Роль липоксигеназы в определении качества пшеницы и физиолого-генетические аспекты регуляции ее активности

Пермякова, Марина Диомидовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль липоксигеназы в определении качества пшеницы и физиолого-генетические аспекты регуляции ее активности
ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Роль липоксигеназы в определении качества пшеницы и физиолого-генетические аспекты регуляции ее активности"

На правах рукописи

Ж!

Пермякова Марина Диомидовна

РОЛЬ ЛИПОКСИГЕНАЗЫ В ОПРЕДЕЛЕНИИ КАЧЕСТВА ПШЕНИЦЫ И ФИЗИОЛОГО - ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕГУЛЯЦИИ ЕЕ АКТИВНОСТИ

03.00.12 - физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Иркутск - 2007

003064737

Работа выполнена в Сибирском институте физиологии и биохимии растений СО РАН, г. Иркутск

Научные руководители: доктор биологических наук

В.А.Труфанов

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Н.В. Озолина,

Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, г. Иркутск;

Защита диссертации состоится "27" сентября в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 003.047.01 при Сибирском институте физиологии и биохимии растений СО РАН по адресу: 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, а/я 317. Факс (3952) 510754; E-mail: matmod@sifibr.irk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН.

Автореферат разослан" Й/^007 г.

кандидат биологических наук P.M. Островская,

Иркутский Государственный Университет (ИГУ), г. Иркутск.

Ведущая организация: Институт Цитологии и Генетики (ИЦиГ)

СО РАН, г.Новосибирск

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

Г.П. Акимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Липоксигеназа (линолеат: кислород оксидоредуктаза, LOX, Lpx) - многофункциональный фермент, широко изучаемый в связи с его участием в защитных механизмах растений (Siedow et al., 1991). Роль липоксигеназы в определении качества клейковины пшеницы мало известна и изучена недостаточно. Имеющиеся в литературе данные о влиянии липоксигеназы на качество клейковины пшеницы противоречивы: известно о положительном действии экзогенной и эндогенной липоксигеназы на качество гексаплоидной пшеницы (Faubion, Hoseney, 1981; Shiiba et al., 1991) и отрицательном влиянии фермента на качество тетраплоидной пшеницы (Trono et al., 1999).

Качество клейковины является одной из наиболее важных характеристик пшеницы. Хорошо известно, что параметры качества в основном определяются составом запасных белков эндосперма - глиадинами и глютенинами (Payne et al., 1984). Установлено, что большинство физических параметров клейковины связано с содержанием дисульфидных связей в запасных белках (Lasztity, 1980; Труфанов, 1994). Зерновки пшеницы содержат специфическую систему окислительно-восстановительных ферментов, прямо или косвенно регулирующих тиол-дисульфидный метаболизм в белках (Shiiba et al., 1991).

Среди ферментов, ответственных за создание и регуляцию SH/SS-статуса запасных белков пшеницы, представляет интерес липоксигеназа, которая опосредованно, через образование перекисей и гидроперекисей из ненасыщенных жирных кислот, окисляет тиоловые группы клейковинных белков с образованием дисульфидных связей, укрепляющих клейковину. Изучение липоксигеназы пшеницы, участвующей в тиол-дисульфидном метаболизме запасных белков, и ее связи с технологическими параметрами представляет интерес для решения проблемы качества клейковины пшеницы.

Липоксигеназы пшеницы, в отличие от других объектов, изучены мало. Сведений об отдельных изоформах фермента, в том числе о растворимых формах, влияющих на качество муки и теста, и механизмах их наследования недостаточно. Неизвестно также о филогенетических связях липоксигеназных локусов среди злаков.

Изучение генетического контроля активности липоксигеназы при помощи линий с межсортовым замещением хромосом, интрогрессированных и рекомбинантных инбредных линий представляет интерес для направленного создания новых высококачественных генотипов пшеницы.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы заключалась в изучении роли липоксигеназы в определении качества клейковины мягкой пшеницы и некоторых физиолога - генетических механизмов регуляции ее активности.

Для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи:

1. Изучено влияние экзогенной липоксигеназы на хлебопекарные свойства

пшеницы;

2. Установлены корреляционные связи липоксигеназной активности с технологическими параметрами качества муки и теста гексаплоидной пшеницы;

3. Выявлена роль отдельных хромосом генома мягкой пшеницы в проявлении активности липоксигеназы, используя различные серии линий с межсортовым замещением хромосом;

4. Определено влияние интрогрессии на активность липоксигеназы при помощи интрогрессированных линий Triticum aestivum L. х Aegilops speltoides Т.;

5. Картированы локусы количественных признаков (QTL) липоксигеназы и полученная карта сравнена с известными картами хромосом пшеницы и родственных злаков.

Научная новизна. Впервые был определен механизм действия липоксигеназы на клейковину пшеницы - укрепление клейковины за счет уменьшения параметра растяжимость теста.

Впервые было показано, что к генетическому контролю активности LOX пшеницы кроме хромосом, несущих структурные гены липоксигеназы, причастны многие другие хромосомы, что говорит о существовании регуляторных генов этого фермента. Впервые было выявлено, что наследование растворимых изоформ LOX спелой зерновки пшеницы не связано с хромосомами 5-й гомеологической группы.

Впервые у пшеницы был обнаружен QTL (локус количественных признаков) липоксигеназы на хромосоме 7В. На основании компаративного картирования впервые было показано сходство липоксигеназных локусов у мягкой и твердой пшениц и ячменя, а также вероятность совместного наследования генов липоксигеназы с генами защитного ответа.

Теоретическая и практическая значимость работы. Изучение действия экзогенной липоксигеназы подтвердило возможность использования липоксигеназы соевой муки в качестве улучшителя теста, были найдены оптимальные условия для действия экзогенной липоксигеназы.

Была определена роль эндогенной липоксигеназы в определении качества клейковины пшеницы: фермент блокирует избыток реологически активных тиоловых групп в запасных белках, что способствует уменьшению параметра растяжимость теста. Однако чрезмерное количество липоксигеназы может быть причиной образования большого числа SS-связей и потери оптимальной вязкости клейковины и теста, приводящее к ухудшению их качества.

Было показано участие многих хромосом генома мягкой пшеницы в проявлении активности липоксигеназы, что говорит о существовании регуляторных генов, модулирующих функциональную активность LOX.

Была обнаружена прямопропорциональная связь уровня активности LOX в интрогрессированных линиях Triticum aestivum х Aegilops speltoides со степенью выраженности интрогрессии, найденной при помощи субтеломерного повтора Spelt 1. Это говорит о том, что гены растворимых

изоформ LOX генома В гексаплоидной пшеницы были привнесены Aegilops speltoides.

Растворимые формы липоксигеназы спелой зерновки пшеницы были картированы на хромосомах 4 В и 7В. Было показано сходство локусов липоксигеназы на хромосомах 4В и 7В у мягкой и твердой пшениц и на хромосомах 4Н и 7Н у ячменя. На основании сравнительного анализа генетических карт разных авторов показана вероятность сцепленного наследования генов липоксигеназы с генами защитного ответа.

Публикации и апробация работы. По материалам диссертации было опубликовано 11 работ. Результаты исследований были представлены на IV и V съезде физиологов растений (Москва, 1999, Пенза, 2003), на международных конференциях EWAC (Новосибирск, 2000; Norwich, 2002; Prague, 2005; Istanbul, 2007), международной конференции «Биотехнология на рубеже двух тысячелетей» (Саранск, 2001), на 10 международном симпозиуме по генетике пшеницы (Paestum, 2003), на научных семинарах и сессиях СИФиБР СО РАН.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, главы с результатами и их обсуждением, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 147 страницах машинописного текста, включая 8 таблиц и 26 рисунков. Список литературы насчитывает 249 наименования, из них 27 на русском языке.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследований. Для изучения вклада отдельных пар хромосом в активность липоксигеназы использовались родительские сорта пшеницы и линии с межсортовым замещением отдельных пар хромосом : 1) замещенные линии Диамант 2/Новосибирская 67 по хромосомам 1-й и 6-й гомеологических групп и двойная замещенная линия Диамант 2/Новосибирская 67 1A,6D; 2) три серии линий с замещением хромосом 4-й и 5-й гомеологических групп - Саратовская 29/Janetzkis Probat, Chinese Spring/Synthetic и Cappelle-Despres/Be30CTan; 3) замещенные линии пшениц Саратовская 29/Janetzkis Probat по всем гомеологическим группам хромосом, за исключением IB, 6D и 7А.

Для изучения влияния аллельной интрогрессии на активность LOX использовали сорт мягкой пшеницы Родина, Aegilops speltoides и интрогрессированные линии Triticum aestivum х Aegilops speltoides.

Для картирования локусов количественных признаков (QTL) липоксигеназы использовали родительские сорта мягкой пшеницы Opata-85, Synthetic W7984 и 63 рекомбинантных инбредных линии картирующей популяции ITMI (International Triticeae Mapping Initiative).

Выделение ферментных экстрактов. Спелые зерновки размалывали в лабораторном диспергаторе P/FG - 0.3 (Россия) в течение 5 мин. Навески непросеяной муки (0.1 г) экстрагировали 0.1 М трис-HCl буферным раствором

с pH 7.5, содержащим 1 мМ ЭДТА в соотношении 1:10, в течение 30 мин. Гомогенат центрифугировали при 8000 g в течение 30 мин.

Содержание белка в экстрактах муки определяли по методу Лоури (Lowry et al., 1951).

Активность липоксигеназы определяли спектрофотометрически при поглощении 234 нм, определяя образование конъюгированных гидроперекисей линолевой кислоты, по модифицированной методике (Zimmerman, Vick, 1970). Субстратом служила эмульсия линолевой кислоты в этаноле (1:1), растворенная в 0.1 M трис-HCl буферном растворе, содержащем 1 мМ ЭДТА. Концентрация линолевой кислоты в реакционной смеси (92.7 мкМ/мл) и pH буферного раствора (6.8) соответствовали методике (Barone et al., 1999).

Определение хлебопекарных свойств пшеницы проводили по стандартным методам (Василенко, Комаров, 1987).

Анализ технологических показателей проводили по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1988).

Для статистической обработки результатов экспериментов, проводимых в 3-кратных биологических и 3-4-кратных аналитических повторностях, применяли программу Microsoft Excel 2000.

Для картирования локусов количественных признаков (OTL) полученные фенотипические данные по удельной активности липоксигеназы интегрировали в существующую базовую карту, созданную для популяции ITMI (Nelson et al., 1995). QTL-анализ проводили с использованием программы QGENE (Nelson, 1997).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние экзогенной липоксигеназы на хлебопекарные свойства пшеницы. Нами была проведена серия опытов с различной комбинацией способов замеса теста. В качестве источника липоксигеназы использовали соевую муку, обогащенную этим ферментом, которую добавляли к пшеничной муке низкого качества в соотношении 1:50.

В таблице 1 представлены некоторые из изученных параметров и три варианта опыта. В вариантах 2 и 3 параметры хлебцев оказались выше контрольных. Дополнительная ферментация (вариант 3) не имела решающего значения. Значительное ее положительное влияние проявилось только при измерении объема хлеба. При органолептической оценке наивысший результат получен также в варианте 3.

Таким образом, при изучении действия липоксигеназы in vitro было показано положительное влияние этого фермента на хлебопекарные свойства пшеницы. Была подтверждена возможность использования липоксигеназы соевой муки в качестве улучшителя теста, определена важная роль активирования теста кислородом, необходимого для LOX-катализа и найдены оптимальные условия для действия экзогенной липоксигеназы -дополнительная ферментация при гомогенизации в воде соевой муки и части

необходимой для замеса теста пшеничной муки.

Таблица 1. Влияние экзогенной липоксигеназы на хлебопекарные параметры пшеницы_

Хлебопек, параметры вар. 1 вар. 2 вар. 3

Хлебцы, вес (г) 25,9± 0,1 29,1 ±0,2 26,4± 0,1

Высота, Н (мм) 25,7± 0,4 44,0 ± 1,0 41,3± 0,3

Диаметр, О (мм) 63,6 ±0,5 53,0± 0,1 53± 0,1

НЯ) 0,4 ± 0,02 0,8 ±0,02 0,8± 0,01

Объем хлеба (мм3) 77,3 ± 0,9 77,5 ± 2,5 95,6± 0,5

Внеш. вид (балл) 3,2 ±0,01 4,3 ± 0,01 4,3± 0,01

Пористость (балл) 3,4 ±0,1 3,0 ±0,01 4,0± 0,01

Эластичность (балл) 4,1 ±0,02 4,5± 0,02 4,3 ±0,1

Общ.х/б оценка (балл) 2,9± 0,05 низкая 3,4 ± 0,1 средняя 3,9 ±0,1 высокая

вар.1- контроль; вар. 2- добавление соевой муки и насыщение теста кислородом (интенсивное перемешивание); вар.З - добавление при замесе теста 1/3 части пшеничной муки, предварительно гомогенизированной с водой и соевой мукой и насыщение теста кислородом.

Корреляционная зависимость между липоксигеназной активностью и технологическими параметрами качества зерна и теста гексаплоидной пшеницы. Для установления корреляционной связи липоксигеназной активности с качеством клейковины, был проведен корреляционный анализ между активностью фермента и технологическими параметрами у различных популяций пшеницы в разные годы репродукции (табл. 2).

Были обнаружены невысокие, но достоверные корреляции липоксигеназной активности с основными технологическими показателями. Однако характер этих корреляций отличался у разных популяций пшеницы. В большой общей выборке по средним данным многих сортов и линий определены достоверные положительные корреляции удельной активности ЬОХ с массой 1000 зерен и Р/Ь, отрицательные - с содержанием клейковины и водопоглотительной способностью.

Достоверные корреляционные связи и коэффициенты детерминации между активностью липоксигеназы и основными технологическими показателями подтверждают, что фермент оказывает некоторое влияние на качество муки и теста. Это влияние в значительной степени определяется условиями среды и зависит от содержания и активности других ферментов, регулирующих окисление и восстановление ББ-связей в белках клейковины.

