Анотація до роботи:

Чапля А.Є. Генетична диференціація культурного ячменю (Hordeum vulgare L.) за альтернативними біохімічними ознаками. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.15 – генетика. – Інститут клітинної біології та генної інженерії Національної академії наук України, Київ, 2006.

Шляхом елекрофорезу гордеїнів – спирторозчинних запасних білків зерна ячменю – в поліакриламідному гелі з гліцин-ацетатною буферною системою (рН 3,1) ідентифіковано 28, 32 і 4 алельні варіанти цих білків, генетичний контроль яких здійснюють кластерні гордеїнкодуючі локуси Hrd A, Hrd B i Hrd F, відповідно. Виявлено 5 варіантів білків HRD A, та 3 – HRD B, не ідентифікованих раніше при використанні крохмального гелю, а також додаткову мінливість в межах вже відомих блоків. Встановлено зчеплення між проламіновими маркерами (5S) ячменю і двома, із трьох виявлених, поліморфних локусів глютеліну: Hrd A – Hrd B – Glu 1 – Glu 2; Glu 3. Генетичний контроль a-амілази здійснюють 12 варіантів у локусі Amy 1 і 4 – Amy 2, контроль b-амілази – 3 алелі в локусі Bmy 1. Варіанти в локусах гордеїнів, a- і b-амілази мають неоднакову частоту зустрічання в культурі ярого ячменю. Дослідження географічного розподілу алелів BMY 1 показало, що на особливості частоти алелів b-амілази основний вплив чинять кліматичні характеристики регіону. Загалом, генотипи, що володіють алелем BMY 1Br мають кращі солодові властивості, порівняно до BMY 1Ar, і можуть бути маркерами цих ознак у селекції ярого пивоварного ячменю. Показано можливість спільного використання ізоферментів і RAPD-маркерів для картування геному ячменю: у дві групи зчеплення, з шести встановлених, увійшли локуси ізоферментів Bmy 1 і Est 5.

У результаті виконаної роботи проведено диференціацію культурного ячменю за альтернативними біохімічними ознаками – запасними білками зерна та ізоферментами - і -амілаз. Встановлено можливі зв’язки між алельними варіантами поліморфних білків (ізоферментів) та кількісними господарсько цінними ознаками в ячменю, що дозволяє використовувати їх як маркери в селекційній практиці.

1. Показано, що поліакриламідний гель при рН 3,1 є оптимальним для ідентифікації алельних варіантів гордеїнів. Шляхом двоетапного одномірного електрофорезу в ПААГ, у мутантах із пригніченим синтезом проламінів Riso 56, Riso 1508 та їх батьківських сортах – Carlsberg II і Bomi, підтверджена приналежність компонентів цих білків до блоків A, B і F гордеїнів.

2. Встановлено зчеплення між проламіновими маркерами хромосоми 5 ячменю і двома, із трьох виявлених, локусами, які кодують глютеліни Glu 1, Glu 2 і Glu 3. Розташування локусів на генетичній карті хромосоми 5: (5S) Hrd B – Hrd A – Glu 1 – Glu 2 (5L). Аналіз двох самозапилених популяцій (F) показав, що рекомбінація між гордеїновими локусами Hrd A і Hrd B коливалась від 22,41±3,34% до 14,02±2,34%.

3. Серед 173 зразків колекції ярого ячменю ідентифіковано 28 алелів у локусі Hrd A і 32 – у локусі Hrd B. П’ять варіантів HRD А і три варіанти HRD B раніше не описані. Виявлено чотири та два підваріанти в найбільш поширених алелях HRD А2 (58,1%) і HRD A1 (7,2%), відповідно.

4. Серед 212 сортів ярого ячменю знайдено дванадцять алелів у локусі Amy 1 та чотири – в локусі Amy 2. Генетичний поліморфізм -амілази (локус Bmy 1) в культурі ярого ячменю, за даними аналізу 557 сортів, складав три алельні варіанти BMY 1Ar, Br, Al. Варіанти AMY 1, AMY 2 і BMY 1 мають різну частоту зустрічання, що пов’язано з їх адаптивними властивостями.

