vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2022-4-132-140vir-nw-1394Research ArticleГЕНЕТИКА КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙGENETICS OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVESАнализ генетического разнообразия абрикосов из Дагестана по SSR-маркерамGenetic diversity analysis of apricots from Dagestan using SSR markershttps://orcid.org/0000-0002-6725-4086АнатовД. М.AnatovD. M.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, 

367000 Махачкала, ул. М. Гаджиева, 45

Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher, 

45 M. Gadgieva St., Makhachkala 367000

djalal@list.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0355-8395СупрунИ. И.SuprunI. I.

кандидат биологических наук, заведующий центром, 

350901 Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39

Cand. Sci. (Biology), Head of a Center,

39 40 let Pobedy St., Krasnodar 350901

supruni@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6251-300XСтепановИ. В.StepanovI. V.

младший научный сотрудник, 

350901 Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39

Associate Researcher,

39 40 let Pobedy St., Krasnodar 350901

ivstepanof@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-2092-7757ТокмаковС. В.TokmakovS. V.

кандидат биологических наук, заведующий лабораторией, 

350901 Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39

Cand. Sci. (Biology), Head of a Laboratory,

39 40 let Pobedy St., Krasnodar 350901

ad-a-m@mail.ruПрикаспийский институт биологических ресурсов – обособленное подразделение Дагестанского федерального исследовательского центра Российской академии наукРоссияCaspian Institute of Bioresources, Dagestan Federal Scientific Center, Russian Academy of SciencesRussian FederationСеверо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделияРоссияNorth Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-makingRussian Federation2022201220221834132140Copyright © Анатов Д.М., Супрун И.И., Степанов И.В., Токмаков С.В., 20222022Анатов Д.М., Супрун И.И., Степанов И.В., Токмаков С.В.Anatov D.M., Suprun I.I., Stepanov I.V., Tokmakov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/1394Актуальность

Актуальность. В настоящей работе представлены результаты изучения генетической структуры сортов абрикоса дагестанского происхождения с помощью метода SSR-генотипирования. Ценность исследования обусловлена малоизученностью генофонда абрикоса Дагестана на генетическом уровне. В этой связи оценка генетического разнообразия дагестанского абрикоса с последующим анализом генетической структуры представляет теоретический и практический интерес.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследовании проанализировано 27 образцов абрикоса дагестанского происхождения: 9 современных сортов и гибридов, 15 семенных отборов и стародавних сортов, а также 3 дикие формы. Для анализа генетического разнообразия использовали 8 SSR-маркеров: H1-3, A1-91, H2-79, H1-26-2, H2-16, A1-17, RPPG1-032, RPPG3-026.

Результаты

Результаты. Методами UPGMA и NJ при построении дендрограмм была установлена генетическая близость сортов абрикоса дагестанского происхождения, подтвержденная низким уровнем достоверности кластеров. При сопоставлении результатов, полученных на основе байесовского анализа и метода K-средних в программах Structure и Statistica, установлена тенденция к обособлению сортов гибридного происхождения (получены от свободного опыления интродуцированных сортов) от сортов из местных отборов. Это обособление имеет частичный характер, что связано, очевидно, с постоянным процессом интеграции новых генотипов абрикоса в местный генофонд и его обогащением новыми аллелями на генетическом уровне.

Заключение

Заключение. Современный сортимент абрикоса в Дагестане сложился при участии как местного автохтонного генофонда, так и среднеазиатских и европейских сортов, интродуцированных в данную местность. Полученные сведения позволят обогатить знания о генетическом разнообразии сортов абрикоса Дагестана и послужат основой для последующего изучения флорогенетических связей Северного Кавказа с другими регионами. 

Background

Background. This publication presents the results of a study into the genetic structure of apricot genotypes from Dagestan using the SSR genotyping technique. The importance of the study is seen in the still underexplored gene pool of Dagestani apricot at the genetic level. With this in view, an assessment of the Dagestani apricot genetic diversity, followed by an analysis of its genetic structure, is of theoretical and practical interest.