Ранее нами было показано, что отношение активности оксидаз к активности редуктаз более четко коррелирует с основными параметрами качества клейковины, чем активность отдельных ферментов тиол-дисульфидного обмена (Тп^апоу е1 а1., 2001). Все это говорит о том, что

эндогенная липоксигеназа не является основополагающим фактором при определении качества клейковины, а лишь одним из многих факторов, составляющих конечное качество клейковины отдельных генотипов.

Таблица 2. Коэффициенты корреляции (г) и детерминации (йуу) между удельной активностью липоксигеназы и технологическими параметрами качества у разных популяций пшеницы

Показатель Дм/Н67 1999 г. (п =9) г <!„,% С29А1Р 2000 г. (п = 20) г д„,% 1ТМ1 ср.зн. 2-х лет (п =45) г <!„,% Все сорта и линии (п=77) г а„,%

Масса 1000 зерен, г -0.39 15.2 -0.52* 27.0 0.39* 15.2 0.25* 6.3

Клейковина, % 0.75* 56.3 -0.43 18.5 0.08 0.6 -0.36** 13.0

Сила муки, е.а. -0.71* 50.4 -.59* 34.8 -0.16 2.7 0.04 0.2

Упругость, Р, мм -0.79* 62.4 -0.21 4.4 0.04 0.2 0.17 2.9

Растяжим., Ь, мм -0.22 4.8 -0.36 13.0 -0.20 4.0 -0.19 3.6

Р/Ь -0.42 17.6 0.23 5.3 0.25 6.3 0.31** 9.6

впс, % 0.33 10.9 -0.22 4.8 0.36* 13.0 -0.31** 9.6

*, ** - достоверно на 5, 1% уровне значимости.

В таблице 3 представлены результаты корреляционного анализа липоксигеназы с технологическими параметрами в зависимости от уровня активности фермента. При низком уровне значений ЬОХ не обнаружено достоверных коэффициентов корреляции, а при высоком уровне значений коэффициенты корреляции были отрицательными.

Таблица. 3. Корреляционные связи между удельной активностью ЬОХ и технологическими параметрами качества пшеницы 1ТМ1-популяции в выборках с разными уровнями активности ЬОХ

Технологические показатели Низкий уровень уд. активн. ЬОХ Высокий уровень уд. активн. ЬОХ

Сила муки (е. а.) 0.315 -0.402*

Время устойчив, теста (мин) 0.074 -0.430*

Сопротивление теста (мин) 0.219 -0.389*

Валориметр. оценка (е. вал.) 0.251 -0.381*

Низкий уровень уд. активн. ЬОХ: п = 26, ср. зн. = 80.3, ст. откл. = 14.0. Высокий уровень уд. активн. ЬОХ: п = 29, ср. зн. = 144.6, ст. откл = 29.0). * - достоверно на 5 % уровне значимости.

Также был проведен анализ корреляционной зависимости между технологическими признаками качества клейковины в выборках с разными уровнями значений и удельной активностью липоксигеназы (табл. 4).

Таблица 4. Корреляционные связи между технологическими параметрами качества с низким и высоким уровнями значений и удельной активностью ЬОХ у пшеницы 1ТМ1-популя1!гш

Уровни значений технологических параметров п выборки Ср.значение выборки Ст. отклон. выборки Корреляция с уд.Ьрх

Масса 1000 зерен (г)

Низкий 29 54,8 2,6 0,126

Высокий 26 62,5 3,5 0,464*

Клейковина (%)

Низкий 25 34,3 1,8 0,195

Высокий 30 39,7 2,3 0,433*

Упругость теста (Р, мм)

Низкий 35 79,2 9,5 0,02

Высокий 20 126,6 12 0,462*

Растяжимость теста (Ь, мм)

Низкий 34 81,5 17,6 -0,446**

Высокий 21 119,6 10,9 -0,538*

Р/Ь

Низкий 25 0,7 0,2 0,207

Высокий 30 1,5 0,5 0,396*

Разжижение теста (е. ф.)

Низкий 26 54,1 15,1 -0,127

Высокий 29 102,2 30,2 0,443*

Валориметрическая оценка (е. вал.)

Низкий 31 51,8 6,8 -0,382*

Высокий 24 66,5 3,2 0,094

* - достоверно на 5 % уровне значимости.

Многие показатели были достоверно связаны с активностью липоксигеназы только в выборках с высокими значениями, такие как масса 1000 зерен, клейковина, упругость, Р/Ь, разжижение теста. Валориметрическая оценка обнаружила достоверную отрицательную корреляцию с ЬОХ в выборке с низкими значениями. Корреляционные связи между растяжимостью теста и удельной активностью липоксигеназы были отрицательными при разных уровнях значений растяжимости.

Растяжимость теста - единственный из технологических параметров, с которым характер корреляции липоксигеназы оставался стабильным (отрицательным) во всех популяциях и в разные годы репродукции. На основании этих данных мы можем предположить, что липоксигеназа непосредственно влияет на параметр растяжимость теста. Таким образом,

впервые был показан механизм действия липоксйгеназы на клейковину -укрепление клейковины за счет уменьшения параметра растяжимость теста.

Для хорошего качества муки и теета необходимо оптимальное соотношение упругости и растяжимости (Р/Ь), Пшеница высокого качества обычно имеет высокую упругость и среднюю растяжимость. Уменьшение растяжимости теста под воздействием: липоксигеназы может быть как положительным, так и Отрицательным фактором, в зависимости от значений упругости.

Известно, что растяжимость и эластичность, как сочетание растяжимости с упругостью, определяющие хлебопекарные свойства мягкой пшеницы, превносятся геномом П. Клейковина твердых пшениц, у которых отсутствует геном Г) - прочная, мало растяжимая, коротко рву щаяс я. Поэтому высокий уровень ЬОХ, связанный С уменьшением растяжимости, для твердых пшениц нежелателен. Для хлебопекарной пшеницы высокая растяжимость является положительным показателем, но только при высоких значениях упругости теста.

Роль отдельных хромосом в проявлении активности липоксигеназы. Для выявления роли отдельных хромосом генома мягкой пшеницы в проявлении активности липоксигеназы, наиболее адекватным генетическим материалом являются межсортовые замещенные линии мягкой пшеницы, ь которых пара хромосом с орта-реципиента замещена на гомологичную Пару от сорта-донора.

Известно, что 1-я и б-я томеологические группы хромосом пшеницы содержат структурные гены, контролирующие синтез запасных белков эндосперма, определяющих качество клейковины. Нами были изучены линии с замещением этих хромосом у сорта Диамант 2 с невысоким качеством клейковины на хромосомы высококачественного сорта Новосибирская 67.

400

£ 300 -

й 3

| 200 О-

5 100

Диамзкт Новосиб 67 Дм/Н 67 Дм/Н 67 1В Дм/Н 67 1С Дм/Н 67 Дч/Н 67 6В Дм/Н 67 60 Ди'Нв?

1А 6А 1А/60

Рис. 1. Удельная активность ¿ОХ и технологические параметры качества у замещенных линий Диамант 2/НовосиЬирская 67 (Дм/Н67) урожая 1999г. (% к реципиенту).

*, - достоверность различий с сортом-реципиентом на 5, / %-ом

уровне значимости соответственно. I - уд. активность ¿ОХ, Е/мг белка;

2 - клейковина, %; 3 - сила муки, е. а.; 4 - время образования теста, мин; 5 — время устойчивости теста к занесу, МШ, 6 - сопротивление теста, мин; 7 -в одарим етрич еская оценка, е. вал.

Ьыло показано, что межсортовое замещение хромосом ! -й и 6-й гомеологическим групп, связанных с качеством клейковины, на генетическом фоне сорта-реципиента изменяло уровни активности ЬОХ. Вероятно, эти хромосомы несут гены, ответственные за факторы, влияющие на регуляцию активности этого фермента. У двойной замещенной линии Дм Л16 7 1А,6Г>. обнаружились самая высокая удельная активность липоксигеназы, высокое содержание клейковины и максимально высокие показатели качества клейковины по ал ьвео графу и фари ни графу (рис. ]).

На рис. 2 показана удельная активность липоксигеназы на разных стадиях спелости зерна. Мы видим, что активность ЬОХ на молочной стадии спелости зерна значительно выше, чем при полной спелости. У разных замещенных линий это увеличение варьировало от 18,1 до 112,8 %.

60 ■ 40 20 0

Дм-рецил

Hi Ь Q§ Lo I b I.....h

H67- Ддя/Н67 Дм/Н67 ДМ/Н67 Дм/Н67 Дм/Н67 донор 1A IB 1D 6A 6B

Дм/Н67

□ молочная П полная

Рис. 2. Удельная активность LOXy замещенных линий Диамант 2/Новосибирская 67 (Дм/Н67) по хромосомам 1-й и 6-й гомеологических групп урожая 1997г. в зависимости от стадии спелости.

Однако а % к реципиенту активность фермента на соответствующих стадиях развития зерна не имела существенных различий (рис. 3). То есть уже на стадии молочной спелости зерновки проявлялась активность LOX, характерная для отдельных генотипов.

о ¡ 150 i

П П ГВ Ш ГН ГВ f!

11 0 БВ [_Ji ЕЯ T !_■ , Lio „. Lio .,. U

| f Дм - H67- Дм/Н67 Дм/Н67 Дм/Н67 Дм/Н67 Дм/Н67 Дм/Н67

й | рецип. донор 1А 1В 1D 6А 6В 6D

Юмолочная »полная

Рис. 3. Удельная активность LOXy замещенных линий Диамант 2/Новосибирская 67 (Дм/Н67) по хромосомам 1-й и 6-й ¿tтеологических групп урожая 1997г. в зависимости от стадии спелости зерна (% к реципиенту).

Структурные гены липоксигевазы, как известно, находятся па хромосомах 4-й и 5-й гомеологических групп (Hart, Lang stone. 1977). В нашем исследовании удельная активность растворимых форм LOX была изучена в зерновках трех серий линий с замещением этих хромосом: Cappdle-Despres/Безостая, Chinese Spring/Synthetic и Саратовская 29/Janetzkis Probat. Эти ключевые серии замещенных линий европейского общества генетиков злаков в разных аспектах изучаются в различных странах Европы (рис. 4).

С appel le-D espíes/ Безостая (CD/Без)

5 2

% &

I а

5 о

200 -150 -

ШЩ

1 50 0 -

г9"

ó>

<У

ó>

Chinese Spring/ Synthetic (CS/Syn)

120 100 & 80 I 60

g 40 20

Í & 0 ш

о 5

cs-

рецип.

Syn-

ДОнср

CS/Syn 4B

CS/Syn 4D

CS/Syn 5A

CS/Syn 5B

CS/Syn 5D

Саратовская 29/Janetzkis Probat (C29/JP)

X о

250 -, к 200

^ I" 150 ■ í I 100

В I 50 -¡ iL 0 -

III

С29-рецип.

JP-донор

C29/JP C29/JP 4А 4В

C29ÍJP C29/JP 4D 5А

C29/JP 5В

C29/JP 5D

Рис. 4. Удельная активность ЮХ в ключевых сериях линий ЕССС межсортовым замещением хромосом 4 и 5 гомеологических групп (% к реципиенту).

*, достоверность различий с реципиентом: Р<0.05, Р<0.01.

Была показана несомненная роль в наследовании этого признака хромосом 4-й гомео логической группы. Замещение хромосом 5-ой гомеологической группы не приводило к изменению активности фермента.

На рисунке 5 показаны данные по активности липоксигеназы родительских сортов и замещенных линий пшениц Саратовская 29/Janctzkis Probat по хромосомам 4-й и 5-й гомео логических групп в разные годы репродукции.

X Q

£ 3 я П.

Л чВ 2 ^

300 250 200 150 100 50

л?

о*

01999 год И2000 год D2004 год

Рис. 5. Вариабельность активности LOX у замещенных линий Саратовская 29/Janetzkis Probat (C29/JP) по хромосомам 4-й и 5-й гомеолотческих групп (% к реципиентуj « зависимости от года репродукции.

*. ** , *** - достоверность различий с сортом-реципиентом: Р<0.05, Р<0,01, Р<0.001, соответственно.

Дисперсионный анализ по результатам изучения активности LOX в течение трех лет вегетации в этой популяции позволил определить долю генетической изменчивости в общей вариабельности признака (коэффициент наследуемости), которая составила 72 %.

Uiiiiliiilfi

& & 6} & ь

5 "1 «п p- fc fc

и < а и Q

л ~ о г- г

Ё! fe St ft fe

» n fi fl и Й Я й й И Я г> Я Й Я 5 Я Я

и о о и о

и 8 ü

Рис. 6. Удельная активность LOX в замещенных линиях Саратовская 29/Janetzkis Prohat (C29/JP) по хромосомам различных гомеологических групп (2000 г.).

** , *** - достоверность различий с реципиентом: Р<0.05, Р<0.01.

p<o.oot

На рисунке 6 представлены результаты изучения липоксигеназной активности в линиях Саратовская 29/Janetzkis Probat с межсортовым замещением по всем гомеологическим группам хромосом, за исключением 1В, 6D и 7А. Полиморфизм по удельной активности LOX оказался связан не только с хромосомами, несущими структурные гены этого фермента, но и с другими хромосомами. Это указывает на возможность существования регуляторных генов, модулирующих функциональную активность LOX.

Влияние интрогрессии на активность липоксигеназы. Ае. speltoides -дикий родственник пшеницы, донор генома В, который широко используется для внедрения в геном пшеницы таких важных показателей как высокое качество зерна, устойчивость к болезням и температурным стрессам. На рисунке 7 представлены средние значения удельной активности LOX родительских культур и восьми интрогрессированных линий Родина х Aegilops. speltoides. за 2 года репродукции.