5. На географічне розповсюдження варіантів -амілази в ярого ячменю основний вплив мають кліматичні характеристики регіону. На частоту зустрічання алелю BMY 1Br здебільшого впливає температурний фактор. Геногеографія алелю BMY 1Ar обумовлена дією двох кліматичних факторів – температури та вологозабезпеченості.

6. У селекції ярого пивоварного ячменю доцільно вести відбір на користь варіанту BMY 1Br, якому відповідають: низький вміст білка в зерні, висока амілолітична активність і, відповідно, більша екстрактивність солоду. В селекції кормового ячменю доцільніше вести відбір алелю BMY 1Ar.

7. В комбінації F_7-8 Одеський 115 Гольф із використанням RAPD-маркерів і ізоферментів виявлено дві групи зчеплення 1S і 4L, які включали локуси Est 5 (Естераза 5) i Bmy 1 (-амілаза 1), відповідно. Знайдено молекулярний маркер тісно зчеплений з геном, що кодує -амілазу.

8. Виявлено зв’язок алелів у локусах Amy 2, Bmy 1, Sod S i Est 12 з наступними показниками технологічних властивостей зерна ячменю: вмістом білка, екстрактивністю, a-амілолітичною акивністю, плівчастістю та індексом пивоварної цінності.

9. Розбіжності в описі варіантів гордеїнів, - і -амілази в деякий сортів, що належать до різних колекцій, підтверджує необхідність реєстрації нових сортів ячменю за біохімічними молекулярними маркерами шляхом аналізу еталонних зразків, отриманих від селекціонерів. Така паспортизація нових сортів за біохімічними маркерами може бути реалізована в насінництві для контролю сортової чистоти.

Публікації автора:

1. Календарь Р.Н., Сиволап Ю.М., Нецветаев В.П., Чапля А.Е. Маркерный анализ некоторых QTL ячменя с помощью RAPD и изоферментов // Цитология и генетика. – 1997. – Т. 31. – № 4. – С. 39-45.

(Особистий внесок здобувача – опрацювання робочої схеми експерименту, аналіз літературних даних і власних результатів, участь в отриманні матеріалу, експериментальній роботі, написанні та оформленні статті. Здобувач електрофоретично розділяв ізоферменти, визначав ознаки продуктивності в ячмені).

2. Чапля А.Є., Нецвєтаєв В.П. Зв’язок генотипічної мінливості бета-амілазного локусу Вmy 1 та кількісних ознак продуктивності і пивоварності ярого ячменю (Нordeum vulgare L.) // Доповіді Національної академії наук України. – 1999. – № 10. – С. 198-202.

(Особистий внесок здобувача – розробка робочої схеми експерименту, аналіз літературних і експериментальних даних, участь в написанні та оформленні статті. Здобувач особисто визначав показники продуктивності та пивоварної цінності в ярому ячмені).

3. Нецветаев В.П., Поморцев А.А., Чапля А.Е. Селективная ценность и геногеография аллелей бета-амилазного локуса Bmy 1 в культуре ярового ячменя // Генетика. – 2000. – Т. 36. – № 1. – С. 62-70.

(Особистий внесок здобувача – робота над схемою експерименту, аналіз літературних даних і власних результатів, участь в отриманні матеріалу, експериментальній роботі та написанні статті. Здобувач особисто вів електрофоретичне розділення -амілази в сортах ярого ячменю).

4. Чапля А.Є. Каталог алельних варіантів гордеїнів у кислому поліакриламідному гелі стосовно номенклатури крохмального гелю // Науково-технічний бюлетень Інституту землеробства і біології тварин. Сер. землеробство і рослинництво. – 1999. – Вип. 1 (1). – С. 61-64.

5. Чапля А.Е., Календарь Р.Н., Нецветаев В.П., Сиволап Ю.М. Генетический контроль a-амилаз и продуктов амплификации с единичным произвольным праймером у ячменя // Тр. конф. “Молекулярно-генетические маркеры и селекция растений” (Киев, 10-13 мая 1994 г.). – К.: Аграрна наука, 1994. – С. 73-74.

