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

• Автор: Пермякова, Марина Диомидовна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

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 лииоксигеназ 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 Генетический контроль растительных липоксигеназ
1.1 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 дисульфиднмх связей в структуре клейковины и теста.
1.2.5. Система ферментов тиолдисульфидного метаболизма в зерновке пшеницы.
1.2.6. О генетике клейковины и технологических свойств муки
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования.
2.2. Выделение ферментных экстрактов
2.3. Определение содержания белка.
2.4. Определение активности липоксигеназы.
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 гексаплоиднон 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 2Новосибирская по хромосомам 1й и 6й гомеологических групп.
3.3.2. Липоксигеназная активность в зерновках трех разных серий замещенных линий по хромосомам 4й и 5й гомеологических групп.
3.3.3. Липоксигеназная активность в линиях Саратовская i с межсортовым замещением по всем хромосомам,
за исключением 1В, 6 и 7А.
3.4. Влияние интрогрессии на акгивность липоксигеназы
3.5. Картирование локусов количественных признаков липоксигеназы
3.6. Сравнение картированных липоксигеназы с известными локусами липоксигеназы пшеницы и ячменя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Список используемых сокращений
X, x липоксигеназа линолеат кислород оксидоредуктаза
гидропероксидлиаза алленоксидсинтаза АОС алленоксидциклаза дивинилэстерсинтаза
высокомолекулярные субъединицы глютенина низкомолекулярные субъединицы глютенина V вегетативный запасной белок НЕТЕ гидроксиэйкосатетроенольная кислота
НРОТ Е, 2нгидроперокси,,октадекатриеновая кислота
оксо,фитодиеновая кислота
ГДК гидроксидодеценовая кислота
тригидрокси октадеценоевая кислота
II Ii ii i Iiiiv
I i i i, рекомбинантные инбредные линии
ii i, полиморфизм длины
рестрикционных фрагментов
iiv i , локус количественных признаков
ii i
ВПС водопоглотительная способность муки
упругость теста
растяжимость теста
ЭДТА этилендиаминтетрауксусная кислота
БСА бычий сывороточный альбумин
ВВЕДЕНИЕ


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. Изучено влияние экзогенной липоксигеназы на хлебопекарные свойства пшеницы. Установлены корреляционные связи липоксигеназной активности с технологическими параметрами качества муки и теста гексаплоидной пшеницы. Выявлена роль отдельных хромосом генома мягкой пшеницы в проявлении активности липоксигеназы, используя различные серии линий с межсортовым замещением хромосом. Определено влияние интрогрессии на активность липоксигеназы при помощи интрогрессивных линий ТгШсит аеъйхит Ь. БреНоез Т. Картированы локусы количественных признаков СТЬ 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 7 страницах машинописного текста, включая 8 таблиц и рисунков. Список литературы насчитывает 9 наименования, из них на русском языке. Автор выражает большую благодарность научному руководителю д. Виталию Александровичу Труфанову за помощь в проведении экспериментов и в работе над рукописью. Глубокую признательность автор приносит старшему научному сотруднику лаборатории хромосомной инженерии злаков ИЦиГ СО РАН г. Новосибирск к. Татьяне Алексеевне Пшеничниковой за сотрудничество и предоставление сортов пшеницы, замещенных и интрогрессированных линий. Андреасу Бернеру Институт генетики культурных растений, г. Гатерслебен, Германия за предоставление зерна рекомбинантных инбредных линий пшеницы и картирование локусов липоксигеназы. Слова глубокой благодарности за помощь в исследованиях автор приносит всем сотрудникам лаборатории технической биохимии СИФиБР СО РАН. Липоксигеназа линолеат кислород оксидоредуктаза, ШХ Ьрх, КФ 1. Липоксигеназа состоит из одной полипептидной цепочки с молекулярной массой Ша у животных и 0 Ша у растений. Фермент имеет Ытерминальный рбаррел домен и большой каталитический домен, содержащий один атом нсгемового железа. На примере соевой ЬОХ1 было продемонстрировано, что каталитически активная форма липоксигеназы содержит трехвалентное железо рис. Рис. Схема реакций катализа липоксигеназы , . Также из культуры ii была выделена и описана X, кофактором у которой является не железо, а марганец , i, . Хотя детальный механизм Xкатализа остается предметом дискуссий, его радикальная природа не вызывает разногласий. X реакция состоит из трех последовательных этапов 1 стереоспецифичное отщепление водорода от метиленовой группы между двумя двойными связями 2 перегруппировка, сопровождаемая 2,Едиснконъюгацией и 2, в результате которой образуется свободный радикал 3 стереоспецифичное или присоединение молекулярного кислорода к 2,4 пентадиенол1 радикалу и восстановление гидропероксиднорадикального интермедиата с образованием аниона рис. Рис. Радикальный механизм Xкатализа , i, . Со стереохимичсской точки зрения каждый из этих шагов может проходить различными путями. Классический механизм Xреакций включает образование пентадиенового радикала. X1 с линолевой кислотой показывает образование дикислородных мостиков алленовых радикалов i, . Согласно этой гипотезе, направление радикальной перестановки 2 или 2
зависит от того, как конформация жирной кислоты пригоняется в активном
В настоящее время существуют четыре доступных кристаллических структуры липоксигеназы арахидоновая липоксигеназа, соевая 1, X из ретикулоцитов кролика i . На рис. Аминокислотные остатки вблизи иона железа находятся в углах восьмигранной бипирамиды нижний рисунок слева. В качестве примера показана липоксигеназа ретикулоцитов кролика нижний рисунок справа. Рис. Гипотетическая структура липоксигеназы , .