350 300 250 200 150 100 50 0

***

^ # ^

Рис. 7. Удельная активность LOX в интрогрессированных линиях Родина х Ае. Speltoides (средние значения за 1999 и 2000 гг.). ** ^ *** _ достоверность различий с сортом Родина: Р<0.01, Р<0.001.

Уровень ферментативной активности у диплоидного злака оказался значительно ниже, чем у гексаплоидной пшеницы Родина и всех интрогрессированных линий. Интрогрессия вызывала изменение активности фермента в сравнении с сортом Родина. Коэффициент наследуемости по данным двух лет наблюдения был равен 0.81.

Молекулярными генетиками в тех же линиях интрогрессия была найдена при помощи субтеломерных повторов Spelt 1 и Spelt 52, являющихся специфическими маркерами Ае. Speltoides. Мы обнаружили, что уровни удельной активности LOX в интрогрессированных линиях тесно коррелируют с количеством субтеломерного повтора Speltl (г = 0,965**). Уровни активности LOX в интрогрессированных линиях прямопропорциональны степени выраженности интрогрессии, найденной при помощи субтеломерного повтора Spelt 1 (рис. 8). Так как хромосома 7S эгилопса гомеологична хромосоме 7В гексаплоидной пшеницы, а линии с

I высоким содержанием Spelt I несут замещение 7S/7D, можно предположить, что на хромосоме 7В находится ген для активности LOX. который был привнесен эгилопсом spehoutes.

% от суммы

Рис, 8. Субтеламерный повтор Spelt 1 и удельная активность липоксигеназы в интрогрессированныхлиниях Родинах Ае. speltoides (в % от суммы).

Картирование локусов количественных признаков (QTL) липоксигеназы. Для картирования QTL липоксигеназы проводили исследование активности LOX в родительских сортах Opata-&5 и Синтетик W7984 и 63-х рекомбинантных инбредных линиях картирующей ITMI-популяции в течение двух лет репродукции, резко отличающихся погодными условиями (табл. 5). Сорт Opata-85 в разных условиях среды мм ел более низкую активность липоксигеназы по сравнению с синтетиком W7984. Средние значения активности LOX рекомбинантных инбредных линий были промежуточными между родительскими значениями, а по размаху изменчивости линии ITMI обнаруживали трансгрессию в обе стороны. Это означает, что обе родительские формы несут как положительные, так и отрицательные аллели, определяющие проявление данного количественного

признака.

Таблица 5. Удельная активность липоксигеназы у рекомбинантных инбредных линий ITM1 и их родительских форм в различных условиях среды

Год репродукции Родительские формы Линии ITMI

Опата- 85 Синтетик W7984 Среднее значение Стандартное отклонение Размах изменчивости

2000 год 2003 год 71.7±0.8 129.6±8.6 173.7±1.2 247 9±! 1.8 114.2±5.4 20б.3±8.5 39.7 63.0 53.8-197.8 119.6-337.3

Доля генетической изменчивости удельной активности липоксигеназы в этой популяции составляла 71 %, а паратипической изменчивости, соответственно - 29 %.

QTL-аналш выявил два локуса. ответственных за полиморфизм по удельной активности растворимых изоформ LOX. Высоко достоверный локус

Уд Цж

Spell Цсргг) 25Si

был идентифицирован нами на коротком плече хромосомы 4В (Пшеничникова и др., в печати), (рис. 9). Это совпадает с результатами, полученными на популяции рекомбинантных инбредных линий твердой пшеницы (Nachit et al., 2001). В сходной позиции на хромосоме 4В обнаружен один из кластеров генов защитного ответа (Li et al., 1999). Это может говорить о том, что на хромосоме 4В ген LOX наследуется сцепленно с ними.

Минорный локус липоксигеназы был обнаружен нами на хромосоме 7В впервые у пшеницы (Пшеничникова и др., в печати), (рис. 10). В сходном положении был локализован QTL QYP, связанный с желтым пигментом муки у твердой пшеницы (Elouafi et al., 2001). Одной из функций LOX является разрушение этого пигмента. В составе самого большого кластера генов защитного ответа на длинном плече хромосомы 7В картированы два гена травматина Thal и Tha2 (Li et al., 1999), который является одним из продуктов LOX-пути. Совпадение QTL нескольких физиологически связанных признаков в одной позиции, вероятно, не случайно и может служить подтверждением существования гена липоксигеназы на длинном плече хромосомы 7В, а также сцепленности его с генами защитного ответа.

20 сМ

—MWC077

~Mwe*ue У-Mwbüi га

4В

\~-Х(йа07вз —ХГЬаООЗз L-Xcdo795

jmicdizes j«Xcdouai —Xcdol312a '-ХГЪЫТВз

—Xfbb0$7d -XfüstTTa —Xbcd402a

«Otorm K-4S

-rHPacgMcagS

—Loxmit-^im

—Xcdö349

~Xwa232c

—XPaggMcagS

~Xbcd327

^Xbcd221b

—Xgwml65

—Xuiv 13Sc >Xutv1441d

^Xcdo1312d ^Xcdol312c —Xgwm6 —ХРаддМсддЮ —XPaccMcgaj2

—>Aimaeit 'MV/0032 ■MWQ02B

. CMWG577 >-UWÜOS3

Утязогу

—MWe057 —MW0S42 -MWQ21S8

~tclUWB70t -c-MWGOaa

rt-cMwaTtOc wvrocwr

—UWGS1S

УфеМгег ^ХаЬаШ

^xacdizes

ЧШ12

XtbbiSS

Пшеничникова и др. в печати ¡s'aciür et al. 2001

van Mechelcn et »L 1999 Li ef nL 1999

Рис. 9. Сравнительное картирование хромосомы 4В мягкой и твердой пшеницы и хромосомы 4Нячменя.

20 сМ

7В

XfbaQ42b

^XfbMSO —Xbcd310 ~**Xwü180 | —Xbcd1338 1 s-sfc£fc>55f ^Xbctt349 y*bcd17a ■XwuSU:

~\cdo68e

KXwg6ee

- Xksul17n~*— OLnxJpk-7П ^хгьыеэа

-xnrsoa

-Xcdo414

_Xksuo1BHC

~Xcaegg417

•Xgwm63S —Xgwrr>40Q "^Xgwm513b —>Xgwm264a _/Xgwm537 'Xgwm573 Xctgagg181 —Xgwm131d

—Xcttegg492b —XcttaagHO

—Xtagagg320

s>Xctcact324 —Xfjwm344~*ir-—XcttaggZSB —Xctgaca2£2

■ QYP

» MWBQ1BM ». M WO 502

- MWG028

- CMWOT190

* -MWQ039 ■ -UWOS9S CN -A4WGS2S

Ss-Mwoseti ^.MWQOt.e

f ллусюде -Л MWQ037 -S. MWQQ13 \ MWQ007

— UWC592 -« MWS322 --MWG624

MWGOBQ

— MWGOOS

— MW3012

— LOX С

MWOQ79* — WWW

Пшеничникова и др. в печати

Elouafl et sL 3001

van Mcehrfrn Ct al. 1W9 IJ et nL 1999

Рис. 10. Сравнительное картирование хромосомы 7В мягкой и твердой пшеницы и хромосомы 7Нячменя.

Картированные структурные гены LOX ячменя на хромосомах 4Н и 7Н (van Mechelen et al., 1999) совпадают с найденными нами QTL липоксигеназы, как на хромосоме 4В, так и на хромосоме 7В. Вероятно, растворимые изоформы фермента, кодируемые этими генами, идентичны у пшеницы и ячменя и привнесены от одного предка.

Сравнение генетических карт длинных плеч хромосом 5А и 5В разных авторов, использующих как общие, так и различные маркеры, позволяет предположить, что ген липоксигеназы на длинном плече хромосомы 5А сцеплен с генами яровости Vrn-Al, морозоустойчивости Fr-AI и абсцизовой кислоты АВА2.1, а на длинном плече хромосомы 5В сцеплен с геном яровости Vrn-Bl (рис. 11).

5AL

XpsbSS

5BL

\-Xpsr9U

—АБА2.1 ■ ■Fr-AI

\Xwmc75 IEJH

•ХртШ

~*Xgwm371 4Xgwm499

_*¥r-Bl

*~Xgmi39

4XgnmS54

YnM-*—L_ Xw644g

~>Xfsr№ ^Xpsr370

~\X \X

Xgwm213 Xgwm33S *Xabcl64 -Xwg889 ~ХШ2 ■Xbcdll40 Хр/тЗП 'Xgwm499 Xabg473 ^Xgwm639 —Xirmg9l4 —Xgwm 554

- —ХЫ107

---

'XJbal66

—-Х1Ъа332 / J —XcdaSMs'i

Xgwm604. —Xgwm408 j ■—Xgwm604 I ' —Xcdol326^

—Хтс235 —Xcdo584

5AL

ЛМ5

-ШИ355 -Xcdo412

\—Xbcd981 =^ХЬЫ926 -ОЫ1090 J4m522 ^\tmwg624■ -\X/bb2 XbcdUS.l

^ХЬЫШ----

-XM312 ~\Xcdo20 ;—-font%2U2

5BL

'Xmwg561 -Xmrl2f)

VXcJo4I2 XbcJlUO ~Xmwg52 Xabg473 —Xmwg914 ~Xbcd307 ~\~Xbcd9 \Xw5S3 ^XIial6S r—Xbca№br--; '^=Xkd4iO— 7NXcdo504

lc2oim~~-

—ХаЬсЗЮ

SAL

—Xcdo785 ~Xbcdl355 -Xcdo412 ~.Xbcd98l -\Xkd926 -XcdoWO -Xmvg 512 *>Xmwz624 -Xlib2 "-Xbcdl23S

■to.

Ш.-*-- -

^ЪГ395 , -XcdoUlV

"XJba351

5BL

^.Ximtfil \XbcdI57 2^Xcdo412 \XmwS52 Шг473 ■Хтщ914 Xbcd307 ^Xbcd9 \Xwg583 Xfdal66 .. *>Xbcdl030

NXbcd450 УХсШ26 •Xcdo5S4

(Ga'ibaetal. 1995) (Tothetal.21103) (Roderelal.1998)-

(Nelson etal.1995)

^Xcdo20 ~Хвщ2П2 %

(Li eld ¡999)

Рис. 11. Сравнительное картирование длинных плеч 5А и 5В хромосом пшеницы.

Таким образом, результаты компаративного картирования свидетельствуют о сходстве локусов липоксигеназы на хромосомах 4В и 7В у мягкой и твердой пшеницы и на хромосомах 4Н и 7Н у ячменя. Гены липоксигеназы, вероятно, находятся в группах сцепления с генами защитного ответа, формируя большие функциональные единицы для адаптации растений к стрессу. Это относится как к найденным нами <ЗТЬ растворимых липоксигеназ на хромосомах 4В и 7В, так и к генам ЬОХ других изоформ, картированным О с соавторами на хромосомах 5А и 5В.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При изучении действия липоксигеназы in vitro было показано положительное влияние этого фермента на хлебопекарные свойства пшеницы. Была подтверждена возможность использования липоксигеназы соевой муки в качестве улучшителя теста и показана важная роль активирования теста кислородом, необходимого для LOX-катализа. В результате нескольких экспериментов с различными способами замеса теста, найдены оптимальные условия для действия экзогенной липоксигеназы -дополнительная ферментация при гомогенизации в воде соевой муки и части необходимой для замеса теста пшеничной муки. Замес теста с дополнительной ферментацией значительно увеличивал объем хлеба.

Изучение корреляционных зависимостей между активностью LOX и технологическими параметрами в нескольких популяциях пшеницы в разные годы показало, что фермент связан с основными параметрами качества пшеницы - массой 1000 зерен, содержанием сырой клейковины, силой муки, P/L, водопоглотительной способностью и др. Характер этих связей отличается у разных популяций, значительно зависит от условий среды выращивания зерна, а также от уровня активности фермента. При высоком уровне значений активности липоксигеназы, корреляционная связь ее с основными параметрами альвеографа и фаринографа отрицательная. Корреляционный анализ между технологическими параметрами в выборках с разными уровнями значений и удельной активностью липоксигеназы показал, что многие технологические параметры связаны с LOX только при высоком уровне их значений. Корреляционные связи с растяжимостью теста были отрицательными во всех случаях, что говорит об отрицательном действии фермента на растяжимость теста. Таким образом, впервые был показан механизм действия липоксигеназы на клейковину - укрепление клейковины за счет уменьшения растяжимости теста (Permyakova et al., 2006).

Исследование липоксигеназной активности в линиях мягкой пшеницы Диамант 2/Новосибирская 67 с межсортовым замещением хромосом 1-й и 6-й гомеологических групп, связанных с качеством клейковины в течение четырех лет вегетации, показало, что замещение этих хромосом влияло на уровни активности фермента. Наибольшая активность наблюдалась в двойной замещенной линии Диамант2/Новосибирская 67 1А, 6D, имеющей также самые высокие технологические показатели (Trufanov et al., 2001).

Суммарная генетическая активность липоксигеназы обеспечивается генами шести хромосом 4-й и 5-й гомеологических групп (Li et al., 1999). Исследование активности LOX в зерновках трех разных серий замещенных линий пшеницы по этим гомеологическим группам хромосом показало несомненную роль хромосом 4-й гомеологической группы в наследовании изучаемых нами, связанных с качеством клейковины, растворимых изоформ липоксигеназы зерновки пшеницы (Permyakova et al., 2006).

На примере замещенных линий Саратовская 29/Janetzkis Probat по всем гомеологическим группам хромосом, за исключением 1В, 6D и 7 А, было показано, что замещение хромосом различных гомеологических групп приводило к изменению удельной активности LOX на генетическом фоне сорта-реципиента, что свидетельствовует о причастности многих хромосом к генетическому контролю активности этого фермента. По-видимому к проявлению активности LOX, кроме структурных генов, имеют отношение и регуляторные гены, локализованные в разных хромосомах (Труфанов и др., 2007).

