Ukr.Biochem.J. 2025; Том 97, № 1, січень-лютий, c. 80-89

doi: https://doi.org/10.15407/ubj97.01.080

Вплив інфікування вірусом мозаїки сої на біохімічний склад насіння сої

07.04.2025   Uncategorized   No comments

О. О. Молодченкова1*, A. В. Дащенко2, I. А. Міщенко2,
A. A. Дуніч3, I. I. Moцний1, П. С. Tихонов1, Л. T. Miщенко3*

1Селекційно-генетичний інститут – Національний центр
насіннєзнавства та сортовивчення, Одеса, Україна;
*e-mail: olgamolod@ukr.net;
2Національний університет біоресурсів
і природокористування України, Київ, Україна;
3Київський національний університет імені Тараса Шевченка,
ННЦ «Інститут біології та медицини», Україна;
*e-mail: lmishchenko@ukr.net

Отримано: 02 вересня 2024; Виправлено: 01 жовтня 2024;
Затверджено: 21 лютого 2025; Доступно онлайн: 03 березня 2025

Відомо, що інфекція, спричинена вірусом мозаїки сої (ВМС), негативно впливає на продуктивність сої, структуру врожаю та якість насіння. Основними показниками якості насіння є вміст запасних протеїнів – гліциніну та β-конгліциніну, жиру, вуглеводів, флавоноїдів, активність інгібітора трипсину, лектинів, ліпоксигенази. Метою досліджень було вивчення впливу інфікування рослин вірусом мозаїки сої на біохімічний склад насіння сортів сої, створених класичними методами селекції (‘Кано’, ‘Кубань’, ‘Кордоба’) та сортів трансгенної сої (‘Грімо’ і ‘Монро’). Ідентифікацію ВМС здійснювали за допомогою твердофазного імуноензимного аналізу (DAS-ELISA) та двоетапної ЗТ-ПЛР. Електрофорез протеїнів проводили в 15% ПААГ, що містив 0,1% SDS, при pН 8,3 за методом Леммлі. Виявлено підвищення активності інгібіторів трипсину та лектинів і зниження вмісту флавоноїдів у насінні інфікованих рослин досліджуваних сортів порівняно з насінням здорових рослин. За інфікування ВСМ у насінні всіх досліджених сортів спостерігалося зниження вмісту гліциніну та співвідношення гліцинін/β-конгліцинін, за винятком насіння сорту ‘Монро’, в якому вміст гліциніну та β-конгліциніну був підвищений або на рівні насіння здорових рослин. Можна виділити сорт ‘Kано’ з високим вмістом флавоноїдів, сорти ‘Кубань’ і ‘Грімо’ з підвищеним або збереженим на рівні насіння здорових рослин вмістом вуглеводів, жиру та протеїну за інфікування ВСМ. Виявлено відмінності у відносному вмісті компонентів β-конгліциніну і гліциніну в ураженому насінні залежно від сорту сої. Отримані результати можуть бути використані для розробки методів добору сортів сої з високою якістю насіння та стійкістю до вірусної інфекції­.

Ключові слова: , , , ,

Посилання:

  1. Debaeke P. , Forslund A. , Guyomard H. , Schmitt B. , Tibi A. Could domestic soybean production avoid Europe’s protein imports in 2050? OCL. 2022; 29:38. CrossRef
  2. Rotundo JL, Marshall R, McCormick R, Truong SK, Styles D, Gerde JA, Gonzalez-Escobar E, Carmo-Silva E, Janes-Bassett V, Logue J, Annicchiarico P, de Visser C, Dind A, Dodd IC, Dye L, Long SP, Lopes MS, Pannecoucque J, Reckling M, Rushton J, Schmid N, Shield I, Signor M, Messina CD, Rufino MC. European soybean to benefit people and the environment. Sci Rep. 2024;14(1):7612. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Kim IS. Current Perspectives on the Beneficial Effects of Soybean Isoflavones and Their Metabolites for Humans. Antioxidants (Basel). 2021;10(7):1064. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Kang GY, Choi SW, Chae WG, Chung JI. Accumulation of triple recessive alleles for three antinutritional proteins in soybean with black seed coat and green cotyledon. J Plant Biotechnol. 2020;47(2):118-123. CrossRef
  5. Ramaroson ML, Koutouan C, Helesbeux JJ, Le Clerc V, Hamama L, Geoffriau E, Briard M. Role of Phenylpropanoids and Flavonoids in Plant Resistance to Pests and Diseases. Molecules. 2022;27(23):8371. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  6. Zhang S, Du H, Ma Y, Li H, Kan G, Yu D. Linkage and association study discovered loci and candidate genes for glycinin and β-conglycinin in soybean (Glycine max L. Merr.). Theor Appl Genet. 2021;134(4):1201-1215. PubMed, CrossRef
  7. Boehm JD Jr, Nguyen V, Tashiro RM, Anderson D, Shi C, Wu X, Woodrow L, Yu K, Cui Y, Li Z. Genetic mapping and validation of the loci controlling 7S α’ and 11S A-type storage protein subunits in soybean [Glycine max (L.) Merr.]. Theor Appl Genet. 2018;131(3):659-671. PubMed, CrossRef
  8. Zheng J, Zheng X, Zhao L, Yi J, Cai S. Effects and interaction mechanism of soybean 7S and 11S globulins on anthocyanin stability and antioxidant activity during in vitro simulated digestion. Curr Res Food Sci. 2021;4:543-550. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  9. Sun H, Liu X, WangYZ, Liu JX , Feng J. Soybean glycinin- and β-conglycinin-induced intestinal immune responses in a murine model of allergy. Food Agric Immunol. 2012;24(3):357-369. CrossRef
  10. Elmore MG, Groves CL, Hajimorad MR, Stewart TP, Gaskill MA, Wise KA, Sikora E, Kleczewski NM, Smith DL, Mueller DS, Whitham SA. Detection and discovery of plant viruses in soybean by metagenomic sequencing. Virol J. 2022;19(1):149. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Widyasari K, Alazem M, Kim KH. Soybean Resistance to Soybean Mosaic Virus. Plants (Basel). 2020;9(2):219. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. Andayanie WR, Adinurani PG, Lukito M. Response of soybean lines to Soybean mosaic virus under drought stress. J Trop Plant Pests Dis. 2022;22(1): 41-47. CrossRef
  13. Choi H, Jo Y, Chung H, Choi SY, Kim SM, Hong JS, Lee BC, Cho WK. Investigating Variability in Viral Presence and Abundance across Soybean Seed Development Stages Using Transcriptome Analysis. Plants (Basel). 2023;12(18):3257. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  14. Mishchenko L, Dunich A, Mіshchenko I, Molodchenkova O. Molecular and biological properties of soybean mosaic virus and its influence on the yield and quality of soybean under climate change conditions. Agric Forest. 2018;64(4):39-47. CrossRef
  15. Mishchenko L, Dunich A, Mishchenko I, Dashchenko A, Kandaurova K. Seed-borne and seedtransmitted viral diseases and their effect on yield of different soybean genotypes. Agric Forest. 2022;68 (4):165-175. CrossRef
  16. Mishchenko LT, Dunich AA, Shcherbatenko IS. Phylogenetic analysis of Ukrainian seed-transmitted isolate of Soybean mosaic virus. Biopolym Cell. 2018;34(3):229-238. CrossRef
  17. Mishchenko I, Dashchenko A, Dunich A, Mishchenko L. Influence of abiotic and biotic factors on productivity of transgenic soybean and molecular properties of disease pathogen. Agric Forest. 2019;65(4):15-25. CrossRef
  18. Crowther JR. ELISA. Theory and practice. New York. Hamana: Press, 1995. 223 p. CrossRef
  19. Sherepitko DV, Budzanivska IG, Polischuk VP, Boyko AL. Partial sequencing and phylogenetic analysis of Soybean mosaic virus isolated in Ukraine. Biopolym Cell. 2011;27(6):472-479. CrossRef
  20. Kjeldahl J. A New Method for the Determination of Nitrogen in Organic Matter. Zeitschrift für Analytische Chemie. 1883;22:366-382. CrossRef
  21. Utility model patent No. 107671, Ukraine. The method of selection of soybean genotypes for the food sector / Adamovska VG, Molodchenkova OO, Kartuzova TV, Sichkar VI, Lavrova GD. The applicant and owner of the patent is the Plant Breeding & Genetics Institute- National Center of Seed and Cultivar Investigation; statement 24.06.2016.
  22. Osterman LA. Methods for the study of proteins and nucleic acids: Electrophoresis and ultracentrifugation. M.: Nauka, 1981. 288 p. (In Russian).
  23. Liu K. Soybean Trypsin Inhibitor Assay: Further Improvement of the Standard Method Approved and Reapproved by American Oil Chemists’ Society and American Association of Cereal Chemists International. J Am Oil Chem Soc. 2019;96:635-645. CrossRef
  24. Lutsik MD, Panasyuk EN, Lutsik AD. Lectins. Lviv: Vishcha school, 1981. 155 p. (In Russian).
  25. Mishchenko L, Nazarov T, Dunich A, Mishchenko I, Ryshchakova O, Motsnyi I, Dashchenko A, Bezkrovna L, Fanin Y, Molodchenkova O, Smertenko A. Impact of Wheat Streak Mosaic Virus on Peroxisome Proliferation, Redox Reactions, and Resistance Responses in Wheat. Int J Mol Sci. 2021;22(19):10218. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  26. Zakaryan H, Arabyan E, Oo A, Zandi K. Flavonoids: promising natural compounds against viral infections. Arch Virol. 2017;162(9):2539-2551. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  27. Breitenbach Barroso Coelho LC, Marcelino Dos Santos Silva P, Felix de Oliveira W, de Moura MC, Viana Pontual E, Soares Gomes F, Guedes Paiva PM, Napoleão TH, Dos Santos Correia MT. Lectins as antimicrobial agents. J Appl Microbiol. 2018;125(5):1238-1252. PubMed, CrossRef
  28. Clemente M, Corigliano MG, Pariani SA, Sánchez-López EF, Sander VA, Ramos-Duarte VA. Plant Serine Protease Inhibitors: Biotechnology Application in Agriculture and Molecular Farming. Int J Mol Sci. 2019;20(6):1345. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  29. Onodera Y, Ono T, Nakasato K, Toda K. Homogeneity and microstructure of tofu depends on 11S/7S globulin ratio in soymilk and coagulant concentration. Food Sci Technol Res. 2009;15(3):265-274. CrossRef
  30. Dukariya G, Shah S, Singh G, Kumar A. Soybean and its products: nutritional and health benefits. J Nut Sci Heal Diet. 2020;1(2):22-29.
  31. Ajibola CF, Aluko RE. Physicochemical and Functional Properties of 2S, 7S, and 11S Enriched Hemp Seed Protein Fractions. Molecules. 2022;27(3):1059. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  32. Song B, Oehrle NW, Liu S, Krishnan HB. Development and Characterization of a Soybean Experimental Line Lacking the α’ Subunit of β-Conglycinin and G1, G2, and G4 Glycinin. J Agric Food Chem. 2018;66(2):432-439. PubMed, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.