Materials and methods

Materials and methods. The study included 27 apricot genotypes of Dagestani origin: 9 advanced contemporary cultivars and hybrids, 15 seed selections and landraces, and 3 wild forms. Eight SSR markers were used for the genetic diversity analysis: H1-3, A1-91, H2-79, H1-26-2, H2-16, A1-17, RPPG1-032, and RPPG3-026.

Results

Results. The UPGMA and NJ dendrogram construction techniques revealed the genetic similarity among the Dagestani apricots, confirmed by a low level of cluster significance. The tendency towards setting apart the genotypes of hybrid origin (obtained from free pollination of introduced cultivars) from the locally selected cultivars was observed by comparing the results of Bayesian analysis and the K-means approach using the Structure and Statistica software. Such isolation is partial, being obviously affected by constant integration of new apricot genotypes into the local gene pool and its enrichment with new alleles at the genetic level.

Conclusion

Conclusion. The contemporary assortment of apricots in Dagestan was formed on the basis of both the local autochthonous gene pool and Central Asian and European cultivars introduced into this area. The obtained data will enrich the knowledge about the genetic diversity of apricots in Dagestan and serve as the platform for further studies into the florigenetic links of the North Caucasus with other regions. 

Prunus armeniaca L.генетический полиморфизмSSR-маркерыПЦРPrunus armeniaca L.genetic polymorphismSSR markersPCRРабота выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 19-016-00133А.This study was financially supported by the Russian Foundation for Basic Research, Grant No. 19-016-00133A.ReferencesАнатов Д.М. Фенетический анализ природных популяций абрикоса Горного Дагестана по признакам эндокарпия (косточки). Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(1):89-94. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-1-89-94Anatov D.M. Phenetic analysis of natural apricot populations in the Mountainous Dagestan for endocarp (stone) features. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2019;180(1):89-94. [in Russian]. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-1-89-94Aranzana M.J., Garcia-Màs J., Carbó J., Arús P. Development and variability analysis of microsatellite markers in peach. Plant Breeding. 2002;121(1):87-92. DOI: 10.1046/j.1439-0523.2002.00656.xAranzana M.J., Garcia-Màs J., Carbó J., Arús P. Development and variability analysis of microsatellite markers in peach. Plant Breeding. 2002;121(1):87-92. DOI: 10.1046/j.1439-0523.2002.00656.xАсадулаев З.М., Анатов Д.М., Османов Р.М. Абрикос в Дагестане. Махачкала; 2020.Asadulaev Z.M., Anatov D.M., Osmanov R.M. Apricot in Dagestan (Abrikos v Dagestane). Makhachkala; 2020. [in Russian].Bailey C.H., Hough L.F. Apricots. In: J. Janick, J.N. Moore (eds). Advances in Fruit Breeding. West Lafayette, IN: Purdue University Press; 1975. p.367-383.Bailey C.H., Hough L.F. Apricots. In: J. Janick, J.N. Moore (eds). Advances in Fruit Breeding. West Lafayette, IN: Purdue University Press; 1975. p.367-383.Bourguiba H., Scotti I., Sauvage C., Zhebentyayeva T., Ledbetter C., Krška B. et al. Genetic structure of a worldwide germplasm collection of Prunus armeniaca L. reveals three major diffusion routes for varieties coming from the species’ center of origin. Frontiers in Plant Science. 