степени выраженности интрогрессии, найденной в тех же линиях молекулярными генетиками при помощи субтеломерного повтора Spelt 1 (Salina et al., 2001). Это говорит о том, что гены растворимых изоформы LOX генома В гексаплоидной пшеницы были привнесены Aegilops speltoides.

На основе дисперсионного анализа по результатам изучения липоксигеназной активности в течение нескольких лет вегетации в трех различных популяциях пшеницы показан преобладающий вклад генотипа и меньший вклад средовых факторов в проявление активности L ОХ. Коэффициенты наследуемости в разных популяциях варьировали от 0.71 до 0.81.

Данные по изучению липоксигеназной активности в рекомбинантных инбредных линиях картирующей ITMI-популяции в течение двух лет репродукции позволили картировать два локуса липоксигеназы. Один главный QTL на хромосоме 4В находилсяся в соответствии с результатами других авторов (Nachit et al., 2001; Hessler et al., 2002). Второй минорный QTL, проявился только при благоприятных условиях среды и был картирован впервые у пщеницы на длинное плечо хромосомы 7В.

Сравнение выявленных нами локусов липоксигеназы на хромосомах 4В и 7В с генетическими картами других авторов, подтверждает существование этих локусов и говорит о их сходстве у пшеницы и ячменя. Гены липоксигеназы, вероятно, находятся в группах сцепления с различными генами защитного ответа, формируя большие функциональные единицы для адаптации растений к стрессу.

ВЫВОДЫ

1. Полученные в настоящей работе результаты комплексного изучения липоксигеназы пшеницы, участвующей в тиол:дисульфидном метаболизме запасных белков, свидетельствуют о влиянии этого фермента на основные физико-биохимических свойства муки, теста и клейковины у разных генотипов.

2. Добавление экзогенной липоксигеназы в процессе приготовления теста положительно влияет на хлебопекарные свойства пшеничной муки; действие фермента усиливается при одновременном активировании теста кислородом.

3. Удельная активность липоксигеназы гексаплоидной пшеницы связана с основными параметрами качества муки и теста: массой 1000 зерен, сырой клейковиной, силой муки, РЛ1, ВПС и др. Характер корреляционных связей отличается у разных популяций, значительно зависит от условий среды, а также от уровня активности фермента. При высоком уровне значений удельная активность LOX отрицательно коррелирует с основными параметрами качества.

4. Технологические параметры - масса 1000 зерен, содержание клейковины, разжижение теста, упругость и РЯ, связаны с удельной активностью LOX только при высоком уровне их значений. Растяжимость

теста независимо от уровня значений связана с удельной активностью липоксигеназы отрицательно. Вероятно, липоксигеназа укрепляет клейковину посредством уменьшения ее растяжимости.

5 На молочной стадии спелости зерна уровни липоксигеназной активности значительно выше, чем при полной спелости. Уровни активности фермента в замещенных линиях по отношению к сорту-реципиенту сохраняются независимо от стадии спелости зерна.

6. Уровни липоксигеназной активности у пшеницы связаны не только с хромосомами 4-й и 5-й гомеологических групп, несущими ее структурные гены, но и с другими хромосомами, что свидетельствует о существовании регуляторных генов фермента. Наследование растворимых форм липоксигеназы зерновки пшеницы, влияющих на качество клейковины, контролируется в основном хромосомами 4-й гомеологической группы и, вероятно, не связано с хромосомами 5-й гомеологической группы.

7. Интрогрессия дикого злака Ае. speltoides на материнском фоне мягкой пшеницы приводит к изменению активности липоксигеназы. Удельная активность LOX находится в тесной корреляционной зависимости со степенью проявления интрогрессии, обнаруженной при помощи субтеломерного повтора Spelt 1 (г = 0.965**).

8. Доля генетической изменчивости удельной активности липоксигеназы у различных популяций пшеницы составила 71 - 81 %, что говорит о преобладающем вкладе генотипа и меньшем вкладе средовых факторов в проявление этого признака.

9. Картированный нами QTL липоксигеназы на хромосоме 4В пшеницы соответствует структурному гену LOX. Впервые был обнаружен локус липоксигеназы на длинном плече хромосомы 7В. Компаративное картирование показало сходство этих локусов у пшеницы и ячменя, а также вероятность совместного наследования генов липоксигеназы с генами защитного ответа на хромосомах 4В и 7В и генами яровости на длинных плечах хромосом 5А и 5В.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Trufanov V.A., Osipova S.V., Permyakova M.D., Mitrofanova T.N., Pshenichnikova T.A., Maystrenko O.I. SH/SS metabolism enzyme activity and gluten quality of wheat lines with intervarietal substitution of the 1 and 6 homeologous groups of chromosomes // EWAC Newsletter. 2001. Novosibirsk. P. 176-180.

2. Trufanov V.A., Permyakov A.V., Permyakova M.D., Pshenichnikova T.A. Lipoxygenase activity in common wheat lines with substitutions for chromosomes 5A and 5D // EWAC Newsletter. 2003. Norwich. P. 127-128.

3. Pshenichnikova Т.A., Shchukina L.V., Panina G.M., Fenina G.O., Trufanov V.A., Permyakov A.V., Permyakova M.D. Genetic study of morphological and biochemical characters introgressed into common wheat from Aegilops speltoides Tausch. // 10 th Intern.Wheat Genet. Symp. 1-6 sept. 2003. Paestum, Italy. P. 77-80.

4. Труфанов B.A., Пермякова М.Д., Березовская E.B. Агрегирующая способность запасных белков злаков с различным качеством клейковины // Прикл.. биохимия и микробиология. 2003. Т. 39(4). С. 473-777.

5. Permyakova M.D,. Trufanov V.A, Permyakov A.V., Pshenichnikova T.A., Ermakova M.F., Chistyakova A.K., Shchukina L.V. The relationship between lipoxygenase activity and technological characteristics of gluten in hexaploid wheat // Annu. Wheat Newsletter, 2004. V. 50, P. 147-149.

6. Permyakova M.D., Trufanov V.A., Permyakov A.V, Pshenichnikova T.A. Specific lipoxygenase activity in Triticum aestivum subsp. aestivum / Aegilops Speltoides introgression lines // Annu. Wheat Newsletter. 2005. V. .51. P. 147148.

7. Permyakova M.D,. Trufanov V.A, Permyakov A.V., Pshenichnikova T.A. Specific lipoxygenase activity in intervarietal substitution lines of hexaploid wheat // Annu. Wheat Newsletter, 2005, V. 51, P. 127-128.

8. Permyakova M.D., Trufanov V.A., Permyakov A.V. Pshenichnikova T.A., Ermakova M.F., Chistyakova A.K., Börner A. Relationship between lipoxygenase activity and technological characteristics of gluten in recombinant inbred lines of the ITMI mapping population // EWAC Newsletter. Proc. 13th Intern. EWAC Conf. (ed. Börner A., Pankova K.). 2006. Prague, Czech Republic. P. 113-117.

9. Permyakova M.D., Trufanov V.A., Permyakov A.V. Pshenichnikova T.A. Lipoxygenase activity in the intervarietal substitution lines on chromosomes of 4 and 5 homoeological groups in EWAC key substitution sets // EWAC Newsletter. Proc. 13th Intern. EWAC Conf. (ed. Börner A., Pankova K.). 2006. Prague, Czech Republic. P. 111-113.

10.Trufanov V.A., Permyakova M.D., Permyakov A.V., Davydov V.A., Pshenichnikova T.A. The effects of intervarietal chromosome substitutions on specific lipoxygenase activity and several technological traits in wheat Trititcum aestivum L. // EWAC Newsletter. Proc. 13th Intern. EWAC Conf. (ed. Börner A., Pankova K.). 2006. Prague, Czech Republic. P. 88-90.

11 .Труфанов B.A., Пермякова М.Д., Пшеничникова T.A., Ермакова М.Ф.,

Давыдов В.А., Пермяков A.B., Березовская Е.В. Действие межсортового замещения хромосом пшеницы Triticum aestivum L. на активность липоксигенаы и ее связь с технологическими свойствами муки // Прикл. биохимия и микробиология. 2007. Т. 43(1). С. 102-108.

12 .Пшеничникова Т.А., Осипова С.В., Пермякова М.Д., Митрофанова Т.Н., Лохвассер У., Рёдер М., Бёрнер А. Картирование локусов

количественных признаков (<ЗТЦ), ассоциированных с активностью дисульфидредуктазы и липоксигеназы в зерне мягкой пшеницы ТгШсит ае$Ихчлт Ь., в печати.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Пермякова, Марина Диомидовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Липоксигеназа.

1.1.1. Структура и стереоспецифичность фермента.

1.1.2. Номенклатура.

1.1.3. Доступность субстрата.

1.1.4. Распространение липоксигеназ в природе.

1.1.5. Филогенетическое древо липоксигеназ.

1.1.6. Метаболические пути растительных липоксигеназ.

1.1.7. Видо- и органоспецифичность фермента у растений.

1.1.8. Субклеточная локализация растительных липоксигеназ.

1.1.9. Известные изоферменты липоксигеназы у растений.

1.1.10. Генетический контроль растительных липоксигеназ.

1.1.12. Функции растительных липоксигеназ и продуктов их метаболических путей.

1.2 Клейковина.

1.2.1. Запасные белки пшеницы.

1.2.2.Технологические свойства клейковины.

1.2.3. Молекулярные процессы, лежащие в основе формирования клейковины.

1.2.4. О роли дисульфидных связей в структуре клейковины и теста.

1.2.5. Система ферментов тиол-дисульфидного метаболизма в зерновке пшеницы.

1.2.6. О генетике клейковины и технологических свойств муки.

ГЛАВА

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования.

2.2. Выделение ферментных экстрактов.

2.3. Определение содержания белка.

2.4. Определение активности липоксигеназы.7$

2.5. Определение хлебопекарных свойств пшеницы.

2.6. Оценка технологических свойств зерна и муки.

2.7. Статистическая обработка результатов.

2.8. Картирование локусов количественных признаков.

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Влияние экзогенной липоксигеназы на хлебопекарные свойства пшеницы.

3.2. Корреляционная зависимость между липоксигеназной активностью и технологическими параметрами качества зерна и теста гексаплоидной пшеницы.

3.2.1. Корреляционные связи липоксигеназы с технологическими параметрами качества у различных популяций пшеницы.

3.2.2. Корреляционные связи липоксигеназы с технологическими параметрами качества пшеницы в зависимости от уровня активности фермента.

3.2.3. Корреляционные связи технологических параметров качества пшеницы с активностью липоксигеназы в зависимости от уровня значений технологических параметров.

3.3. Роль отдельных хромосом в проявлении активности липоксигеназы.

3.3.1 Липоксигеназная активность в замещенных линиях пшеницы Диамант 2/Новосибирская 67 по хромосомам 1-й и 6-й гомеологических групп.

3.3.2. Липоксигеназная активность в зерновках трех разных серий замещенных линий по хромосомам 4-й и 5-й гомеологических групп.

3.3.3. Липоксигеназная активность в линиях Саратовская 29/Janetzkis Probat с межсортовым замещением по всем хромосомам, за исключением IB, 6D и 7 А.

3.4. Влияние интрогрессии на активность липоксигеназы.

3.5. Картирование локусов количественных признаков (QTL) липоксигеназы.

3.6. Сравнение картированных QTL липоксигеназы с известными локусами липоксигеназы пшеницы и ячменя.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль липоксигеназы в определении качества пшеницы и физиолого-генетические аспекты регуляции ее активности"

Липоксигеназа (линолеат: кислород оксидоредуктаза) представляет собой фермент, катализирующий переокисление полиненасыщенных жирных кислот. Существование многих изоформ липоксигеназы и различная субклеточная локализация предполагает многофункциональность этого фермента и вовлечение его в различные физиологические процессы растительной клетки. Липоксигеназа является частью защитного механизма растений при различных формах стресса (Siedow et al., 1991; Porta et al., 1999), принимает участие в разных стадиях вегетативного роста (Griffiths et al., 1999; Kolomiets et al., 2001), может использоваться как вегетативный запасной белок (Tranbarger et al., 1991), а также при мобилизации запасных липидов в процессе развития растений (Feussner et al., 2001).

Наш интерес к липоксигеназе вызван ее участием в образовании супероксидных радикалов, которые могут окислять SH-группы запасных белков пшеницы с образованием межмолекулярных и внутримолекулярных дисульфидных связей. Как известно, эти связи стабилизируют пространственную структуру белкового комплекса клейковины, улучшая ее физические свойства (Shewry, Tatham, 1997).

Наряду с урожайностью, качество клейковины является одной из наиболее важных характеристик пшеницы. Хорошо известно, что параметры качества в основном определяются составом запасных белков эндосперма - глиадинами и глютенинами (Payne et al., 1984). Также было найдено, что большинство физических параметров клейковины связано с содержанием дисульфидных связей в запасных белках (Lasztity, 1980; Труфанов, 1994). Зерновки пшеницы содержат специфическую систему окислительно-восстановительных ферментов, прямо или косвенно регулирующих тиол-дисульфидный метаболизм в белках (Shiiba et al., 1991). Уровни активности окислительно-восстановительных ферментов коррелируют с основными технологическими параметрами зерна и муки (Труфанов и др., 1999). Среди ферментов, ответственных за создание и регуляцию SH/SS-статуса запасных белков пшеницы, важная роль принадлежит липоксигеназе, которая опосредованно, через образование перекисей и гидроперекисей из ненасыщенных жирных кислот, окисляет тиоловые группы клейковинных белков с образованием дисульфидных связей, укрепляющих клейковину.

Роль липоксигеназы в определении качества клейковины пшеницы изучена недостаточно и мало известна. Имеющиеся в литературе данные о влиянии липоксигеназы на качество клейковины пшеницы противоречивы: известно о положительном действии экзогенной и эндогенной липоксигеназы на качество гексаплоидной пшеницы (Faubion, Hoseney, 1981; Shiiba et al., 1991) и отрицательном влиянии фермента на качество тетраплоидной пшеницы (Trono et al., 1999).

