Niskocząsteczkowe białka gluteninowe i ich wpływ na jakość wypiekową pszenicy
Sławomir Franaszek
office@igr.poznan.plInstytut Genetyki Roślin PAN w Poznaniu, Zakład Biotechnologii (Poland)
Monika Langner
Instytut Genetyki Roślin PAN w Poznaniu, Zakład Biotechnologii (Poland)
Bolesław Salmanowicz
Instytut Genetyki Roślin PAN w Poznaniu, Zakład Biotechnologii (Poland)
Abstrakt
Wartość technologiczna pszenicy w dużym stopniu determinowana jest kompozycją i ilością białek zapasowych (glutenin i gliadyn) wchodzących w skład glutenu. Pogłębianie wiedzy na temat polimorfizmu białek glutenowych i poznanie ich genetycznych uwarunkowań oraz znajomość metod ich identyfikacji, umożliwi lepszy dobór odmian o parametrach spełniających określone wymagania stawiane przez hodowców i przedstawicieli przemysłu spożywczego. Przeprowadzono charakterystykę białek gluteninowych o niskiej masie cząsteczkowej (LMW) od 30 do 50 kDa, którym w ostatnich latach poświęca się dużo uwagi ze względu na istotny wpływ w kształtowaniu jakości wypiekowej mąki pszennej. Białka te stanowią około 45% białek glutenowych i wpływają w ponad 30% na zmienność cech technologicznych pszenicy. Ze względu na występowanie znacznego polimorfizmu w tej klasie białek oraz duże powinowactwo do białek gliadynowych, LMW gluteniny są mało poznane, a dokładna ich identyfikacja i charakterystyka jest wciąż obiektem wielu badań.
Słowa kluczowe:
pszenica, jakośc wypiekowa, gluten, białka glutenowe, LMW gluteninyBibliografia
Appelbee M., Mekuria G., Nagasandra V., Bonneau J., Eagles H., Eastwood R., Mather D. 2009. Novel allelic variants encoded at the Glu-D3 locus in bread wheat. J. Cereal Sci. 49: 254 — 261.
Google Scholar
Bean, S.R., Lookhart, G.L. 2000. Ultrafast capillary electrophoresis analysis of cereal storage proteins and its applications to protein characterization and cultivar differentiation. J. Agric. Food Chem. 48: 344 — 353.
Google Scholar
Cloutier S., Rampitsch C., Penner G., Lukow O. 2001. Cloning and expression of a LMW-i glutenin gene. J. Cereal Sci. 33: 143 — 154.
Google Scholar
Cornish G., Burridge P., Palmer G., Wrigley C. 1993. Mapping the origins of some HMW and LMW glutenin subunit alleles in Australian germplasm. Proc. 42nd Aust. Cereal Chem. Conf., Sydney, pp 255 — 260.
Google Scholar
D’Ovidio R., Simeone M., Masci S., Porceddu E. 1997. Molecular characterization of a LMW-GS gene located on chromosome 1B and the development of primers specific for the Glu-B3 complex locus in durum wheat. Theor. Appl. Genet. 95: 1119 — 1126.
Google Scholar
D’Ovidio R., Marchitelli C., Ercoli Cardelli L., Porceddu E. 1999. Sequence similarity between allelic Glu-B3 genes related to quality properties of durum wheat. Theor. Appl. Genet. 98: 455 — 461.
Google Scholar
D’Ovidio R., Masci S. 2004. The low-molecular-weight glutenin subunits of wheat gluten. J. Cereal Sci. 39: 321 — 339.
Google Scholar
Figueroa J., Peña R., Rayas-Duarte P., Khan K. 2011. Kernel elastic properties and sedimentation: influence of high and low molecular weight glutenin allelic composition. Cereal Chem. 88: 41 — 44.
Google Scholar
Gale K. 2005. Diagnostic DNA markers for quality traits in wheat. J. Cereal Sci. 41: 81 — 192.
Google Scholar
Gianibelli M., Larroque O., MacRitchie F., Wrigley C. 2001. Biochemical, genetic, and molecular characterization of wheat glutenin and its component subunits. Cereal Chem. 78: 635 — 646.
Google Scholar
Gupta R., Shepherd K. 1990a. Two-step one-dimensional SDS-PAGE analysis of LMW subunits of gluten. 1 Variation and genetic control of subunits in hexaploid wheats. Theor. Appl. Genet. 80: 65 — 74.
Google Scholar
Gupta R., Shepherd K. 1990b. Two-step one-dimensional SDS-PAGE analysis of LMW subunits of gluten. 2 Genetic control of the subunits in species related to wheat. Theor. Appl. Genet. 80: 183 — 187.
Google Scholar
He Z., Liu L., Xia X., Liu J., Peña R. 2005. Composition of HMW and LMW glutenin subunits and their effects on dough properties, pan bread, and noodle quality of Chinese bread wheats. Cereal Chem. 82: 345 — 350.
