Genetic diversity of European spelt wheat (Triticum aestivum ssp. spelta L. em. Thell.) revealed by glutenin subunit variations at the Glu-1 and Glu-3 loci

Abstract

High and low molecular weight glutenin subunit (HMW-GS and LMW-GS) compositions of 270 European spelts, 15 Iranian spelts and 25 bread wheat cultivars were analyzed by one-and two-dimensional gel electrophoresis. The results revealed a total of 22 HMW-GS alleles (4 at Glu-A1, 11 at Glu-B1 and 7 at Glu-D1) and 32 allele combinations among the three Glu-1 loci. Two major genotypes of HMW-GS: 1, 13+16, 2+12 and 1, 6.1+22.1, 2+12 were found to occur in Central European spelt wheat cultivars and landraces at higher frequencies of 35 and 28%, respectively. The Glu-B1 locus displayed the greatest variation and genetic diversity index (H) was 0.69 whereas Glu-A1 and Glu-D1 showed H index values of 0.26 and 0.19, respectively. The dendrogram constructed by HMW and LMW glutenin subunit bands revealed that European spelts form a separated cluster from common wheat suggesting that spelt and common wheat form distinct groups. In addition, all 15 Iranian spelt land variety accessions differed from European spelts and possessed similar HMW-GS alleles to common wheat. Because of a wider polymorphism Central European spelt wheats are an important genetic reserviour for improving common wheat quality.

A Novel Chimeric Low-Molecular-Weight Glutenin Subunit Gene From the Wild Relatives of Wheat Aegilops kotschyi and Ae. juvenalis: Evolution at the Glu-3 Loci

“…Genetic analysis showed that LMW-GSs were encoded by the complex Glu-3 loci on the short arms of homeologous group 1 chromosomes in hexaploid wheat (Singh and Shepherd 1988;Gupta and Shepherd 1990;Yan et al 1999). In the past, an increasing number of LMW-GS genes have been isolated and characterized from common wheat (D'Ovidio and Masci 2004) and high allelic variations have been identified at the Glu-3 locus (Gianibelli et al 2002;Yanet al 2003a,b,c;An et al 2005;Li et al 2006). A recent focus has been to isolate new LMW-GS genes from wheat related species, e.g., Triticum boeoticum (Lee et al 1999), T. monoccocum , Aegilops tauschii ( Johal et al 2004;Pei et al 2007), and T. dicoccoides (Q.…”

Synthesis and accumulation of glutenin subunits during grain development in bread wheat as revealed by reversed-phase ultra-performance liquid chromatography (RP-UPLC)

“…The gene copy numbers of LMW-GS have been estimated to vary from 10-15 to 35-40 in hexaploid wheat (Zhu and Khan 1999;Shewry et al 2003). The allelic variations of LMW-GS are also closely related to different dough properties in wheat cultivars (Payne and Lawrence 1983;An et al 2005).…”

Evaluación de la calidad funcional y sensorial en cultivares de Triticum aestivum ssp. vulgare y ssp. spelta en cultivo ecológico

“…Este par de subunidades no se ha descrito entre espeltas españoles (Rodríguez-Quijano et al, 1990;Caballero et al, 2001) y tampoco entre espeltas de Europa Central (Yan et al, 2003;An et al, 2005). No obstante, la Dra.…”

“…Y en el estudio de Morgunov et al (1993) donde se analizan 1.380 cultivares de trigo panadero de todo el mundo, se encontraron frecuencias cercanas al 31 % para las tres HMW-GS 1, 2* y nula. En cambio, analizando colecciones de trigo espelta españolas (Rodríguez-Quijano et al, 1990;Caballero et al, 2001) y colecciones de espeltas europeos (Yan et al, 2003;An et al, 2005) se encontraron altas frecuencias de esta subunidad (en torno al 85 %).…”

“…Glamoclija et al (2013) También la variabilidad en el contenido en proteína intra-especies puede ser explicada por las diferentes condiciones de cultivo (ambiente y fertilización nitrogenada) y/o el potencial genético (Gómez-Becerra et al, 2010; Escarnot et al, 2012;Filipčev et al, 2013), pero son varios los autores que han comprobado un elevado contenido en los genotipos de espelta analizados (Abdel-Aal et al, 1997;Bonafaccia et al, 2000;Zanetti et al, 2001;Pruska-Kedzior et al, 2008; Kohajdová y Karovičová, 2009;Gómez-Becerra et al, 2010;Pasqualone et al, 2011; Escarnot et al, 2012;Filipčev et al, 2013;Jablonskytė Raščė et al, 2013). En este estudio, los dos espelta mostraron valores intermedios en el intervalo de los Rodríguez-Quijano et al, 1990;Caballero et al, 2001) y colecciones de espeltas europeos (Yan et al, 2003;An et al, 2005) se encontraron altas frecuencias de esta subunidad (en torno al 85 %).Los primeros trabajos que relacionaron la composición en HMW-GS específicas con resultados de pruebas de calidad panadera (Payne et al, 1984;Pogna et al, 1986;Branlard et al, 1992; ya habían identificado a las HMW-GS 1 y 2* como "buenas" para la calidad panadera, así como a la nula como "mala". Desde entonces numerosos estudios han identificado a la HMW-GS nula con efectos negativos en la calidad panadera, y a las subunidades 1 y 2* de buena influencia en la fuerza del gluten (revisión Cornish et al, 2006).…”