Proiecte derulate de rompan

Universitatea “Constantin Brâncoveanu”,

Râmnicu Vâlcea

Grâul comun (Triticum aestivum), destinat panificaţiei, conţine trei genomuri (A, B, D), fiecare genom având câte şapte perechi de cromozomi. Se ştie că un cromozom controlează un anumit grup de fracţiuni polipeptidice, iar fiecare genom poartă gene, care sunt prezente sub formă de tripleţi. Eterogenitatea mare în clasele de proteine rezultă din natura hexaploidă a grâului (Kasarda ş.a. 1976) şi prin duplicarea şi mutaţia genelor (Bietz ş.a. 1977; Bietz şi Wall 1980).

Payne ş.a. (1985) au localizat pentru prima dată pe cromozomi genele care codifică proteinele neglutenice, ce sunt prezente în endospermul grâului:

1. 
   Albuminele cu masă moleculară mare sunt codificate de 4DL. datorită uşurinţei cu care se asociază cu fracţiunile de glutenină, Bietz ş.a. (1975) le-au considerat ca fiind subunităţi gluteninice cu masă moleculară mare.
   
2. 
   Globulinele în majoritatea lor sunt codificate de gene localizate pe braţul lung al cromozomului 5 (5AL, 5BL, 5DL) şi cromozomul 4 (în special B şi D; A).
   

Genele care codifică proteinele glutenice din grâu sunt localizate în nouă loci principali şi doi loci minori pe grupurile de cromozomi omologi 1…6. Cei nouă loci principali corespund Glu-1, Gli-1 şi Gli-2 şi celor trei genomuri A, B, D (Payne ş.a. 1987). Majoritatea locilor sunt localizaţi pe braţul lung al cromozomului 1A, 1B şi 1D. Mai mulţi dintre aceşti loci codifică mai mult decât un polipeptid.

1) Genele care codifică gliadinele corespund unor grupuri strâns legate între ele, numite "blocuri gliadinice". Un “bloc gliadinic” reprezintă grupa de polipeptide cu ereditate monofactorială codominantă.

Se consideră că gliadinele  şi  sunt codificate de genele de pe braţul scurt al cromozomilor 1A, 1B şi 1D, pe când  şi -gliadinele pe braţele scurte ale grupului omolog de cromozomi 6 (6A, 6B, 6D). Numărul alelelor pe locus este variabil, astfel că prin electroforeză s-a evidenţiat, de exemplu, că numărul alelelor a fost mai mare pentru fiecare dintre locii Gli-1 (A, B, D) şi mai mici pentru Gli-2 (A, B, D), loci care codifică  şi unele -gliadine (Khelifi şi Branlard 1992). Alelele 4, 13, 5 au fost atribuite gliadinelor  (Branlard ş.a. 1996).

Blocurile controlate de locii alelici ai unui cromozom se deosebesc prin numărul de componente, mobilitatea electroforetică şi intensitatea fiecăruia. Bazându-se pe aceste proprietăţi, Sozinov şi Poperelya (1980), Metakovski ş.a. (1984) au catalogat o parte din aceste blocuri gliadinice. În figura 1 este reprezentată schema blocurilor alelice gliadinice, după Sozinov (1985-citat de: Hagima ş.a. 1989).

Au fost stabilite corelaţii între electroforegramele gliadinelor şi calitatea de panificaţie,

propunându-se şi metode de identificare ale soiurilor prin această tehnică. De exemplu, după Hagima ş.a. (1989), o bună calitate de panificaţie este asociată cu prezenţa blocurilor gliadinice 1A2, 1A4, 1B1, 1D5, 6A3, 6D2, pe când blocul 1B3 influenţează negativ² calitatea de panificaţie.

Fig. 1: Schema blocurilor alelice gliadinice, după Sozinov (1985)
Benzile gliadinice 60+75, codificate de locusul Gld1B8, au fost asociate cu o valoare de sedimentare ridicată, comparativ cu omologul său alelic. În plus, se pare că alelele locusului Gli-1 au avut un efect mai mare asupra rezistenţei, tenacităţii şi umflării glutenului din grâu decât acelea ale locilor Glu-3A şi Glu-3B (Khelifi şi Branlard 1992).

Datorită apropierii intime dintre locii Glu-3 şi Gli-1 în genomul grâului, s-a sugerat că efectele asupra calităţii de panificaţie anterior atribuite diferitelor alele ale gliadinelor  şi pot de fapt să fie consecinţele existenţei alelelor subunităţilor gluteninelor cu masă moleculară mică.