(Особистий внесок здобувача – визначення електрофоретичних варіантів -амілази, участь у опрацюванні експериментальних даних, написання та оформлення тез доповіді).

6. Чапля А.Є., Календар Р.М. Картування геному ячменю та ідентифікація локусів кількісних ознак за допомогою ізоферментів та полімеразної ланцюгової реакції з довільними праймерами // Пр. Міжнар. конф. “Наслідки наукових пошуків молодих вчених-аграрників в умовах реформування АПК”. – Чабани, 1996. – Ч. 1. – С. 215.

(Особистий внесок здобувача – електрофоретичне дослідження ізоферментів, аналіз експериментальних даних, написання та оформлення тез доповіді).

7. Чапля А.Е., Нецветаев В.П., Попереля Ф.А. Идентификация аллельных вариантов гордеинов в кислом полиакриламидном геле // Тр. Междунар. конф. “Актуальные проблемы биотехнологии в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии”. – М., 1996. – С. 89.

(Особистий внесок здобувача – участь у методичній розробці експерименту, виконання електрофоретичного розділення гордеїнів, опрацювання та аналіз експериментальних даних, написання та оформлення тез доповіді).

8. Чапля А.Е., Нецветаев В.П. Идентификация полиморфных глютелинкодирующих локусов у культурного ячменя (Hordeum vulgare L.) методом SDS-электрофореза // Тр. Междунар. конф. “Молекулярно-генетические маркеры растений” (Ялта, 11-15 нояб. 1996 г.). – К.: Аграрна наука, 1996. – С. 41-42.

(Особистий внесок здобувача – участь у проведенні експериментальних досліджень – електрофоретичному розділенні глютелінів, опрацювання та аналіз отриманих даних, написання та оформлення тез доповіді).

9. Чапля А.Е., Копчик З.М., Марухняк А.Я. Генотипическая изменчивость бета-амилазного локуса Вmy1 в популяции ярового ячменя львовской селекции // Тр. 7-й Междунар. конф. “Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье” (Алушта, 8-14 сент. 1998 г.). – Симферополь, 1998. – С. 340.

(Особистий внесок здобувача – визначення електрофоретичних варіантів -амілази, аналіз експериментальних даних, написання та оформлення тез доповіді).

10. Vronska O., Chaplya A. Relation of Hordein’s Spectra with Genetic Resistance of Spring Barley to Powdery Mildew // Proc. International Conf. “Protection of Cereal Crops against Harmful Organisms” (Kromi, 1-4 July 1997). – Kromi (Сzech Rep.), 1997. – P. 77.

(Особистий внесок здобувача – електрофоретичні дослідження гордеїнів, аналіз експериментальних даних, участь у написанні та оформленні тез доповіді).

11. Chaplya A.E., Rybalka O.I. Two-step one-dimentional acid-page elctrophoresis of hordein – barley storage protein // Proc. Conf. on genetics and molecular biology for students and young scientists devoted to 100-th anniversary of genetics (L’viv, 20-22 Apr. 2000). – L’viv (Ukraine), 2000. – P. 115.

(Особистий внесок здобувача – участь у методичній розробці експерименту, опрацювання експериментальних даних, написання та оформлення тез доповіді).

12. Kopchyk Z., Marukhnyak A., Kosylovich G., Chaplya A. Breeding development spring barley varieties in the Western Region of Ukraine // Proc. VIII-th International Barley Genet. Symp. (Barley Genetics VIII) (Adelaide, 22-27 Oct. 2000). – Adelaide (Australia), 2000. – Vol. 3. – P. 27-29.

(Особистий внесок здобувача – участь у проведенні досліджень, опрацювання та аналіз експериментальних даних, написання та оформлення тез доповіді).

13. Ярий ячмінь, сорт Княжий: А. с. № 0599. Україна / Копчик З.М., Марухняк А.Я., Вронська О.Т., Косилович Г.О., Чапля А.Є. – 00012008; Опубл. 2003.

(Особистий внесок здобувача – здійснення електрофоретичного контролю гордеїнів і ізоферментів, визначення показників продуктивності та пивоварної цінності).