maize (QPM) identification. In addition to the mutant o2 allele, QPM contains genetic modifiers that convert starchy endosperm of o2 mutant to the hard vitreous phenotype. The selected QPM accessions are of interest for maize breeding programs aimed at grain quality improvement. The use of the markers to o2 and modifier genes accelerates the development of QPM varieties and significantly reduces the labor and financial costs of their production.

Highlights

  • More than 70 % of maize is used for food and fodder; grain quality improvement can increase its nutritive and energy value

  • A collection of maize accessions of various ecogeographical origins was studied by molecular methods

  • We collected 54 maize genotypes differing in grain quality performance

Read more

Summary

Генетика и селекция растений

Государственное научное учреждение «Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси», Минск, Беларусь. Лизина и триптофана, существенно снижает питательное качество белка кукурузы. Цель исследования – выявление образцов с высоким качеством белка в коллекции кукурузы различного экологогеографического происхождения с использованием молекулярногенетических методов для повышения эффективности селекции данной культуры. Электрофоретический анализ зеинов позволил отобрать образцы Quality Protein Maize (QPM), которые содержат наряду с мутантным аллелем о2 генетические модификаторы, преобразующие крахмальный эндосперм o2-мутанта в твердый, стекловидный фенотип. Для преодоления этих недостатков были созданы формы Quality Protein Maize (QPM), содержащие генетические модификаторы, преобразующие крахмальный эндосперм o2-мутанта в твердый, стекловидный фенотип. Применение молекулярных маркеров к гену opaque-2 и генам-модификаторам позволяет проводить быстрый и надежный скрининг образцов кукурузы с высоким качеством белка на ранних стадиях выращивания, а также исключает необходимость рутинного биохимического анализа для определения уровня содержания лизина и триптофана в зерне на каждом этапе селекции, что значительно сокращает сроки и финансовые затраты на создание QPM-форм кукурузы.

Преденатурация Денатурация Отжиг Элонгация Заключительная элонгация
Coroico Flor
Findings
Список литературы
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call