2) Subunităţile gluteninelor cu masă moleculară mică de tip B şi C sunt codificate în special de genele din locii Glu-3 (Glu-A3, Glu-B3, Glu-D3), dar şi de o parte din locii Gli-1, ambii loci fiind localizaţi pe braţul scurt al grupului de cromozomi 1 (Lew ş.a. 1992), pe când subunităţile de tip D sunt codificate de gene de pe braţul scurt al cromozomului 1D (Jackson ş.a. 1983-citat de Masci ş.a. 1993). După Payne ş.a. (1982-citat de: Payne ş.a. 1985) o cantitate mică de proteine cu mobilitate electroforetică (prin SDS-PAGE) similară subunităţilor gluteninice cu masă moleculară mică sunt codificate de genele de pe braţul lung al cromozomului 1A (1AL).

3) Subunităţile gluteninelor cu masă moleculară mare sunt codificate de 3 loci genetic nelegaţi: Glu-A1, Glu-B1, Glu-D1, care produc cromozomii respectivi: 1A, 1B şi 1D (Payne ş.a. 1981). Fiecare locus manifestă o variaţie alelică şi subunităţile proteice alelice pot fi cu uşurinţă distinse prin electroforeză (SDS-PAGE). După Harberd ş.a. (1986-citat de: Kolster ş.a. 1993), în fiecare locus sunt prezente copiile singulare a două tipuri dintre genele gluteninelor cu masă moleculară mare, care pot codifica o subunitate de tip x şi, respectiv, una de tip y. Toate alelele corespunzătoare locusului Glu-D1 codifică ambele tipuri de subunităţi, pe când unele dintre alelele Glu-B1 conţin gene de tip y şi niciuna dintre alelele Glu-A1 nu codifică subunităţi de tip y.

Pornind de la aceste ipoteze, se consideră că soiurile de grâu hexaploide conţin cel puţin trei, patru sau cinci subunităţi gluteninice cu masă moleculară mare.

Subunităţile gluteninice cu masă moleculară mare au fost identificate în acord cu nomenclatura numerică a lui Payne şi Lawrence (1983) (figura 2). Conform sistemului lor de numerotare, banda 1 este definită ca fiind cea cu mobilitatea electroforetică minimă, celelalte fiind numerotate, în continuare, în funcţie de creşterea mobilităţii electroforetice. Întrucât genelor li s-au asociat simboluri, nomenclatura s-a extins şi pentru alele: acestea sunt numerotate cu litere mici, în ordine alfabetică, fiecare literă având ca prefix simbolul genei.

Fig. 2: Schema variantelor subunităţilor gluteninelor cu masă moleculară mare, codificate de genele Glu-A1, Glu-B1 şi Glu-D1, după Payne şi Lawrence (1983)


practic s-a evidenţiat o corelaţie între prezenţa subunităţilor gluteninelor cu masă moleculară mare cu alele specifice şi calitatea de panificaţie. de aceea se consideră că braţele cromozomiale, care codifică aceste subunităţi ar fi esenţiale pentru caracteristice pozitive ale calităţii grânelor.

pentru cuantificarea rezultatelor s-a stabilit un scor pentru fiecare subunitate produsă în mod obişnuit. Notele de calitate acordate pentru fiecare subunitate Glu-1 sunt indicate în tabelul 1. Notele gluteninice se obţin prin însumarea notelor de calitate ale subunităţilor individuale şi/sau perechi. se aplică un factor de corecţie pentru soiurile de grâu, care conţin cromozomul 1BL/1RS; pentru corecţie, din nota gluteninică se scad câte 3, 2 şi respectiv 1 puncte, în funcţie de calitate (tabelul 2). De exemplu, în tabelul 3, sunt prezentate notele de calitate corespunzătoare gluteninelor cu masă moleculară mare, pentru câteva soiuri româneşti de grâu, care se găsesc în prezent în cultură.



tabelul 1

Notele de calitate acordate subunităţilor individuale şi perechi ale gluteninelor cu masă moleculară mare, după Payne ş.a. (1987)

Cromozomi			Scor
1A	1B	1D
-	-	5+10	4
1	17+18	-	3
2*	7+8	-	3
-	7+9	2+12	2
-	-	3+12	2
nul	7	4+12	1
-	6+8	-	1