Abstract
Abstract in English, Russian Improving the nutritional value of grain sorghum, a drought- and heat-tolerant grain crop, is an important task in the context of global warming. One of the reasons for the low nutritional value of sorghum grain is the resistance of its storage proteins (kafirins) to proteolytic digestion, which is due, among other things, to the structural organization of protein bodies, in which γ-kafirin, the most resistant to proteases, is located on the periphery, encapsulating more easily digested α-kafirins. The introduction of genetic constructs capable of inducing RNA silencing of the γ-kafirin (gKAF1) gene opens up prospects for solving this problem. Using Agrobacterium-mediated genetic transformation of immature embryos of the grain sorghum cv. Avans we have obtained a mutant with improved digestibility of endosperm proteins (up to 92 %) carrying a genetic construct for RNA silencing of the gKAF1 gene. The goal of this work was to study the stability of inheritance of the introduced genetic construct in T2-T4 generations, to identify the number of its copies, as well as to trace the manifestation of agronomically valuable traits in the offspring of the mutant. The mutant lines were grown in experimental plots in three randomized blocks. The studied lines were characterized by improved digestibility of kafirins, a modified type of endosperm, completely or partially devoid of the vitreous layer, an increased percentage of lysine (by 75 %), reduced plant height, peduncle length, 1000-grains weight, and grain yield from the panicle. In T2, a line with monogenic control of GA resistance was selected. qPCR analysis showed that in different T3 and T4 plants, the genetic construct was present in 2-4 copies. In T3, a line with a high digestibility of endosperm proteins (81 %) and a minimal decrease in agronomically valuable traits (by 5-7 %) was selected. Улучшение питательной ценности зернового сорго – засухоустойчивой и жаростойкой зерновой культуры, служащей источником кормового и продовольственного зерна во многих засушливых регионах мира, – важная задача селекции в условиях глобального потепления климата. Одной из причин низкой питательной ценности зерна сорго является устойчивость его запасных белков (кафиринов) к протеолитическому расщеплению, обусловленная, в том числе структурной организацией белковых телец, в которых наиболее устойчивый к действию протеаз γ-кафирин располагается по периферии, инкапсулируя более легко перевариваемые α-кафирины. Введение генетических конструкций, способных к индукции РНК-сайленсинга гена γ-кафирина (gKAF1), открывает перспективы для решения этой проблемы. Нами у сорта зернового сорго Аванс посредством агробактериальной трансформации с использованием штамма, несущего в составе Т-ДНК гене- тическую конструкцию для РНК-сайленсинга гена gKAF1, получен мутант с улучшенной перевариваемостью белков эндосперма (до 92 %). Цель настоящей работы – изучение стабильности наследования введенной генетической конструкции в поколениях Т2–Т4, установление числа ее копий, а также проявления важнейших селекционно-ценных признаков у потомства полученного мутанта. Мутантные линии выращивали на экспериментальном участке Федерального аграрного научного центра Юго-Востока в трех рендомизированных блоках. Исследуемые линии характеризовались улучшенной перевариваемостью кафиринов, модифицированным типом эндосперма, полностью или частично лишенным стекловидного слоя, повышенным процентным содержанием лизина (на 75 %), сниженной высотой растений, длиной подметельчатого междоузлия, массой 1000 зерен и урожаем зерна с метелки. В поколении Т2 отобрана линия с моногенным контролем устойчивости к глюфосинату аммония. Анализ qPCR показал, что у разных растений из поколений Т3 и Т4 генетическая конструкция присутствует в двух-четырех копиях. В поколении Т3 отобрана линия с высокой перевариваемостью белков эндосперма (81 %) и минимальным снижением селекционно-ценных признаков (на 5–7 %).