Суммарная генетическая активность молекулярных форм липоксигеназы зерновки пшеницы обеспечивается структурными генами хромосом 4-й и 5-й гомеологических групп (Hart, Langstone, 1977; Li et al., 1999). Сведений о механизмах наследования отдельных изоформ фермента, в том числе растворимых форм, влияющих на качество муки и теста, очень мало. Неизвестно также о филогенетических связях липоксигеназных локусов среди злаков.

Цель настоящей работы заключалась в изучении роли липоксигеназы в определении качества клейковины мягкой пшеницы и некоторых физиолого -генетических механизмов регуляции ее активности.

Для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи:

1. Изучено влияние экзогенной липоксигеназы на хлебопекарные свойства пшеницы.

2. Установлены корреляционные связи липоксигеназной активности с технологическими параметрами качества муки и теста гексаплоидной пшеницы.

3. Выявлена роль отдельных хромосом генома мягкой пшеницы в проявлении активности липоксигеназы, используя различные серии линий с межсортовым замещением хромосом.

4. Определено влияние интрогрессии на активность липоксигеназы при помощи интрогрессивных линий ТгШсит ае&й\ит Ь. х Ае§Порз $ре\Ы<1е& Т.

5. Картированы локусы количественных признаков (С)ТЬ) липоксигеназы и полученная карта сравнена с известными картами хромосом пшеницы и родственных злаков.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, главы с результатами и их обсуждением, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 147 страницах машинописного текста, включая 8 таблиц и 26 рисунков. Список литературы насчитывает 249 наименования, из них 27 на русском языке.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Пермякова, Марина Диомидовна

выводы

3. Удельная активность липоксигеназы у разных популяций гексаплоидной пшеницы связана с основными параметрами качества муки и теста: массой 1000 зерен, сырой клейковиной, силой муки, Р/Ь, ВПС и др. Характер корреляционных связей отличается у разных популяций, значительно зависит от условий среды, а также от уровня активности фермента. При высоком уровне значений удельная активность ЬОХ отрицательно коррелирует с основными параметрами качества.

4. Технологические параметры - масса 1000 зерен, содержание клейковины, разжижение теста, упругость и Р/Ь связаны с удельной активностью ЬОХ только при высоком уровне их значений. Растяжимость теста независимо от уровня значений связана с удельной активностью липоксигеназы отрицательно. Вероятно, липоксигеназа укрепляет клейковину посредством уменьшения ее растяжимости.

5. На молочной стадии спелости зерна уровни липоксигеназной активности значительно выше, чем при полной спелости. Уровни активности фермента в замещенных линиях по отношению к сорту-реципиенту сохраняются независимо от стадии спелости зерна.

8. Доля генетической изменчивости удельной активности липоксигеназы у различных популяций пшеницы составила 71 - 81 %, что говорит о преобладающем вкладе генотипа и меньшем вкладе факторов среды в проявление этого признака.

9. QTL-картирование подтвердило существование липоксигеназного локуса на хромосоме 4В и впервые у пшеницы обнаружило локус липоксигеназы на длинном плече хромосомы 7В. Компаративное картирование показало сходство этих локусов у пшеницы и ячменя, а также вероятность совместного наследования генов липоксигеназы с генами защитного ответа на хромосомах 4В и 7В и геном яровости на длинных плечах хромосом 5 А и 5В.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При изучении действия липоксигеназы in vitro было показано положительное влияние этого фермента на хлебопекарные свойства пшеницы. Была подтверждена возможность использования липоксигеназы соевой муки в качестве улучшителя теста. Положительное влияние липоксигеназы на параметры теста и хлеба проявлялись при добавлении соевой муки к пшеничной муке в соотношении 1:50. Для положительного влияния экзогенной липоксигеназы на хлебопекарные свойства пшеницы была показана важная роль активирования теста кислородом, необходимого для LOX-катализа. В результате нескольких экспериментов с различными способами замеса теста, найдены оптимальные условия для действия экзогенной липоксигеназы -дополнительная ферментация при гомогенизации в воде соевой муки и части необходимой для замеса теста пшеничной муки. Замес теста с дополнительной ферментацией значительно увеличивал объем хлеба.

Корреляционный анализ между технологическими параметрами в выборках с разными уровнями значений и удельной активностью липоксигеназы показал, что многие технологические параметры связаны с LOX только при высоком уровне их значений. Корреляционные связи с растяжимости теста с удельной активностью липоксигеназы были отрицательными во всех случаях, что говорит об отрицательном действии фермента на растяжимость теста. Таким образом, впервые был показан механизм действия липоксигеназы на клейковину -укрепление клейковины за счет уменьшения растяжимости теста (Permyakova et ah, 2006).

Исследование липоксигеназной активности в линиях мягкой пшеницы Диамант 2/Новосибирская 67 с межсортовым замещением хромосом 1-й и 6-й гомеологических групп, связанных с качеством клейковины в течение четырех лет вегетации, показало, что замещение этих хромосом влияло на уровни активности фермента. Наибольшая активность наблюдалась в линиях с замещением 1А и 6D и в двойной замещенной линии Диамант2/Новосибирская 67 1А, 6D, имеющей также самые высокие технологические показатели (Пшеничникова и др., 2006).

Суммарная генетически обусловленная активность липоксигеназы обеспечивается генами шести хромосом 4-й и 5-й гомеологических групп (Li et al., 1999). Исследование активности LOX в зерновках трех разных серий замещенных линий пшеницы по этим гомеологическим группам хромосом -Саратовская 29/Janetzkis Probat, Chinese Spring/Synthetic и Cappelle-Despres/Безостая, показало несомненную роль хромосом 4-й гомеологической группы в наследовании связанных с качеством клейковины растворимых изоформ липоксигеназы зерновки пшеницы (Permyakova et al., 2006).

На примере замещенных линий Саратовская 29/Janetzkis Probat по всем гомеологическим группам хромосом, за исключением IB, 6D и 7А, было показано, что замещение хромосом различных гомеологических групп приводило к изменению удельной активности LOX на генетическом фоне сорта-реципиента, что свидетельствует о причастности многих хромосом к генетическому контролю активности этого фермента. По-видимому к проявлению активности LOX, кроме структурных генов, имеют отношение и регуляторные гены, локализованные в разных хромосомах (Труфанов и др, 2007).

Интрогрессия дикого злака Aegilops speltoides в геноме гексаплоидной пшеницы вызывала изменение липоксигеназной активности, что было показано при исследовании удельной активности LOX в интрогрессивных линиях Родина х Aegilops speltoides (Permyakova et al., 2005). Уровни активности LOX находились в прямо пропорциональной зависимости от степени выраженности интрогрессии, найденной в тех же линиях молекулярными генетиками при помощи субтеломерного повтора Spelt 1 (Salina et al, 2001). Так как хромосома 7S эгилопса гомеологична хромосоме 7В гексаплоидной пшеницы, а линии с высоким содержанием Spelt 1 несут замещение 7S/7D, можно предположить, что на хромосоме 7В находится ген для активности LOX, который был привнесен эгилопсом speltoides.

На основе дисперсионного анализа по результатам изучения липоксигеназной активности в трех различных популяциях пшеницы в течение нескольких лет вегетации показан преобладающий вклад генотипа и меньший вклад средовых факторов в проявление активности LOX. Коэффициенты наследуемости в разных популяциях варьировали от 0.71 до 0.81.

Данные по изучению липоксигеназной активности в рекомбинантных инбредных линиях картирующей ITMI-популяции в течение двух лет репродукции позволили картировать два локуса липоксигеназы. Один главный QTL на хромосоме 4В находился в соответствии с результатами других авторов (Nachit et al, 2001; Hessler et al, 2002). Второй минорный QTL, проявился только при благоприятных условиях среды и был картирован впервые у пшеницы на длинное плечо хромосомы 7В.

Сравнение картированных нами локусов липоксигеназы с картами разных авторов подтверждает существование найденных нами локусов липоксигеназы на 4В и 7В хромосомах, говорит о сходстве этих локусов у мягкой и твердой пшеницы и у ячменя, а также о том, что гены липоксигеназы, вероятно, находятся в группах сцепления с различными генами защитного ответа.

Изучение генетического контроля активности липоксигеназы при помощи линий пшеницы с межсортовым замещением хромосом, интрогрессированных и рекомбинантных инбредных линий представляет интерес для направленного создания новых высококачественных генотипов пшеницы.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Пермякова, Марина Диомидовна, Иркутск

1. Василенко И.И., Комаров В.И. Оценка качества зерна. Справочник. М.: Агропромиздат, 1987. 207 с.

2. Гомбоева С.В., Шумаев К.В., Геслер H.H., Ланкин В.З. Механизм окисления ß-каротина и полиненасыщенных жирных кислот // ДАН. 2001. Т. 377(3). С. 402-405.

3. Гречкин А.Н., Хамберг М. Стереоспецифичность синтеза новых оксилипинов, дивиниловых эфиров, ферментов из луковиц чеснока // Биоорган, химия. 1996. Т. 22. С. 944-945.

4. Гречкин А.Н., Тарчевский И.А. Липоксигеназная сигнальная система // Физиология растений. 1999. Т. 46(1). С. 132 142.

5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 251 с.

6. Каримова Ф.Г, Тарчевский И.А, Мурсалимова Н.У, Гречкин А.Н. Влияние продукта липоксигеназного метаболизма -12-гидроксидодеценовой кислоты на фосфорилирование белков растений // Физиология растений. 1999. Т.46(1). С.148- 152.

7. Конарев В.Г. Белки пшеницы. М.: Колос, 1980. 351 с.

8. Кретович В Л. Роль биохимии в пищевой промышленности. В кн.: Техническая биохимия. М.: Наука, 1973. С. 3 -115.

9. Кретович B.J1. Биохимия зерна и хлеба. М.: Наука, 1991. 133 с.

10. Лапочкина И.Ф, Соломатин Д.А, Сережкина Г.В, Гришина Е.Е, Вишнякова Х.С, Пухальский В.А. Линии мягкой пшеницы с генетическим материалом Aegilops Speltoides Tausch // Генетика. 1996.Т.32 (12). С. 1651-1656.

11. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: Госагропром. 1988. 122 с.

12. Пермяков A.B. Протеин-дисульфидредуктаза и липоксигеназа пшеницы в ферментативной регуляции SH/SS-обмена в запасных белках зерновки: физиолого-биохимические аспекты. Автореф. дис. канд. биол. наук. Иркутск: СИФиБР СО РАН. 2004. 23 с.

13. Пшеничникова Т.А, Майстренко О.И. Изучение ранних этапов создания замещённых линий пшеницы Диамант/Новосибирская 67 по экспрессии генов глиадина//Генетика. 1990. Т. 26(5). С. 965-970.

14. Пшеничникова Т.А, Ермакова М.Ф, Попова Р.К. Технологические качества зерна и муки мягкой пшеницы в линиях с межсортовым замещением хромосом 1 и 6 гомеологичных групп // Сельскохозяйственная биология 2006. № 1.С. 57-62.

15. Пшеничникова Т.А, Ермакова М.Ф, Чистякова А.К, Щукина Л.В, Бёрнер А, Рёдер М. Молекулярное картирование локусов, связанных с показателями качества зерна мягкой пшеницы // Сельскохозяйственная биология. 2006. № 5. С. 41- 47.

16. Пшеницы мира (под ред. Брежнева Д.Д. Сост. Дорофеев С.Ф.). Л: Колос, 1976. 487 с.

17. Салина Е.А., Песцова Е.Г., Вершинин А.В. "Speltl"- новое семейство тандемных повторов злаков // Генетика. 1997. Т. 33 (4). С. 437-444.

18. Созинов А.А. Полиморфизм белков и его значение в генетике и селекции. М.: Наука, 1985.272 с.

19. Труфанов В.А. Клейковина пшеницы: проблемы качества. Новосибирск: Наука, 1994. 166 с.

20. Труфанов В.А. Физиолого-биохимические основы формирования белкового комплекса клейковины. Автореф. дис. в виде научного доклада на соискание ученой степени докт. биол. наук. Иркутск. 1999. 68 с.

21. Труфанов В.А., Кичатинова С.В., Пермяков А.В. Ферменты тиол-дисульфидного обмена и их действие на белки клейковины // Прикл. биохимия и микробиология. 1999. Т. 35. С. 219-222.

22. Храброва М.А., Майстренко О.И. Моносомный генетический анализ содержания белка зерновки и ее массы у мягкой пшеницы сорта Диамант 2 //Генетика. 1980. Т. 16(8). С. 1425-1434.

23. Anderson J.M., Spilatro S.R., Klauer S.F., Fraceschi V.R. Jasmonic acid-dependent increases in level of vegetative storage protein in soybean // Plant Sci. 1989. V. 62. P. 45-52.

24. Appels A. A consensus molecular genetic map for wheat, a cooperative international effort // Proc. 10th Intern. Wheat Genet. Symp., Paestum, Italy, 2003. V. 1. P. 211-214.

25. Appels A., Francki M., Cribbar R. Advances in cereal functional genomics // Funct. Integr. Genomic. 2003. V. 3. P. 1-24.

26. Arbuzova V.S., Ermakova M.F., Popova R.K. Studies of monosomic lines of cv. Saratovskaya 29 on productivity and grain technological properties // EWAC Newsletter, Proc.l 1-th EWAC Conference, Novosibirsk, Russia. 2001. P. 80-82.

27. Avdiushko S., Croft K.P., Brown G.C., Jackson D.V., Hamilton-Kemp T.R., Hildebrand D. Effect of volatile methyl jasmonate on oxylipin pathway in tobacco, cucumber and arabidopsis // Plant Physiol. 1995. V. 109. P. 1227-1230.