Google Scholar
Hernández Z., Figueroa J., Rayas-Duarte P., Martínez-Flores H., Arámbula G., Luna G., Peña R. 2012. Influence of high and low molecular weight glutenins on stress relaxation of wheat kernels and the relation to sedimentation and rheological properties. J. Cereal Sci. 55: 344 — 350.
Google Scholar
Herrero M., Garcia-Canas V., Simo C., Cifuentes A. 2010. Recent advances in the application of capillary electromigration methods for food analysis and foodomics. Electrophoresis 31: 205 — 228.
Google Scholar
Ikeda T., Nagamine T., Fukuoka H., Yano H. 2002. Identification of new low-molecular-weight glutenin subunit genes in wheat. Theor. Appl. Genet. 104: 680 — 687.
Google Scholar
Jackson E.A., Holt L.M., Payne P.I., 1983. Characterisation of high-molecular-weight gliadin and low-molecular-weight glutenin subunits of wheat endosperm by two-dimensional electrophoresis and chromosomal localisation of their controlling genes. Theor. Appl. Genet. 66: 29 — 37.
Google Scholar
Jin H., Zhang Y, Li G., Mu P., Fan Z., Xia X., He Z. 2013. Effects of allelic variation of HMW-GS and LMW-GS on mixograph properties and Chinese noodle and steamed bread qualities in a set of Aroona near-isogenic wheat lines. J. Cereal Sci. 57: 146 — 152.
Google Scholar
Lew E., Kuzmicky D., Kasarda D. 1992. Characterization of low molecular weight glutenin subunits by reversed-phase high-performance liquid chromatography, sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis and N-terminal amino acid sequencing. Cereal Chem. 69: 508 — 515.
Google Scholar
Li J., Wang S., Yu Z., Li X., Guo G., Feng S., Mab W., Yan Y. 2012. Optimization and development of capillary electrophoresis for separating and identifying wheat low molecular weight glutenin subunits. J. Cereal Sci. 55: 254 — 256.
Google Scholar
Li Y, Zhou R, Branlard G, Jia J. 2010. Development of introgression lines with 18 alleles of glutenin subunits and evaluation of the effects of various alleles on quality related traits in wheat (Triticum aestivum L.). J. Cereal Sci. 51: 127 — 133.
Google Scholar
Liang D., Tang J., Pena J., Singh R., He X., Shen X., Yao D., Xia X., He Z. 2010. Characterization of CIMMYT bread wheats for high and low-molecular weight glutenin subunits and other quality-related genes with SDS-PAGE, RP-HPLC and molecular markers. Euphytica 172: 235 — 250.
Google Scholar
Luccia A., Lamacchia C., Mamone G., Picariello G., Trani A., Masi P., Addeo F. 2009. Application of capillary electrophoresis to determine the technological properties of wheat flours by a glutenin index. J. Food Sci. 74 (4): 307 — 311.
Google Scholar
Luo C., Griffin W., Branlard G., McNeil D. L. 2001. Comparison of low- and high molecular-weight wheat glutenin alleles effects on flour quality. Theor. Appl. Genet. 102: 1088 — 1098.
Google Scholar
Masci S., Lafiandra D., Porceddu E., Lew E. J. L., Tao H.P., Kasarda D. D. 1993. D glutenin subunits: N-terminal sequences and evidence for the presence of cysteine. Cereal Chem. 70: 581 — 585.
Google Scholar
Masci S., D’Ovidio R., Lafiandra D., Kasarda D.D. 2000. A 1B-coded low-molecular-weight glutenin subunits associated with quality in durum wheats shows strong similarity to a subunit present in some bread wheat cultivars. Theor. Appl. Genet. 100: 396 — 400.
Google Scholar
Masci S., Rovelli L., Kasarda D., Vensel W., Lafiandra D. 2002. Characterization and chromosomal localization of C-type low-molecular- weight glutenin subunits in the bread wheat cultivar Chinese Spring. Theor. Appl. Genet. 104: 422 — 428.
Google Scholar
Muccilli V., Cunsolo V., Saletti R., Foti S., Margiotta B., Scossa F., Masci S., Lafiandra D. 2010. Characterization of a specific class of typical low molecular weight glutenin subunits of durum wheat by a proteomic approach. J. Cereal Sci. 51: 134 — 139.
Google Scholar
Ram S., Sharma S., Verma A., Singh Tyagi B., Peña R. 2011. Comparative analyses of LMW glutenin alleles in bread wheat using allele-specific PCR and SDS-PAGE. J. Cereal Sci. 54: 488 — 493.
Google Scholar
Redaelli R., Morel M., Autran J., Pogna N. 1995. Genetic analysis of low Mr glutenin subunits fractionated by two-dimensional electrophoresis (A-PAGE x SDS PAGE). J. Cereal Sci. 21: 5 — 13.
Google Scholar
Shewry P.R., Tatham A.S. 1997. Disulphide bonds in wheat gluten proteins. J. Cereal Sci. 25: 207 — 227.
