Ugrás a tartalomhoz

Genetikai variabilitás a növénynemesítésben

Hajósné Dr. Novák Márta

Mezőgazda Kiadó

2.2. A búza tartalékfehérjéi

2.2. A búza tartalékfehérjéi

A búzában a sikérnek két fő összetevője van, a gliadinok (prolaminok) és a gluteninek, amelyek közül feltehetően könnyebb kivonhatóságuk miatt a gliadinok a jobban tanulmányozottak és ismertek. A búzaprolaminok Na-dodecilszulfátos poliakrilamid gélelektroforézissel (SDS/PAGE) meghatározott molekulatömege 30–100 kD. Aminosav-összetételük és -sorrendjük alapján három csoportba sorolhatók:

  • kénben gazdag,

  • kénben szegény és

  • nagy molekulatömegű (High Molecular Weight = HMW) prolaminok.

A kénben gazdag és a nagy molekulatömegű prolaminoknak domén szerkezete van. A kénben gazdag gliadinok lehetnek hődenaturációnak ellenálló polimerek (fehérjeláncok közötti diszulfid hidakkal) és monomerek (fehérjeláncon belüli S-S kötésekkel). Ide tartoznak a búza elektroforetikus vándorlási sebesség alapján α és γ jelölésű, valamint kis molekulatömegű (Low Molecular Weight = LMW) gliadinjai. N-terminális doménjük ismétlődő, C-terminális doménjük nem ismétlődő szekvenciájú. A kénben szegény gliadinok (lassú elektroforetikus mobilitású ω-gliadinok) cisztein hiányosak és nem poli-mer szerkezetűek. A HMW-gliadinok N-terminálisán nemismétlődő domének vannak, a C-terminálishoz pedig egy központi ismétlődő domén kapcsolódik.

A búza kénben szegény prolaminjainak molekulatömege 44–78 kD. Az A és a D genomok által kódolt gliadinok glutamát+glutamin tartalma kb. 40 mol%, prolintartalma pedig kb. 30 mol%. Az 1B kromoszóma által kódolt gliadinok több glutamátot és glutamint (50 mol%) és kevesebb prolint (20 mol%) tartalmaznak. Ez különböző ismétlődő szerkezetre utal. Az 1B kromoszómától függő gliadinok N-terminális aminosav szekvenciájában is találtak kismértékű variációt.

2.2.1. A búzagliadinok és -gluteninek genetikája

A búza tartalékfehérjéit kódoló gének a genom 9 különböző lókuszában találhatók. Közülük az 1A, 1B és 1D kromoszómák rövid karjain található Gli-A1, Gli-B1 és Gli-D1 az ω-, valamint a γ-gliadinokat, a Gli-A2, Gli-B2 és Gli-D2 pedig az α- és β-gliadinok lókuszait kódolja, amelyek a 6A, 6B, 6D kromoszóma rövid karján térképezhetők. Mindegyik lókusz több génből álló génkötegnek tekinthető. A gliadinok öröklésmenetét tanulmányozva Mecham és mtsai (1978) különböző típusok keresztezése után az F1 nemzedékben az egydimenziós (1D) elektroferogramokon a szülői mintázatok additív képét találták, az F2 nemzedékben pedig kodomináns öröklődésre utaló polipeptid-szegregációt kaptak. Egydimenziós gélelektroforézissel azonban nem lehetett recesszív jelleget vagy allél dózisból adódó változatokat kimutatni. A nagyobb felbontású kétdimenziós (2D) gélelektroforézissel az α -gliadin csoportban a génkomplex izolókuszai és az allélikus viszonyban lévő változatok is megkülönböztethetők.

A gliadin gének génduplikációval keletkeztek. A kettőzött lókuszok sorozatos mutációkkal önálló evolúciós úton elkülönültek, és kialakult a mai polimorfizmus. Ezzel magyarázható pl. a 6D kromoszómán kódolt komponensek azonos molekulatömege, alumínium-laktátos gélben az eltérő elektroforetikus mobilitása. Hasonló módon származtatják az 1B kromoszómán kódolt két 41 kD molekulatömegű, eltérő töltésű polipeptidet is. Ezek a különbségek pontmutációk eredményei lehetnek.

A búzasikérnek két fizikai sajátossága van: a rugalmasság, ami a polimer gluteninekkel van kapcsolatban, és a terülékenység, ami a monomer gliadinoktól függ. Sok európai búzafajta lisztjéből készült kenyér gyenge minőségét a sikér fokozott terülékenysége okozza A gluteninek molekulatömege többszázezer kD, esetleg millió is lehet. Inter- és intramolekuláris S-S kötéseket tartalmaznak. A HMW-gluteninek közül a 3+10-es és a 2-es alegységek jó kenyérminőséget kondicionálnak. A gluteninek szintéziséért az 1B és az 1D kromoszómán 2-2, az 1A kromoszómán pedig 1 lókusz felelős. Ezek a hosszú karokon helyezkednek el. A 3+10 alegységeket az 1D, a 2-es alegységet az 1A kromoszóma kódolja. Különböző, nagy molekulatömegű glutenin alegységű búzafajták keresztezése után 21 allélikus variánst találtak a Glu-A1, a Glu-B1 és a Glu-D1 lókuszok tanulmányozása során. A glutenin alegységek kodominánsan öröklődnek; géndózistól függetlenül nyilvánulnak meg az endospermiumban.

A gliadinok jelentős heterogenitást mutatnak, és gélelektroforézissel 40–50 komponensre választhatók szét. A különböző fajták ezeket a komponenseket különböző kombinációban tartalmazzák. A gliadinösszetétel tehát fajtára jellemző, és így búzafajták azonosítására, továbbá a fajták tisztaságának vizsgálatára alkalmas.

A glutenin alegységek is jelentős különbséget mutatnak az egyes fajták között. Búzában eddig 20 HMW alegységet írtak le. Közülük egy fajtában általában 4–5 található meg. A glutenin alegységekben meglévő alléles variációkat alegységek polimorfizmusában megnyilvánuló fajtaazonosításra lehet felhasználni. Nagy molekulatömegük és gyenge oldhatóságuk miatt azonban elektroforézissel (SDS-PAGE vagy IEF+SDS-PAGE) nehezen választhatók el. Így elsősorban hasonló gliadinösszetételű fajták megkülönböztetésére használjuk őket. Speciális glutenin sávok jelenlétéből vagy hiányából a sütőipari értékre is lehet következtetni. Így a glutenin mintázat búza törzsek minőségre történő szelekciójához is hasznos információt adhat.