28. Axelrod B., Cheesbrough T.M., Laasko S. Lipoxygenase from soybeans // Meth. Enzymol. 1981. V. 71. P. 441-451.

29. Barone R., Briante R., D'Auria S., Febbraio F., Vaccaro C., Giudice L.D., Borrelli G.M., Di Fonzo N., Nucci R. Purification and Characterization of the lipoxygenase enzyme from durum wheat semolina // J. Agric. Food Chem. 1999. V. 47(5). P.1924-1931.

30. Basak S., Sachdev A., Johari R.P. Apertial sequence of lipoxygenase gene from genomic DNA of aromatic rice (Oryza sativa L.) // Indian J. Exp. Biol. 2004. V. 42. (2). P. 190-196.

31. Batna A., Spiteller G. Effects of soybean lipoxygenase-1 on phosphatidylcholines containing fiiran fatty acids // Lipids. 1994. V. 29(6). P. 397-403.

32. Bell E., Millet J.E. Lipoxygenase gene expression is modulated in plants by water deficit, wounding, and methyl jasmonate // Mol. Gen. 1991. V. 230.1. P. 456-462.

33. Bell E., Millet J.E. Characterization of Arabidopsis lipoxygenase gene responsive to methyl jasmonate and wounding // Plant Physiol. 1993. V. 103. P. 1133-1137.

34. Bekes F., Grass P.W., Gupta R.B. Mixing properties as measure of reversible reduction/oxidation of doughs // Cereal Chem. 1994(b). V. 71. P. 44-50.

35. Blee E. Oxygenated fatty acids and plant defenses // INFORM. 1995. V. 6. P. 852-861.

36. Blumenthal C., Stone P. J., Gras P.W., Bekes F., Clarke B., Barlow E.W.B., Wrigley C.W. Molecular mechanisms of dough-quality changes resulting from heat stress during kernel-filling in wheat // Cereal Chem. 1998. V. 75. P. 43-50.

37. BoeglinW.E., Kim R.B., Brash A.R. A 12R-lipoxygenase inhuman skin: Mechanistic evidence, molecular cloning, and expression // Proc.Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998. V. 95. P. 6744-6749.

38. Borner A., Korzun V. The importans of cereal anaeuploids comparative gene mapping // EWAC Newsletter. Novosibirsk. 2001. P. 45-48.

39. Borner A., Schumann E., Fiirste A., Coster H., Leithold B., Roder S., Weber E. Mapping of quantitative trait loci for agronomic important characters in hexaploid wheat (:Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2002. V. 105. P. 921-936.

40. Boyer R.F., Litts D., Kostishak J., Wijesundera R.C. The action of lipoxygenase-1 on furan derivatives // Chem. Phys. Lipids. 1979.V. 25(3). P. 237-246.

41. Boyington J.C., Gaffney B.J., Amzel L.M. The three-dimensional structure of an arachidonic acid 15-lipoxygenase //Science. 1993. V. 260(5113). P. 1482-486.

42. Brash A.R. Lipoxygenase: occurrece, function, catalysis, and acquisition of substrate //J. Biol. Chem. 1999. V. 274(34). P. 23679-23682.

43. Braidot E., Petrussa E., Micolini S., Tubaro F., Vianello A., Macri F. Biochemical and immunochemical evidences for the presence of lipoxygenase in plant mitochondria// J. Exp. Bot. 2004. V. 55(403). P. 1655-1662.

44. Brinckmann R., Schnurr K., Heydeck D., Rosenbach T., Kolde G., Kuhn H. Membrane translocation of 15-lipoxygenase in hematopoietic cells is calcium-dependent and activates the oxygenase activity of the enzyme // Blood. 1998. V. 91(1). P. 64-74.

45. Burow G.B., Gardner H.W., Keller N.P. A puanut seed lipoxygenase responsive to Aspergillus colonization // Plant Mol/ Biol. 2000. V. 42. P. 689-701.

46. Caldelari D., FarmerE.E. A rapid assay for the coupled cell free generation of oxylipins // Phytochemistry. 1998. V.47(4). P. 599-604.

47. Casey R., Afzal N., Domoney C., Forster C., Logan H., O'Neill M., Wu Z., Robinson D.S. Pea seed lipoxygenases: biochemistry, genetics and significance // Proc 2nd European Conf. Grain Legumes. AEP. Copenhagen. 1995. P. 406-407.

48. Chandra S., Heinstein P.F., Low P.S. Activation of phospholipase A by plant defense elicitors // Plant Physiol. 1996. V. 110. P. 979-986.

49. Chateigner A.-L., Le Deunff Y., Jalouzot R. Germination associated changes in the transcript content of pea seedling lipoxygenases. Lipoxygenase - g : a new marker of axis growth resumption // Planta. 1999. V. 208. P. 606 - 613.

50. Collard B.C.Y., Jahufer M.Z.Z., Brouwer J.B., Pang E.C.K. An introduction to markers, quantitative trait loci (QTL) mapping and marker-assisted selection for crop improvement: The basis concepts // Euphytica. 2005. V. 142(1-2). P. 169196.

51. Corey E.J., Nagata R., Wright S.W. Biomimetic total Synthesis of colneleic acid and its function as a lipoxygenase inhibitor // Tetrahedron Lett. 1987. V. 28. P. 4917-4920.

52. Cornish G.B., Bekes F., Allen H.M., Martin D.J. Flour proteins linked to quality traits in an Australian doubled haploid wheat population // Aust. J. Agric. Res. 2001. V. 52. P. 1339-1348.

53. Doderer A., Kokkelink I., Van der Veen S., Valk B.E., Schram AW., Douma A.C. Purification and characterization of two lipoxygenase isoenzymes from germinating barley // Biochim. Biophys. Acta. 1992. V. 1120. P. 97-104.

54. Domoney C., Casey R., Turner L., Ellis N. Pisum lipoxygenase genes // Theor. Appl. Genet. 1991. V. 81. P. 800 805.

55. Don C., Lichtendonk W., Plijter J.J., Hamer R.J. Glutenin macropolymer: a gel formed by glutenin particles // J. Cereal Science. 2003. V. 37. P. 1-7.

56. Doss R.P., Gould S.J., Johnson K.J.R., Flath R.A., Kohnert R.L. (Z)-oxocyclotridec-10-en-2one, an alfalfa weevil feeding deterrent from Medicago rugosa// Phytochemistry. 1989. V. 28. P. 3311-3315.

57. Dubcovsky J., Echaide M., Giancola S., Rousset M., Luo M.-C., Joppa L.R., Dvorak J. Seed storage protein loci in RFLP maps of diploid, tetraploid, and hexaploid wheat // Theor. Appl. Genet. 1995. V. 95. P. 1169-1180.

58. Dubcovsky J., Luo M.-C., Zhong G.-Y., Bransteitter R., Desai A., Kilian A., Kleinhofs A., Dvorak J. Genetic map of diploid wheat Triticum monococcum L., and its comparison with maps of Hordeum vulgare L.// Genetics. 1996. V. 143. P. 983-999.

59. Dunnewind B., van Vliet T., Orsel R. Effect of oxidative enzymes on bulk rheological properties of wheat flour doughs // J. Cereal Science. 2002. V. 36. P. 357-366.

60. Eiben H.D., Slusarenko A.J. Complex spatial and temporal expression of lipoxygenase genes during Phaseolus vulgaris (L) development // Plant J. 1994. V. 5(1). P. 123-135.

61. Elouafi I.,.Nasnit M.M., Martin L.M. Identification of a microsatellite on chromosome 7B showing a strong linkage with yellow pigment in durum wheat (:Triticum turgidum L. var. durum) // Hereditas. 2001. V. 135. P. 255-261.

62. Every D., Simmons L.D., Ross M.P. Distribution of redox enzymes in millstreams and relationships to chemical and baking properties of flour // Cereal Chemistry. 2006. V. 83(1). P. 62-68.

63. Fabbri A.A., Fanelli C., Reverberi M., Ricelli A., Camera E., Urbanelli A., Picardo M., Altamura M.M. Early physiogical and cytological events induced by wounding in potato tuber// J. Exp. Bot. 2000. V. 51(348). P. 1267-1275.

64. Faris J.D., Li W.L., Liu D.J., Chen P.D., Gill B.S. Candidate gene analysis of quantitative disease resistance in wheat // Theor. Appl. Genet. 1999. V. 98. P. 219-225.

65. Farmer E.E., Ryan C.A. Interplant communication: airborne methyl jasmonate induced synthesis of proteinase inhibitors in plant leaves // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990. V. 87. P. 7713-7716.

66. Farmer E.E., Ryan C.A. Octadecanoid precursors of jasmonic acid activate the synthesis of wound inducible proteinase inhibitors // Plant Cell. 1992. V. 4. P. 129-134.

67. Faubion J.M., Hoseney R.C. Lipoxygenase: its biochemisrty and role in breadmaking // Cereal Chem. 1981. V. 58. P. 175-180.

68. Feussner I., Kindl H. Particulate and soluble lipoxygenase isoenzymes -comparison of molecular and enzymatic properties. // Planta. 1994. V. 94 P. 2228.

69. Feussner I, Hause B, Nellen A, Wasternack C, Kindl H. Lipid-body lipoxygenase is expressed in cotyledons during germination prior to other lipoxygenase forms // Planta. 1996. V. 198(2). P. 288-293.

70. Feussner I, Balkenhohl T.J, Porzel A, Kindl H,Wasternack C. Structural elucidation of oxygenated storage lipids in cucumber cotyledons // J. Biol. Chem. 1997. V. 272. P. 21635-21641.

71. Feussner I, Wasternack C. Lipoxygenase catalyzed oxygenation of lipids // Fett. / Lipid. 1998. V. 100. P. 146 -152.

72. Feussner I, Kiihn H, Wasternack C. Lipoxygenase-dependent degradation of storage lipids // Trends in Plant Sci. 2001. V. 16(6). P. 268-273.

73. Fido R, Békés F, Gras P.W, Tatham A. The effects of added gliadin classes on the mixing properties and extension of dough // J. Cereal Science. 1997. V. 26. P. 271-277.

74. Forster C, Knox M, Domoney C, Casey R. lox-l:Ps:2, a Pisum sativum seed lipoxygenase gene//Plant Physiol. 1994b. V. 106. P. 1227-1228.

75. Forster C, Domoney C, Casey R. Analysis of lipoxygenase pseudogene in Pisum //Theor. Appl. Genet. 1999. V. 98. P. 835-839.

76. Fournier J, Pouenat M.-L, Rickauer M, Rabinovitch-Chable H, Rigaud M, Esquerre Tugaye M.-T. Purification and characterization of the elicitor -induced lipoxygenase in tobacco cells // Plant J. 1993. V. 3(1). P. 63 -70.

77. Fucuda A, Nakamura Y, Ohigashi Y, Osava T, Uchida K. Cellular response to redox active lipid peroxidation products: indaction of glutathion S-transferase by 4-hydroxy-2-nonenal // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1997. V. 236. P. 505-509.

78. Funk C.D. The molecular biology of mammalian lipoxygenases and the quest for eicosanoid functions using lipoxygenase-deficient mice // Biochim. Biophys. Acta. 1996. V. 1304. P. 65-84.

79. Galiba G., Quarrie S.A., Sutka J., Morgounov A., Snape J.W. RELF mapping of the vernalization (Vrnl) and frost resistance (Frl) genes on chromosome 5A of wheat // Theor. Appl. Genet. 1995. V. 90. P. 1174-1179.

80. Gao L., Ng P.K.W., Bushuk W. Structure of glutenin based on farinograph and electrophoretic resuls // Cereal Chemistry. 1992. V. 64. P. 452-455.

81. Gardner H.W. Recent investigations into the lipoxygenase pathway of plants // Biochim. Biophys. Acta. 1991. V. 1084. P. 221-239.

82. Gardner C.D., Sherrier D.J., Rapoport S.M. Localization of lipoxygenase proteins and mRNA in pea nodules: identification of lipoxygenase in lumen of infection threads // Mol. Plant Microbe Interact. 1996. V. 9. P. 282-289.

83. GeertsA., FeltkampD., Rosahl S. Expression of lipoxygenase in wounded tuberts of Solanum tuberosum L. // Plant Physiol. 1994. V. 105. P. 269 -277.

84. Gerwick W.H. Structure and biosynthesis of marine algal oxylipins. // Biochim. Biophys. Acta. 1994.V. 1211. P. 243 255.

85. Gillmor S.A., Villasenor A., Fletterick R., Sigal E., Browner M.F. The structure of mammalian 15-lipoxygenase reveals similarity to the lipases and the determinants of substrate specificity // Nat. Struct. Biol. 1997 . V. 4(12). P. 10031009.

86. Gôbel C., Feussner I., Rosahl S. Lipid Peroxidation during the Hypersensitive Response in Potato in the Absence of 9 Lipoxygenases // J. Biol. Chem. 2003. V. 278(52). P. 52834-52840.

87. Gras P.W., Anderssen R.S., Keentok M., Békés F., Appels R. Gluten protein functionality in wheat flour processing: a review // Austr. J. Agricultural Research. 2001. V. 52. P. 1311-1223.

88. Grechkin A. N. Recent development in biochemistry of the plant lipoxygenase pathways // Prog. Lipid Res. 1998. V. 37. P. 317-352.

89. Grechkin A.N., Mukhtarova L.S., Namberg M. The lipoxygenase pathway in tulip (Tulipa gesneriana): detection of the ketol route // Biochem. J. 2000. V. 352. P. 501-509.

90. Greelman R.A., Tierney M.L., Mullet J.E. Jasmonic acid / Methyl Jasmonate accumulate in wounded soybean hypocotyls and modulate wound gene expression // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992. V. 89. P. 4938-4941.

91. Greelman R.A., Mullet J.E. Biosynthesis and action of jasmonates in plants // Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1997. V. 48. P. 355-381.

92. Griffiths A., Barry C., Alpuche Solis A.G., Grierson D. Ethylene and developmental signals regulate expression of lipoxygenase genes during tomato fruit ripening //J. Exp. Bot. 1999. V. 50. P. 793-798.

