BBM Magazine Issue-Sayı: 61 February - Şubat 2023

BBM • FEBRUARY - ŞUBAT 2023 67 an environmentally stable manner in 148 wheat cultivars with a heritability > 0.6. For 54 proteins, we detected quantitative trait loci (QTL) that exceeded the Bonferroni-corrected signifi- cance threshold and explained 17.3–84.5% of the genotypic variance. Proteins in the same family often clustered at a very close chromosomal position or the potential homeolog. Ma- jor QTLs were found for four well-known glutenin and gliadin subunits, and the QTL segregation pattern in the protein en- coding the high molecular weight glutenin subunit Dx5 could be confirmed by SDS gel-electrophoresis. For nine potential allergenic proteins, large QTLs could be identified, and their measured allele frequencies open the possibility to select for low protein abundance by markers as long as their relevance for human health has been conclusively demonstrated. A po- tential allergen was introduced in the beginning of 1980s that may be linked to the cluster of resistance genes introgressed on chromosome 2AS from Triticum ventricosum. The reported sequence information for the 54 major QTLs can be used to design efficient markers for future wheat breeding. INTRODUCTION Wheat (Triticum aestivum ssp. aestivum) is the most widely grown crop and a major component of the human diet world- wide. This staple crop is one of the most important sources of energy and on average provides 20% of the total protein and calories in hu- man nutrition. Wheat is consumed in many different forms, and each type of end-product requires a par- ticular quality based on the visco- elastic properties of the dough, which aremainly influenced by the amount and composition of gluten. Gluten accounts for approximately 80% of the total protein in the grain and can be divided into gliadins and gluten- ins. Glutenins are classified into high and lowmolecular weight subunits (HMW-GS and LMW-GS), which are encoded by the loci Glu-1 and Glu-3, respectively. Differences between allele pairs in glutenin subunits have a strong influence on the end- use quality. For example, several studies have shown that the alleles Dx5 + Dy10 (Glu-D1d) are associated with high quality, whereas Dx2 + Dy12 (Glu-D1a) lead to poor quality. Conse- quently, wheat breeders have intensively selected for specific combinations of HMW-GS since the pioneering work of Payne et al. In addition to its effect on end-product quality, gluten and non-gluten proteins, such as wheat amylase trypsin inhibitors (ATIs), are also associated with various human health disor- ders, such as celiac disease, allergic reactions, and non-celi- ac wheat sensitivity. However, targeting wheat allergens has never been a goal of breeding programs other than improving gluten quality due to its impact on end-product quality. For in- stance, the abundance of many allergenic proteins or ATIs in kalıtım derecesi > 0,6 olan 114 protein üzerinde genom ça- pında bir ilişkilendirme çalışması (GWAS) gerçekleştirdik. 54 protein için Bonferroni düzeltmeli anlamlılık eşiğini aşan ve genotipik varyansın %17,3-84,5’ini açıklayan kantitatif özellik lokusları (QTL) tespit ettik. Aynı ailedeki proteinler genellik- le çok yakın bir kromozomal konumda veya potansiyel ho- meologda kümelenmiştir. İyi bilinen dört glutenin ve gliadin alt birimi için başlıca QTL’ler bulunmuş ve yüksek moleküler ağırlıklı glutenin alt birimi Dx5’i kodlayan proteindeki QTL ay- rım modeli SDS jel-elektroforezi ile doğrulanabilmiştir. Dokuz potansiyel alerjenik protein için büyük QTL’ler tanımlanabilmiş ve ölçülen alel frekansları, insan sağlığıyla ilgileri kesin ola- rak gösterildiği sürece markörlerle düşük protein bolluğu için seçim yapma olasılığını ortaya çıkarmıştır. 1980’lerin başında, Triticum ventricosum’dan kromozom 2AS üzerine aktarılan direnç genleri kümesiyle bağlantılı olabilecek potansiyel bir alerjen ortaya çıkmıştır. Rapor edilen 54 ana QTL için dizi bilgi- leri, gelecekteki buğday ıslahı için etkili belirteçler tasarlamak için kullanılabilir. GIRIŞ Buğday (Triticum aestivum ssp. aestivum) dünya çapında en yaygın olarak yetişti- rilen üründür ve insan beslenmesinin önemli bir bileşenidir. Bu temel ürün en önemli enerji kaynaklarından bi- ridir ve ortalama olarak insan bes- lenmesindeki toplam protein ve kalorinin %20’sini sağlar. Buğday birçok farklı biçimde tüketilir ve her bir son ürün türü, esas olarak glüten miktarı ve bileşiminden etki- lenen hamurun viskoelastik özellik- lerine dayalı belirli bir kalite gerektirir. Gluten, tahıldaki toplam proteinin yakla- şık %80’ini oluşturur ve gliadinler ve glute- ninler olarak ikiye ayrılabilir. Gluteninler, sırasıyla Glu-1 ve Glu-3 lokusları tarafından kodlanan yüksek ve düşük moleküler ağırlıklı alt birimler (HMW-GS ve LMW-GS) olarak sınıflandırılır. Glutenin alt birimlerindeki alel çiftleri arasın- daki farklılıklar son kullanım kalitesi üzerinde güçlü bir et- kiye sahiptir. Örneğin, birçok çalışma Dx5 + Dy10 (Glu-D1d) alellerinin yüksek kalite ile ilişkili olduğunu, Dx2 + Dy12’nin (Glu-D1a) ise düşük kaliteye yol açtığını göstermiştir. Sonuç olarak, Payne ve arkadaşlarının öncü çalışmasından bu yana buğday ıslahçıları yoğun bir şekilde belirli HMW-GS kom- binasyonlarını seçmiştir. Son ürün kalitesi üzerindeki etki- sine ek olarak, gluten ve buğday amilaz tripsin inhibitörleri (ATI’ler) gibi gluten olmayan proteinler de çölyak hastalığı, alerjik reaksiyonlar ve çölyak dışı buğday hassasiyeti gibi çeşitli insan sağlığı bozukluklarıyla ilişkilidir. Bununla birlikte, buğday alerjenlerini hedeflemek, son ürün kalitesi üzerinde- ki etkisi nedeniyle gluten kalitesini iyileştirmek dışında hiçbir zaman ıslah programlarının bir hedefi olmamıştır. Örneğin, SPECIAL COVER • ÖZEL DOSYA