Google Scholar
Si H., Gao Y., Liu F., Li Z., Ma C. 2012. Distribution of low-molecular-weight glutenin subunit Glu-B3 alleles in mini core collections of Chinese wheat germplasms. AJCS 6: 1390 — 1394.
Google Scholar
Sreeramulu G., Singh N. 1997. Genetic and biochemical characterization of novel low molecular weight glutenin subunits in wheat (Triticum aestivum L.). Genome 40: 41 — 48.
Google Scholar
Tsenov N., Atanasova D., Todorov I., Ivanova I., Stoeva I. 2010. Quality of winter common wheat advanced lines depending on allelic variation of Glu-A3. Cereal Res. Commun. 38: 250 — 258.
Google Scholar
Vaccino P., Redaelli R., Metakovsky E., Borghi B., Corbellini M., Pogna N. 2002. Identification of novel low Mr glutenin subunits in the high quality bread wheat cv. Salmone and their effects on gluten quality. Theor. Appl. Genet. 105: 43 — 49.
Google Scholar
Wu M., Giersch T., McKay S., Schofield P., Skylas D., Cornish G., Hegedus E., Chin J. 2012. A novel hardness-related and starch granule-associated protein marker in wheat: LMW-GS-‘S’. J. Cereal Sci. 55: 153 — 159.
Google Scholar
Wang L., Li G., Peña R., Xia X., He Z. 2010. Development of STS markers and establishment of multiplex PCR for Glu-A3 alleles in common wheat (Triticum aestivum L.). J. Cereal Sci. 51: 305 — 312.
Google Scholar
Wang L., Zhao X., He Z., Ma W., Appels R. Peña R., Xia X. 2009. Characterization of low-molecular-weight glutenin subunits Glu-B3 genes and development of STS markers in common wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet. 118: 525 — 539.
Google Scholar
Yu Z., Han C., Yan X., Li X., Jiang G., Yan Y. 2013. Rapid characterization of wheat low molecular weight glutenin subunits by ultraperformance liquid chromatography (UPLC). J. Agric. Food Chem. 61: 4026 — 4034.
Google Scholar
van der Zalm E., van der Goot A., Boom R. 2011. Quality of shear fractioned wheat gluten - comparison to commercial vital wheat gluten. J. Cereal Sci. 53: 154 — 159.
Google Scholar
Zhang W., Gianibelli M., Rampling L., Gale K. 2004. Characterization and marker development for low molecular weight glutenin genes from Glu-A3 alleles of bread wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet. 108: 1409 — 1419.
Google Scholar
Zhang X, Liu D., Zhang J., Jiang W., Luo G., Yang W., Sun J., Tong Y., Cui D., Zhang A., 2013. Novel insights into the composition, variation, organization, and expression of the low-molecular-weight glutenin subunit gene family in common wheat. J. Exp. Bot., 64: 2027 — 2040.
Google Scholar
Zhao X., Xia X., He Z., Gale K., Lei Z., Appels R., Ma W. 2006. Characterization of three low-molecular-weight Glu- D3 subunit genes in common wheat. Theor. Appl. Genet. 113: 1247 — 1259.
Google Scholar
Zhao X., Xia X., He Z., Lei Z., Appels R., Yang Y., Sun Q., Ma W. 2007. Novel DNA variations to characterize low molecular weight glutenin Glu-D3 genes and develop STS markers in common wheat. Theor. Appl. Genet. 114: 451 — 460.
Google Scholar
Zientarski J., Waga J. 2007. Białka gluteninowe o niskiej masie cząsteczkowej jako markery biochemiczne w hodowli pszenicy. Biul. IHAR 244: 69 — 77.
Google Scholar
Autorzy
Sławomir Franaszekoffice@igr.poznan.pl
Instytut Genetyki Roślin PAN w Poznaniu, Zakład Biotechnologii Poland
Autorzy
Monika LangnerInstytut Genetyki Roślin PAN w Poznaniu, Zakład Biotechnologii Poland
Autorzy
Bolesław SalmanowiczInstytut Genetyki Roślin PAN w Poznaniu, Zakład Biotechnologii Poland
Statystyki
Abstract views: 72PDF downloads: 45
Licencja
Prawa autorskie (c) 2013 Sławomir Franaszek, Monika Langner, Bolesław Salmanowicz
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
Inne teksty tego samego autora
- Tadeusz Adamski, Zygmunt Kaczmarek, Maria Surma, Anetta Kuczyńska, Karolina Krystkowiak, Bolesław Salmanowicz, Renata Trzeciak, Zofia Banaszak, Bogusława Ługowska, Małgorzata Majcher, Wiktor Obuchowski, Wielocechowa analiza wybranych cech jakości ziarna pszenicy ozimej , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 260/261 (2011): Wydanie regularne
- Monika Langner, Bolesław Salmanowicz, Identyfikacja puroindolinowych alleli w krajowych odmianach pszenicy przy zastosowaniu markerów molekularnych , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 253 (2009): Wydanie regularne