93. Haddad Y., Benet J.C., Delenne J.Y., Mermet A., Abecassis J. Rheological behaviour of wheat endosperm proposal for classification based on the rheological characteristics of endosperm test samples // J. Cereal Science. 2001. V. 34. P. 105-116.

94. Hart G.E., Langstone P.J. Chromosome location and evolution of isozyme structural genes in hexaploid wheat // Heredity. 1977. V. 39. P. 263 -277.

95. Hause B.,Weichert H., Hohne M., Kindl H., Feussner I. Expression of cucumber lipid body lipoxygenase in transgenic tobacco // Planta. 2000. V. 210. P. 708714.

96. Heitz T., Bergey D.R., Ryan C.A. A gene encoding a chloroplast- targeted lipoxygenase in tomato leaves is transiently induced by wounding, systemin and methyl jasmonate // Plant Physiol. 1997. V. 114(3). P. 1085-1093.

97. Herman E.M., Larkins B.A. Protein storage bodies and vacuoles // Plant Cell. 1999. V. 11. P. 601-613.

98. Herrmann G., Lethmann J., Peterson A., Sembdner G., Weidhase R.A., Parthier B. Species and tissue specificity of jasmonate-induced abundant proteins // J. Plant Physiol. 1989. V. 134 P. 703-709.

99. Hessler G., Thomson M.J., Bensher D., Nachit M.M., Sorrells M.E Associationof lipoxygenase locus, Lpx-Bl,with variation in lipoxygenase activity in durum wheat seeds. // Crop Sci. 2002. V. 42. P. 695-1700.

100. Hildebrand D. F., Zhuang H., Hamilton-Kemp T.R. Control of C6-Aldehyde Formation in Plant Tissue // Plant Lipid Biochemistry, Structure and Utilization (Ed. Quinn P.J., Harwood J.L.). Portland Press. 1990. P. 307-309.

101. Hohne M., Nellen A., Schwennesen K., Kindl H. Lipid body lipoxygenase characterized by protein fragmentation, cDNA sequence and very early expression of the enzyme during germination of cucumber seeds // Eur. J. Biochem. 1996. V.241. P. 6-11.

102. Holtman W.L., van Duijn G., Srdee J.A., Douma A.C. Differential expression of lipoxygenase isoenzymes in embryos of germinating barley // Plant physiol. 1996. V. 11 (2). P. 569-576.

103. Holtman W.L., Vredenbregt-Heistek J.C., Schmitt N.F., Feussner I. Lipoxygenase-2 oxygenates storage lipids in embryos of germinating barley // Eur. J. Biochem. 1997. V. 248. P. 452-458.

104. Hoseney R.C., Rao H., Faubion J., Sighu J.S. Mixograph studies. IV. The mechanism by which lipoxygenase increases mixing tolerance // Cereal Chem. 1980. V. 57. P. 163-166.

105. Hsieh C.C. and Mc Donald C.E. Isolation of lipoxygenase isoenzymes from flour of durum wheat endosperm // Cereal Chem. 1984. V. 61(5). P. 392-398.

106. Itoh A., Schilmiller A.L., Mc Caig B.C., Howe G.A. Identification of jasmonate-regulated allene oxide synthase that metabolizes 9-hydroperoxides of linoleic and linolenic acids // J. Biol. Chem. 2002. V. 277(4). P. 46051-46058.

107. Jensen A.B., Roca E., Rigaud M., Freyssinet G., Pages M. Molecular characterization of L2 lipoxygenase from maize embryos // Plant Mol. Biol. 1997. V. 33. P. 605-614.

108. Jiang Z.D., Gerwick W.H. Noveloxylipins from the temperate red alga Polyneura latissima: evidence for an arachidonate 9(S)- lipoxygenase // Lipids. 1997. V. 32(3). P.231-235.

109. Kasarda D.D. Gluten structure in relation to wheat quality // In 'Wheat is unique' (ed. Pomeranz Y.) AACC: St Paul, MN. 1989. P. 158-236.

110. Kato T., Yamaguchi T., Uyehara T., Yokoyama T., Namai T., Yamanaka S. Self-defensive substances in rice plant against rice blast disease // Tetrahedron Lett. 1983. V. 24. P. 4715-4718.

111. Kato T, Ohta H, Tanaka K, Shibata D. Appearance of new lipoxygenases in soybean cotyledons after germination and evidence for expression of major new lipoxygenase gene // Plant Physiol. 1992. V. 98. P. 324-330.

112. Kato T, Maeda Y, Nirukawa T, Yoshioka N. Lipoxygenase activity increments in infected tomato leaves and oxidation product of linoleic acid by its in vitro enzyme reaction // Biosci. Biothech. Biochem. 1992. V. 56. P. 373-375.

113. Kausch K. D, Handa A. K. Molecular cloning of a ripening-specific lipoxygenase and its expression during wild-type and mutant tomato fruit development // Plant Physiol. 1997. V. 113(4). P. 1041-1050.

114. Klauer S.F, Franceschi V.R, Ku M.S.B. Protein compositions of mesophyll and paraveinal mesophyll of soybean leaves at various developmental stages // Plant Physiol. 1991. V. 97. P. 1306-1316.

115. Knox M., Forster C, Domoney C., Casey R. Structure of the Pisum sativum seed lipoxygenase gene lox-l:Ps:3 II Biochim. Biophys. Acta. 1994. V. 1214. P. 341343.

116. Kolomiets M.V, Hannapel D.J, Chen H, Tymeson M, Gladon R.J. Lipoxygenase is involved in control of potato tuber development // Plant Cell. 2001. V.13. P. 613-626.

117. Koshio K, Takahashi H, Ota Y. Induction of browning of male flowers of Cryptomeria japónica by treatment with fatty acids: mechanism and the role of trans-2-hexenal // Plant and Cell Physiol. 1995. V. 36. P. 1511-1517.

118. Kuda H, Ejima A, Mitui I, Sato K, Ishihara N, Fukuda K, Saito F, Uenakai K. Isolation and characterization of cytotoxic compounds from corn // Biosci. Biotechnol. Biochem. 1993. V. 57(6). P. 1020-1021.

119. Kuhn H, Thiele B. J. The diversity of the lipoxygenase family. Many seqúense data but little information on biological significance // FEBS Letters. 1999. V. 449. P. 7-11.

120. Kuninori T, Nishiyama J, Matsumoto H. Effect of mushroom extract on the physical properties of dough // Cereal Chem. 1976. V. 53. P. 420-428.

121. Lai C.S, Davis A.B., and Hoseney R.C. Production of whole wheat bread with good loaf volume // Cereal Chem. 1989. V. 66. P.224.

122. Lapochkina I.F. Genetic diversity of "Arsenal" collection and its use in wheat breeding. Abstracts of Intern. Appl. Sci. Confer. "Genetic Resources of Cultural Plants". 2001. St. Petersburg. P. 133-135.

123. Lasztity R. Correlation between chemical structure and rheological properties of gluten //Ann. Technol. Agr. 1980. V. 29. P. 339-361.

124. Law C.N, Worland A.J. Inter-varietal chromosome substitution lines in wheat -revisited//Euphytica. 1996. V. 89(1). P. 1-10.

125. Leshem Y.Y. Membrane phospholipid catabolism and Ca activity in control of senescence // Physiol. Plant. 1987. V. 69. P. 551-559.

126. Li W.L, Faris J.D, Chittoor J.M, Leach J.E, Hulbert S.H, Liu D.J, Chen P.D, Gill B.S. Genomic mapping of resistance genes in wheat // Theor. Appl. Genet. 1999. V. 98. P. 226-233.

127. Lomnitski L, Bar-Natan R, Sklan D, Grossman S. The interaction between 13-carotene and lipoxygenase in plant and animal systems Biochim // Biophys. Acta. 1993. V. 1167. P. 331-338.

128. Lowry O.H, Rosebrough N.J, Farr A.L, Randall R.J. Protein measurement with the folin phenol reagent //J. Biol. Chem. 1951. V. 193. P. 265-275.

129. Maccarrone M, Veldink G.A, Vliegenhart F.G. Thermal injury and ozone stress affect soybean lipoxygenases expression // FEBS Lett. 1992. V. 309. P. 225 -230.

130. Maccarrone M, van Aarle P.G, Veldink G.A, Vliegenthart J.F. In vitro oxygenation of soybean biomembranes by lipoxygenase-2 // Biochim. Biophys. Acta. 1994. V. 1190(1). P. 164-169.

131. Maccarrone M., Veldink G.A., Finazzi Aghro A., Vliegenhart F.G. Modulation of soybean lipoxygenase expression and membrane oxidation by water deficit // FEBS Lett. 1995. V. 371. P. 223-226.

132. Maccarrone M., Veldink G.A., Vliegenhart F.G., Finazzi Aghro A. Ozone stress modulates amine oxidase and lipoxygenase expression in lentil (Lens culinaris) seedlings // FEBS Lett. 1997. V. 408. P. 241-244.

133. Macri F., Braidot E., Petrussa E., Vianello A. Lipoxygenase activity associated to isolated soybean plasma membranes // Biochim. Biophys. Acta. 1994.V. 1215. P. 109-114.

134. MacRitchie F. Evalution of contributions from wheat protein fractions to dough mixing and bread making// J. Cereal Science. 1987. V. 6. P. 259-268.

135. Manna F., Borelli G.M., Massardo D.R., Wolf K., Alifano P., Giudice L.D., Di Fonzo N. Differential expression of lipoxygenase genes among durum wheat cultivars // Cereal Res. Commun. 1998. V. 26(1). P. 23-30.

136. Mansur L.M., Qualset C.O., Kasarda D.D., Morris R. Effects of 'Cheyenne' chromosomes on milling and baking quality in 'Chinese Spring' wheat in relation to glutenin and gliadin storage proteins // Crop Sci. 1990. V. 30(3). P. 593-602.

137. Mason H.S., Mullet J.E. Expression of two soybean vegetative storage protein genes during development and in response to water dificit, wounding, and jasmonic acid // Plant Cell. 1990. V.2. P. 569-579.

138. Mauch F., Kmecl A., Schaffrath U., Volrath S., Gorlach J., Ward E., Ryals J., Dudler R. Mechanosensitive expression of lipoxygenase genes in wheat // Plant Physiol. 1997. V. 114(4). P.1561-1566.

139. Maystrenko O.I, Troshina A.V., Ermakova M.F. Chromosomal arm location of genes for flour quality in wheat using ditelosomic lines // Proc. 4-th Int. Wheat Genet. Symp., Missouri Agr. Exp. Sta., Columbia, Mo. 1973. P. 51-56.

140. Maystrenko O.I., Pshenichnikova T.A., Popova O.M. The development of 1A,6D double substitution line Diamant 2/Novosibirskaya 67: the final stage // EWAC Newsletter, Proc.l0th EWAC Meeting. 1998. Viterbo (Italy). P. 123-127.

141. McConn M., Greelman R.A., Bell E., Mullet J.E., Browse J. Jasmonate is essential for defense in Arabidopsis II Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. P. 5473- 5477.

142. McDonald C.E. Lipoxygenase and Lutein Bleaching Activity of Durum Wheat Semolina// Cereal Chem. 1979. V. 50. P. 292-302.

143. Melan M.A., Dong X., Endara M.E., Davis K.R., Ausubel F.M., Peterman T.K. An Arabidopsis thaliana lipoxygenase gene can be induced by pathogens, abscisic acids, and methyl jasmonate // Plant Physiol. 1993. V. 101(2). P. 441450.

144. Minor W., Steczko J., Stec B., Otwinowski Z., Bolin J.T., Walter R., Axelrod B. Crystal structure of soybean lipoxygenase L-l at 1.4 A resolution // Biochemistry. 1996. V. 35(33). P. 10687-10701.

145. Mueller-Uri F., Parthier B., Nover L. Jasmonate-induced alteration of gene expressionin barley leaf segment analyzed by in vivo and in vitro protein synthesis // Planta. 1988. V. 176. P. 241-247.

146. Namai T., Kato T., Yamaguchi Y., Nirukawa T. Anti-rice blast activity and resistance induction of C-18 oxygenated fatty acids // Biosci. Biothech. Biochem. 1993. V. 57. P. 611-613.

147. Narvel J.M., Fehr W.R., Welke G.A. Agronomic and seed traits of soybean lines lacking seed lipoxygenases // Crop Sci. 1998. V. 38. P. 926-928.

148. Nelles E.M., Randall P.G., Taylor J.R.N. Improvement of brown bread quality by prehydration treatment and cultivar selection of bran // Cereal Chem. 1998. V. 75(4). P. 536-540.

149. Nelson J.C., Sorrells M.E., Van Deynse A.E., Lu Y.H., Atkinson M., Bernard M., Leroy P., Fans J.D., Anderson J.A. Molecular mapping of wheat: major genes and rearrangements in homoloeologous groups 4, 5, and 7 // Genetics. 1995. V. 141. P. 721-731.

150. Nelson J.C. QGENE: software for mapping based genomic analysis and breeding // Mol. Breed. 1997. V.3. P. 239-245.

151. Nelson J.C., Andreescu C., Breseghello F., Finney P.L., Gualberto D.G., Bergman C.J., Pena R.J., Perretant M.R., Leroy P., Qualset C.O., Sorrells M.E. Quantitative trait locus analysis of wheat quality traits // Euphytica. 2006. V. 149. P. 145 -159.

152. Niroda N., Kaneko T., Kuroda H., Kaneda H., Takashio M., Ito K., Takeda K. Characterization of lipoxygenase-1 null mutants in barley // Theor. Appl. Genet. 2005. V. 111. P. 1580-1584.

153. Nishiuchi T., Hamada T., Kodama H., Iba K. Wounding changes the spatial expression pattern of arabidopsis plastid co-3 fatty acid desaturase gene (FAD7) through different signal transduction pathways // Plant Cell. 1997. V. 9. P. 1701 -1712.

154. Parchmann S., Gundlach H., Mueller M.J. Induction of 12-oxo-phytodienoic acid in wounded plants and elicited plant cell cultures // Plant Physiol. 1997. V. 115. P. 1057-1064.