2020;11:638. DOI: 10.3389/fpls.2020.00638Bourguiba H., Scotti I., Sauvage C., Zhebentyayeva T., Ledbetter C., Krška B. et al. Genetic structure of a worldwide germplasm collection of Prunus armeniaca L. reveals three major diffusion routes for varieties coming from the species’ center of origin. Frontiers in Plant Science. 2020;11:638. DOI: 10.3389/fpls.2020.00638Cipriani G., Lot G., Huang W.G., Marrazzo M.T., Peterlunger E., Testolin R. AC/GT and AG/CT microsatellite repeats in peach [Prunus persica (L.) Batsch] isolation, characterization and cross-species amplification in Prunus. Theoretical and Applied Genetics. 1999;99(1):65-72. DOI: 10.1007/s001220051209Cipriani G., Lot G., Huang W.G., Marrazzo M.T., Peterlunger E., Testolin R. AC/GT and AG/CT microsatellite repeats in peach [Prunus persica (L.) Batsch] isolation, characterization and cross-species amplification in Prunus. Theoretical and Applied Genetics. 1999;99(1):65-72. DOI: 10.1007/s001220051209Dettori M.T., Micali S., Giovinazzi J., Scalabrin S., Verde I., Cipriani G. Mining microsatellites in the peach genome: development of new long core SSR markers for genetic analyses in five Prunus species. SpringerPlus. 2015;4:337. DOI: 10.1186/s40064-015-1098-0Dettori M.T., Micali S., Giovinazzi J., Scalabrin S., Verde I., Cipriani G. Mining microsatellites in the peach genome: development of new long core SSR markers for genetic analyses in five Prunus species. SpringerPlus. 2015;4:337. DOI: 10.1186/s40064-015-1098-0Faust M., Suranyi D., Nyujto F. Origin and dissemination of apricot. Horticultural Reviews. 1998;22:225-266. Hormaza J.I. Molecular characterization and similarity relationships among apricot (Prunus armeniaca L.) genotypes using simple sequence repeats. Theoretical and Applied Genetics. 2002;104(2-3):321-328. DOI: 10.1007/s001220100684Faust M., Suranyi D., Nyujto F. Origin and dissemination of apricot. Horticultural Reviews. 1998;22:225-266. Hormaza J.I. Molecular characterization and similarity relationships among apricot (Prunus armeniaca L.) genotypes using simple sequence repeats. Theoretical and Applied Genetics. 2002;104(2-3):321-328. DOI: 10.1007/s001220100684Костина К.Ф. Применение ботанико-географического метода в классификации абрикоса. В кн.: 150 лет Государственному Никитскому ботаническому саду. 1812–1962 : сборник научных трудов. Т. 37. Москва: Колос; 1964. С.170-183.Kostina K.F. Application of the botanico-geographic method to the classification of apricot (Primeneniye botaniko-geograficheskogo metoda v klassifikatsii abrikosa). In: 150 years to the Nikita State Botanical Gardens. 1812–1962: collection of scientific papers. Vol. 37 (150 let Gosudarstvennomu Nikitskomu botanicheskomu sadu. 1812– 1962: sbornik nauchnykh trudov. T. 37). Moscow: Kolos; 1964. p.170-183. [in Russian].Костина К.Ф. Абрикос. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1936; Приложение 83: 290 с..Kostina K.F. Apricot. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding, 1936; Suppl 83:290 p. [in Russian].Krichen L., Audergon J.M., Trifi-Farah N. Assessing the genetic diversity and population structure of Tunisian apricot germplasm. Scientia Horticulturae. 2014;172(5):86-100. DOI: 10.1016/j.scienta.2014.03.038Krichen L., Audergon J.M., Trifi-Farah N. Assessing the genetic diversity and population structure of Tunisian apricot germplasm. Scientia Horticulturae. 2014;172(5):86-100. DOI: 10.1016/j.scienta.2014.03.038Layne R.E.C., Bailey C.H., Hough L.F. Apricots. In: J. Janick, J. Moore (eds). Fruit Breeding, Vol. 1: Tree and Tropical Fruits. New York, NY: John Wiley & Sons, Inc.: 1996. p.79-111.Layne R.E.C., Bailey C.H., Hough L.F. Apricots. In: J. Janick, J. Moore (eds). Fruit Breeding, Vol. 1: Tree and Tropical Fruits. New York, NY: John Wiley & Sons, Inc.: 1996. p.79-111.Lopes M.S., Sefc K.M., Laimer M. Da Câmara Machado A. Identification of microsatellite loci in apricot. Molecular Ecology Notes. 2002;2(1):24-26. DOI: 10.1046/j.1471-8286.2002.00132.xLopes M.S., Sefc K.M., Laimer M. Da Câmara Machado A. Identification of microsatellite loci in apricot. Molecular Ecology Notes. 2002;2(1):24-26. DOI: 10.1046/j.1471-8286.2002.00132.xMaghuly F., Fernandez E.B., Ruthner Sz. Pedryc A., Laimer M. Microsatellite variability in apricots (Prunus armeniaca L.) reflects their geographic origin and breeding history. Tree Genetics and Genomes. 2005;1(4):151-165. DOI: 10.1007/s11295-005-0018-9Maghuly F., Fernandez E.B., Ruthner Sz. Pedryc A., Laimer M. Microsatellite variability in apricots (Prunus armeniaca L.) reflects their geographic origin and breeding history. Tree Genetics and Genomes. 2005;1(4):151-165. DOI: 10.1007/s11295-005-0018-9Mehlenbacher S.A., Cociu V., Hough L.F. Apricots (Prunus). In: J.N. Moore, J.R. Ballington (eds). Acta Hotticulturae. Vol. 290. Genetic Resources of Temperate Fruit and Nut Crops. 1991. p.63-109. DOI: 10.17660/ActaHortic.1991.290.3Mehlenbacher S.A., Cociu V., Hough L.F. Apricots (Prunus). In: J.N. Moore, J.R. Ballington (eds). Acta Hotticulturae. Vol. 290. Genetic Resources of Temperate Fruit and Nut Crops. 1991. p.63-109. DOI: 10.17660/ActaHortic.1991.290.3Messina R., Lain O., Marrazzo M.T. Cipriani G., Testolin R. New set of microsatellite loci isolated in apricot. Molecular Ecology Notes. 2004;4(3):432-434. DOI: 10.1111/j.1471-8286.2004.00674.xMessina R., Lain O., Marrazzo M.T. Cipriani G., Testolin R. New set of microsatellite loci isolated in apricot. Molecular Ecology Notes. 2004;4(3):432-434. DOI: 10.1111/j.1471-8286.2004.00674.xMurray M.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Research. 1980;8(19):4321- 4325. DOI: 10.1093/nar/8.19.4321Murray M.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Research. 1980;8(19):4321- 4325. DOI: 10.1093/nar/8.19.4321Pedryc A., Herman R., Halász J., Gutermuth A., Hegedus A. Apricot breeding – aims and results: ‘GNT – 5/47’ hybrid. Hungarian Agricultural Research. 2009; 2:16-18.Pedryc A., Herman R., Halász J., Gutermuth A., Hegedus A. Apricot breeding – aims and results: ‘GNT – 5/47’ hybrid. Hungarian Agricultural Research. 2009; 2:16-18.Raji R., Jannatizadeh A., Fattahi R., Esfahlani M.A. Investigation of variability of apricot (Prunus armeniaca L.) using morphological traits and microsatellite markers. Scientia Horticulturae. 2014;176:225-231. DOI: 10.1016/j.scienta.2014.06.033Raji R., Jannatizadeh A., Fattahi R., Esfahlani M.A. Investigation of variability of apricot (Prunus armeniaca L.) using morphological traits and microsatellite markers. Scientia Horticulturae. 2014;176:225-231. DOI: 10.1016/j.scienta.2014.06.033Romero C., Pedryc A., Muñoz V. Llacer G., Badenes M.L. Genetic diversity of different apricot geographical groups determined by SSR markers. Genome. 2003;46(2):244-252. DOI: 10.1139/g02-128Romero C., Pedryc A., Muñoz V. Llacer G., Badenes M.L. Genetic diversity of different apricot geographical groups determined by SSR markers. Genome. 2003;46(2):244-252. DOI: 10.1139/g02-128Sánchez-Pérez R., Ruiz D., Dicenta F. Egea J., Martínez-Gómez P. Application of simple sequence repeat (SSR) markers in apricot breeding: molecular characterization, protection, and genetic relationships. Scientia Horticulturae. 2005;103(3):305-315. DOI: 10.1016/j.scienta.2004.06.009Sánchez-Pérez R., Ruiz D., Dicenta F. Egea J., Martínez-Gómez P. Application of simple sequence repeat (SSR) markers in apricot breeding: molecular characterization, protection, and genetic relationships. Scientia Horticulturae. 2005;103(3):305-315. DOI: 10.1016/j.scienta.2004.06.009Степанов И.В., Супрун И.И., Анатов Д.М., Лободина Е.В., Османов Р.М. SSR-анализ некоторых сортов абрикоса (Prunus armeniaca L.) дагестанской эколого-географической подгруппы. Садоводство и виноградарство. 2019;(4):16-20. DOI: 10.31676/0235-2591-2019-4-16-20Stepanov I.V., Suprun I.I., Anatov D.M., Lobodina E.V., Osmanov R.M. SSR-analysis of some apricot varieties (Prunus armeniaca L.) of the Dagestan eco-geographical subgroup. Horticulture and Viticulture. 2019;(4):16-20. [in Russian]. DOI: 10.31676/0235-2591-2019-4-16-20Testolin R., Marrazzo M.T., Cipriani G. Quarta R., Verde I., Dettori M.T. et al. Microsatellite DNA in peach (Prunus persica (L.) Batsch) and its use in fingerprinting and testing the genetic origin of cultivars. Genome. 2000;43(3):512-520. DOI: 10.1139/g00-010Testolin R., Marrazzo M.T., Cipriani G. Quarta R., Verde I., Dettori M.T. et al. Microsatellite DNA in peach (Prunus persica (L.) Batsch) and its use in fingerprinting and testing the genetic origin of cultivars. Genome. 2000;43(3):512-520. DOI: 10.1139/g00-010Вавилов Н.И. Дикие родичи плодовых деревьев азиатской части СССР и Кавказа и проблема происхождения плодовых деревьев. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1931;26:85-107.Vavilov N.I. Wild relatives of fruit trees in the Asian part of the USSR and the Caucasus and the problem of the origin of fruit trees (Dikiye rodichi plodovykh derevyev aziatskoy chasti SSSR i Kavkaza i problema proiskhozhdeniya plodovykh derevyev). Bulletin of Applied Botany, of Genetics and Plant Breeding. 1931;26:85-107. [in Russian].Wang Z., Liu H., Liu J., Li Y., Wu R., Pang X. Mining new microsatellite markers for Siberian apricot (Prunus sibirica L.) from SSR-enriched genomic library. Scientia Horticulturae. 2014;166:65-69. DOI: 10.1016/j.scienta.2013.12.004Wang Z., Liu H., Liu J., Li Y., Wu R., Pang X. Mining new microsatellite markers for Siberian apricot (Prunus sibirica L.) from SSR-enriched genomic library. Scientia Horticulturae. 2014;166:65-69. DOI: 10.1016/j.scienta.2013.12.004Yilmaz K.U., Paydas S.¸ Dogan S., Kafkas S. Genetic diversity analysis based on ISSR, RAPD and SSR among Turkish apricot germplasms in Iran Caucasian eco-geographical group. Scientia Horticulturae. 2012;138:138-143. DOI: 10.1016/j.scienta.2012.02.017Yilmaz K.U., Paydas S.¸ Dogan S., Kafkas S. Genetic diversity analysis based on ISSR, RAPD and SSR among Turkish apricot germplasms in Iran Caucasian eco-geographical group. Scientia Horticulturae. 2012;138:138-143. DOI: 10.1016/j.scienta.2012.02.017Zhebentyayeva T.N., Reighard G.L., Gorina V.M., Abbott A.G. Simple sequence repeat (SSR) analysis for assessment of genetic similarity in apricot germplasm. Theoretical and Applied Genetics. 2003;106(3):435-444. DOI: 10.1007/s00122-002-1069-zZhebentyayeva T.N., Reighard G.L., Gorina V.M., Abbott A.G. Simple sequence repeat (SSR) analysis for assessment of genetic similarity in apricot germplasm. Theoretical and Applied Genetics. 2003;106(3):435-444. DOI: 10.1007/s00122-002-1069-z

The authors declare that there are no conflicts of interest present.