Новый аллель 5'-UTR LcyE коррелирует с повышенной экспрессией гена ликопин-ε-циклазы, определяющей поток ветви β-ε пути биосинтеза каротиноидов у кукурузы

Окраска зерна кукурузы Zea mays L. определяется содержанием и составом каротиноидов, в том числе провитамина А, являющегося продуктом ветвей β-β (β-каротин, β-криптоксантин) и β-ɛ (α-каротин) каротиногенеза. Соотношение потоков ветвей зависит от активности ликопин-ɛ-циклазы LcyE, определяющей ветвь β-ɛ. В данной работе проведен анализ аллельных вариантов гена LcyE, потенциально эффективных для повышения биосинтеза β-каротина, у 20 инбредных линий кукурузы отечественной селекции, различающихся окраской зерна. Амплифицированы и секвенированы участки 5'-UTR гена LcyE. Анализ фрагментов показал присутствие аллеля “2” у четырех линий и нового аллеля “5” у 16 линий. Охарактеризован полиморфизм нового аллеля “5” – четыре мононуклеотидных полиморфизма и две делеции. Проведенное сравнение цис-регуляторных элементов в анализируемой области 5'-UTR аллелей “2” и “5” обнаружило различие в сайтах связывания с транскрипционными факторами. Экспрессия гена LcyE определена в листьях двух линий с аллелем “2” и трех – с аллелем “5”. Показана прямая зависимость между присутствием аллеля “5” и снижением экспрессии гена: уровень транскрипции гена в случае аллеля “2” в 10–15 раз выше, чем в случае аллеля “5”. Предполагаем, что наличие в геноме кукурузы аллеля “5” гена LcyE коррелирует со снижением или подавлением экспрессии данного гена и, при стабильной активности других ферментов каротиногенеза, с окраской зерна. Использование доноров аллеля “5” в комбинации с известной темно-желтой или оранжевой окраской зерна может быть использовано в селекции кукурузы с повышенным синтезом провитамина А в зерне.