155. Payne P.I., Jackson L.M., Holt E.A., Law C.N. Wheat storage proteins: their genetics and their potential for manipulation by plant breeding // Philos. Trans. R. Soc. London, Ser B. 1984. V. 304. P. 359-371.

156. Peng Y.L., Shirano Y., Ohta H., Hibino T., Tanaka K., Shibata D.A. Novel lipoxygenase from rice. Primary structure and specific expression upon incompatible infection with rice blast fungus // J. Biol. Chem. 1994. V. 269. P. 3755-3761.

157. Perlick A.M., Pühler A. Asurvey transcripts expressed specifically in root nodules of broad bean (Viciafaba) // Plant Mol. Biol. 1993. V. 22. P. 957-970.

158. Permyakova M.D., Trufanov V.A., Permyakov A.V, Pshenichnikova T.A. Specific lipoxygenase activity in Triticum aestivum subsp. aestivum / Aegilops Speltoides introgression lines // Annu. Wheat Newsletter. 2005. V.51. P. 147-148.

159. Porta H., Rocha-Sosa M. Plant Lipoxygenases. Physiological and Molecular Features//Plant Physiology. 2002. V. 130. P. 15-21.

160. Prioul J.-L., Pelleschi S., Sene M., Thevenot C., Causse M., de Vienne D., Leonardi A. From QTLs for enzyme activity to candidate genes in maize // J. Exp. Botany. 1999. V. 50(337). P. 1281-1288.

161. Proteau P.J., Gerwick W.H. Divinyl ethers and hydroxy fatty acids from three species oiLaminaria (brown algae) // Lipids. 1993. V. 28(9). P. 783-787.

162. Rani K.U., Prasada Rao U.J.S., Leelavathi K., Haridas Rao P. Distribution of enzymes in wheat flour mill streams // J. Cereal Sci. 2001. V. 34. P. 233-242.

163. Roder M.S., Korzun V., Wendehake K., Plaschke J., Tixier M.H., Leroy P., Ganal M.W. A microsatellite map of wheat // Genetics. 1998. V.149. P.2007-2023.

164. Rodriguez-Concepction M., Gomez M.D., Beltran J.P. Immunolocalization of lipoxygenase in pea (Pisum sativum L.) carpels // Plant Cell Rep. 1996. V. 15. P. 620-626.

165. Rogers G.S., Gras P.W., Batey I.L., Milham P.J., Payne L., Conroy J.P. The influence of atmospheric C02 concentration on the protein. Starch and mixing properties of wheat flour // Aust. J. Plant Physiology. 1998. V. 25. P. 287-393.

166. Rosahl S. Lipoxygenases in plant their role in development and stress response // Naturforsch. Bio. Sci. 1996. V. 51. P. 123- 138.

167. Rousset M., Brabant P., Kota R.S., Dubcovsky J., Dvorak J. Use of recombinant substitution lines for gene mapping and QTL analysis of bread making quality in wheat // Euphytica. 2001. V. 119. P. 81-87.

168. Salina E.A., Adonina I.G., Efremova T.T., Lapochkina I.F., Pshenichnicova T.A. The genome-specfic subtelomeric repeats for study of introgressive lines T. aestivumxAe. speltoides II EWAC Newsletter. 2001. Novosibirsk. P. 161-164.

169. Saravitz D.M., Siedow J.N. The differential expression of wound-inducicible lipoxygenase genes in soybean leaves // Plant Physiol. 1996. V. 110(1). P. 287299.

170. Sapirstein H.D., Suchy J. SDS protein gel test for prediction of bread loaf volume // Cereal Chem. 1999. V. 76. P. 164-172.

171. Sathivamoorthy P., Nakamura S. Free- radical- induced lipid peroxidation in seeds (Review) // Israel J. Plant Sciences. 1995. V. 43(4). P. 295-302.

172. Schaffrath U., Zabbai F., Dudler R. Characterization of RCI-1, a chloroplastic rice lipoxygenase whose synthesis is induced by chemical plant resistance activators // Eur. J. Biochem. 2000. V. 267. P. 5935-5942.

173. Schaller F. Enzymes of biosynthesis of octadecanoid-derived signaling molecules // J. Exp. Bot. 2001. V. 52(354). P. 11-23.

174. Schuurink N.F., van Mechelen J.R. Expression of lipoxygenase isoenzymes in developing barley grains // Plant Sci. 1997. V. 128. P. 141-150.

175. Schwiezer P., Buchala A., Silverman P., Seskar M., Raskin I., Metraux J.P. Jasmonat-inducible genes are activated in rice by pathogene attack without a concominant increase in endogenous jasmonic acid levels // Plant Physiol. 1997. V. 114. P. 79-88.

176. Sembdner G., Parthier B. Biochemistry and the physiological and molecular actions of jasmonates // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1993. V. 44. P. 569 -589.

177. Shewry P.R., Halford N.G., Tatham A.S. The high molecular weight subunits of wheat glutenin // J. Cer. Sci. 1992. V. 15. P.105 -120.

178. Shewry P.R., Napier J.A., Tatham A.S. Seed storage proteins: Structure and biosynthesis // Plant Cell. 1995. V. 7. P. 945-956.

179. Shewry P.R., Tatham A.S. Disulphide bonds in wheat gluten proteins // J. Cereal Sci. 1997. V. 25(3). P. 207-227.

180. Shiiba K., Negishi Y., Okada K., Nagao S. Purification and characterization of lipoxygenase isozymes from wheat germ // Cereal Chem. 1991. V. 68. P. 115122.

181. Shibata D., Steczko J., Dixon J.E., Hermodson M., Yazdanparast R., Axelrod B. Primaty structure of soybean lipoxygenase-1 // J. Biol. Chem. 1987. V. 262. P. 10080-10085.

182. Shibata D., Steczko J., Dixon J.E., Andrews P.C., Hermodson M., Axelrod B. Primaty structure of soybean lipoxygenase L-2 // J. Biol. Chem. 1988. V. 263. P. 6816-6821.

183. Shibata D., Slusarenko A., Casey R., Hildebrand D., Bell E. Lipoxygenases // Plant Mol. Biol. Rep. 1994. V. 12 : CPGN Supplement. P. 41- 42.

184. Siedow J.N. Plant lipoxygenase: structure and function // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1991. V. 42. P. 145-188.

185. Singh N.K., Shepherd K.W. Linkage mapping of genes controlling endosperm storage proteins in wheat. 1 .Genes on the short arms of group 1 chromosomes // Theor. Appl. Genet. 1988. V. 75. P. 628-641.

186. Singh N.K., Donovan G.R., Carpenter H.C., Skerritt J.H., Langridge P. Isolation and characterization of wheat triticin cDNA revealing a unique lysine-rich repetitive domain // Plant Mol. Biol. 1993. V. 22(2). P.227-237.

187. Skrzypczak-Jankun E., Amzel L.M., Kroa B.A., Funk M.O.J. Structure of soybean lipoxygenase L3 and a comparison with its LI isoenzyme // Proteins. 1997. V. 29(1). P. 15-31.

188. Smith J.J, Linforth R, Tucker G.A. Soluble lipoxygenase isoforms from tomato fruit//Phytochemistry. 1997. V. 45(3). P. 453-458.

189. Snape J.W. Predicting new genes for flowering time in wheat by comparative mapping with barley // EWAC Newsletter. 2001. Novosibirsk. P. 37- 42.

190. Song W.C, Brash A.R. Purification of an alien oxide synthase and identification of the enzyme as a cytochrome P-450 // Science. 1991. V. 253. P. 781-784.

191. Song W.C, Funk C.D, Brash A.R. Molecular cloning of the alien oxide synthase: a cytochrome P-450 specialized for the metabolism of fatty acid hydroperoxides // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1993. V. 90. P. 8519-8523.

192. Staswick P.E. Developmental regulation and the influence of plant sinks on vegetative storage protein gene expression in soybean leaves // Plant Physiol. 1989. V. 89. P. 309-315.

193. Staswick P.E. Novel regulation of vegetative storage protein genes // Plant Cell. 1990. V. 2. P. 1-6.

194. SuC, Oliw E. H. Manganese lipoxygenase, purification and characterization // J. Biol. Chem. 1998. V. 273(21) P. 1372-1379.

195. Sutka J, Galiba G, Snape J.W. Intrachromosomal mapping of frost resistance genes in wheat // EWAC Newsletter. 2001. Novosibirsk. P. 51-55.

196. Surowy T.K., Boyer J.S. Low water potentials affect expression of genes encoding vegetative storage proteins and plasma membrane proton ATPase in soybean // Plant Mol. Biol. 1991. V. 16. P. 251-262.

197. Thaler J. Jasmonate-inducible plant defences cause increased parasitism of herbivores // Nature. 1999. V. 399. P. 686- 688.

198. Toth B., Galiba G., Feher E., Sutka J., Snape J.W. Mapping genes affecting flowering time and frost resistance on chromosome 5B of wheat // Theor. Appl. Genet. 2003. V.107. P.509-514.

199. Tranbarger T.J., Franceschi V.R., Hildebrand D.F., Grimes H.D. The soybean 94-kilodalton vegetative storage protein is a lipoxygenase that is localized in paraveinal mesophyll cell vacuoles // Plant Cell. 1991. V. 3. P. 973-987.

200. Trono D, Pastore D., Di Fonso N. Carotenoid dependent inhibition of durum wheat lipoxygenase //J. Cereal Science. 1999. V. 29. P. 99-102.

201. Uthayakumaran S., Gras P.W., Stoddard F., Bekes F. Effects of varying protein content and glutenin-to-gliadin ratio on the functional properties of wheat dough // Cereal Chem. 1999. V. 77. P. 737-743.

202. Van Aarle P.G.M., de Barse M.M., Veldink G.A., Vliegenthart J.F.G. Purification of a lipoxygenase from ungerminated barley.Characterization and product formation//FEBS Letters. 1991. V. 280(1). P. 159-162.

203. Van Mechelen J.R., Smits M., Douma A.C., Sedee N.J.A., Rouster J., Cameron-Mills V., Heidekamp F., Valk B.E. Primary structure of lipoxygenase from barley grain as deduced from its cDNA sequence // Biochim. Biophys. Acta. 1995. V. 1254. P. 221-225.

204. Van Mechelen J. R., Schuurink R.C., Smits M., Graner A., Douma A.C., Sedee N.J.A., Schmitt N.F., Valk B.E. Molecular characterization of two lipoxygenases from barley // Plant Mol. Biol. 1999. V. 39. P. 1283-1298.

205. Van Oort M. Oxidases in baking. A reviw on the use of oxidases in breadmaking // International Food Ingredients. 1996. №. 4. P. 42-45.

206. Veronesi C., Rickauer M., Fournier J., Pouenat M.L., Esquerre-Tugaye M.T. Lipoxygenase gene expression in tobacco- Phytophthora parasitica nicotianae interaction // Plant Physiol. 1996. V. 112. P. 997-1004.

207. Vick B.A., Zimmerman D.C. Oxidative systems for modification of fatty acids: The lipoxygenase pathway // Biochemistry of Plants a somprehensive treatise. V.9. Lipids. Structure and Function (ed. Stumpf P.K.). 1987. Acad. Press, Orlando P. 53-90.

208. Voros K., Feussner I., Ktihn H., Lee J., Graner A., Lobner M., Parthier, Wasternack C. Characterization of methyl jasmonate inducible lipoxygenase from barley {Hordeum vulgare cv Salome) leaves // Eur. J. Biochem. 1998. V. 251. P. 36-44.

209. Wang C., Croft K.P.C., Jarlfors U., Hildebrand D.F. Subcellular localization studies indicate that lipoxygenases 1 to 6 are not involved in lipid mobilization during soybean germination // Plant Physiol. 1999. V. 120. P. 227-235.

210. Wiseman J.S., Nichols J.S. Ketones as electrophilic substrates of lipoxygenase // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1988. V. 154(2). P. 544-549.

211. Wittenbach V.A. Purification and Characterization of soybean leaf storage glycoprotein //Plant.Physiol. 1983a. V. 73(1). P. 125-129.

212. Wittenbach V.A. Effect of pod removal on leaf photosynthesis and soluble protein composition of field-grown soybeans // Plant. Physiol. 1983b V. 73(1). P. 121-124.

213. Wrigley C.W., Shepherd K.W. Electrofocusing of grain proteins from wheat genotypes // NY Acad. Sci. 1973. V. 209. P. 154-162.

214. Yamamoto S., Suzuki H., UedaN., Arachidonate 12-lipoxygenases // Prog. Lipid. Res. 1997. V. 36(1). P. 23-41.

215. Yang G., Schwarz P.B., Vick B.A. Purification and characterization of lipoxygenase isoenzymes from germinating barley // Cereal Chem. 1993. V. 70. P. 589-595.

216. Yenofsky R.L., Fine M., Liu C. Isolation and characterization of soybean (Glicine max) lipoxygenase-3 gene // Mol. Genet. 1988. V. 211. P. 215-222.

217. Zhang B., Chen K., Bowen J., Allan A., Espley R., Karunairetnam S., Ferguson I. Differential expression within the LOX gene family in ripening kiwifruit // J. Exp. Bot. 2006. V. 57(14). P. 3825-3836.

218. Zimmerman D.C., Vick B.A. Hydroperoxide isomerase. A new enzyme of lipid metabolism // Plant Physiol. 1970. № 3. P. 445-453.

219. Zimmerman D.C., Coudron C.A. Identification of traumatin, a wound hormone, as 12-Oxo-trans-10-dodecenoic Acid// Plant Physiol. 1979. V. 63. P. 536-541.

Информация о работе

Пермякова, Марина Диомидовна
кандидата биологических наук
Иркутск, 2007
ВАК 03.00.12

Диссертация

Роль липоксигеназы в определении качества пшеницы и физиолого-генетические аспекты регуляции ее активности - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы