vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2018-3-224-234vir-nw-297Research ArticleИДЕНТИФИКАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПРИКЛАДНЫХ ПРОБЛЕМIDENTIFICATION OF THE DIVERSITY OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVES FOR SOLVING FUNDAMENTAL AND APPLIED PROBLEMSПолиморфизм микросателлитных локусов в коллекции винограда дагестанского филиала ВИРPolymorphism of microsattelite loci within the grape germplasm collection maintained at the Dagestan Experiment Station of VIRАгахановМ. М.AgakhanovM. M.

190000 Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, д. 42, 44

42, 44, Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg, 190000

ВолковВ. А.VolkovV. A.

190000 Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, д. 42, 44

42, 44, Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg, 190000

УльяничП. С.UlianichP. S.

190000 Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, д. 42, 44

42, 44, Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg, 190000

АбдуллаевК. М.AbdullaevK. M.

368612, Республика Дагестан, Дербентский район, с. Вавилово

42, 44, Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg, 190000

КислинЕ. Н.KislinE. N.

190000 Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, д. 42, 44

42, 44, Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg, 190000

kislin@yandex.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова, Филиал Дагестанская опытная станция ВИРРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation2018110120191793224234Copyright © Агаханов М.М., Волков В.А., Ульянич П.С., Абдуллаев К.М., Кислин Е.Н., 20192019Агаханов М.М., Волков В.А., Ульянич П.С., Абдуллаев К.М., Кислин Е.Н.Agakhanov M.M., Volkov V.A., Ulianich P.S., Abdullaev K.M., Kislin E.N.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/297Актуальность

Актуальность. В ампелографической коллекции на филиале Дагестанская опытная станция ВИР (ДОС ВИР) сохраняются образцы 320 сортов культурного и 25 экотипов дикорастущего винограда, разнообразные по происхождению и морфологическим признакам. Как и для любой коллекции генетических ресурсов, вопрос генетической паспортизации образцов винограда является весьма актуальным. Геном Vitis vinifera L. содержит множество полиморфных микросателлитных локусов, аллельное разнообразие которых может быть использовано для выявления генетической структуры коллекции, а также идентификации дублетов. В задачу настоящего исследования входило оценить уровень полиморфизма четырех микросателлитных локусов, ранее рекомендованных для целей сортовой идентификации у винограда, на материале ампелографической коллекции (ДОС ВИР).

Материалы и методы

Материалы и методы. Анализ микросателлитных локусов проводился на основе ПЦР с опубликованными праймерами, размеры амплифицированных аллелей оценивали с использованием генетического анализатора НАНОФОР 05 (ИАП РАН, Россия). Результаты анализа обрабатывали с использованием программы Structure 2.3.4. Основные показатели полиморфизма локусов (коэффициент информативности PIC, гетерозиготность) определяли с использованием программы GenAlEx 6.2.

Результаты и заключение

Результаты и заключение. По результатам анализа полиморфизма четырех микросателлитных локусов VVS2, VVMD27, VVMD31, VVMD28, у 221 образца винограда коллекции ДОС ВИР отмечен высокий уровень гетерозиготности изученных локусов (0,50-0,83), число выявленных аллелей варьировало от 17 до 19, суммарно было выявлено 70 аллелей. Не удалось установить связь между комбинацией аллелей четырех микросателлитных локусов и принадлежностью образца к какой-либо эколого-географической группе или группе сортов. Для выявления генетической структуры коллекции необходимо вовлечение в анализ большего числа микросателлитных локусов.

Background

Background. Ampelographical collection of the VIR experiment station in Dagestan comprises 320 accessions of grape cultivars and 25 ecotypes of wild grape species, that are highly polymorphic in their morphological traits. As for any other large germplasm collections, the problem of genetic identification of the accessions and their originality is critical for the ampelographical collection. Genome of Vitis vinifera L. contains many polymorphic microsatellite loci, their allele diversity could be used to reveal the genetic structure of the ex situ collection as well as for the identification of duplicates. The task of the study was to estimate the level of polymorphism of four microsatellite loci that were previously recommended for the genotyping purposes in grape. The grape collection of Dagestan experiment station of VIR was investigated.

Materials and methods

Materials and methods. The analysis of microsatellite loci was based on PCR with the primers that were published previously. The size of alleles was estimated with Nanophor 05 sequencer (Syntol, Moscow). The results of the collection screening with the microsatellite markers were analyzed with Structure 2.3.4 software. The main characteristics of microsatellite loci (Polymorphic Information Content, heterozygosity) were determined using GenAlEx 6.2 program.

Results and conclusion

Results and conclusion. The high level of polymorphism of the microsatellite loci VVS2, VVMD27, VVMD31, VVMD28 were detected when studying 221 accessions of the grape collection at the Dagestan experiment station. Heterozygosity of the loci was 0,50-0,83, the number of alleles per locus varied between 17 and 19, in total 70 alleles was detected. No relationship was detected between the allele combinations of accessions and their eco-geographical origin or any particular cultivar group. To reveal the genetic structure of the grape germplasm collection the larger number of SSR loci should be involved.

генетические ресурсы растенийвиноградex situ коллекциигенетическая структура коллекциимикросателлитные маркерыplant genetic resourcesgrapeex situ collectionsgenetic structuremicrosatellite markersГосударственное задание согласно тематическому плану ВИР по теме № 0662-2018-0012 «Создание теории и методологии оценки генетического разнообразия генетической стабильности и генетической уязвимости сохраняемых в ex situ коллекциях и произрастающих in situ видов, сортов и популяций культурных растений и их диких родичей», номер государственной регистрации ЕГИСУ НИОКР АААА-А16-116040710364-9ReferencesAkkaya M. S., Bhagwat A. A., Cregan P. B. Length polymorphisms of simple sequence repeat DNA in soybean // Genetics, 1992, vol. 132. pp. 1131-1139.Akkaya M. S., Bhagwat A. A., Cregan P. B. Length polymorphisms of simple sequence repeat DNA in soybean // Genetics, 1992, vol. 132. pp. 1131-1139.Азизян Э. Г.,Мкртчан Ш. М. Мсхали // Ампелография СССР. М., 1954. Т. 4 : Частная ампелография. Стандартные и перспективные сорта винограда. С. 118-127.Azizian E. G., Mkrtchan Sh. M. Mskhali // Ampelografiya SSSR (Ampelography of the USSR). Moscow, 1954, vol. 4 : Chastnaya ampelografiya. Standartny'e i perspektivny'e sorta vinograda [Private ampelography. Standard and perspective grape varieties], pp. 118-127.Bowers J. E., Dangl G. S., Meredith C. P. Development and characterization of additional microsatellite DNA markers for grape //American Journal of Enology and Viticulture, 1999, vol. 50, no. 3. pp. 243 - 246.Bowers J. E., Dangl G. S., Meredith C. P. Development and characterization of additional microsatellite DNA markers for grape //American Journal of Enology and Viticulture, 1999, vol. 50, no. 3. pp. 243 - 246.Dokupilova I., Stu^ka E., Mihalik D. Characterization of vine varieties by SSR markers // Acta Chimica Slovaca, 2013, vol. 6, no. 2, pp. 227-234.Dokupilova I., Sturdika E., Mihalik D. Characterization of vine varieties by SSR markers // Acta Chimica Slovaca, 2013, vol. 6, no. 2, pp. 227-234.Evanno G., RegnautS., Goudet J. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study // Mol. Ecol., 2005, vol. 14. pp. 2611-2620.Evanno G., Regnaut S., Goudet J. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study // Mol. Ecol., 2005, vol. 14. pp. 2611-2620.Guidelines for DNA-Profiling: Molecular Marker Selection and Database Construction (“BMT Guidelines”) UPOV/INF/17/1. http://www.upov.int/en/publications/information_documents_index.htmGuidelines for DNA-Profiling: Molecular Marker Selection and Database Construction (“BMT Guidelines”) UPOV/INF/17/1. http://www.upov.int/en/publications/information_documents_index.htmКац Я. Ф. Тайфи розовый // Ампелография СССР. М., 1955. Т. 5 : Частная ампелография. Стандартные и перспективные сорта винограда. С. 414-422.Kats Ya. F. Tayfi rozovyy // Ampelografiya SSSR (Ampelography of the USSR). Moscow, 1955, vol. 5 : Chastnaya ampelografiya. Standartny'e i perspektivny'e sorta vinograda [Private ampelography. Standard and perspective grape varieties], pp. 414-422 [in Russian]Кислин Е. Н., Носульчак В. А., Дзюбенко Н. И. Ампелографическая коллекция ВИР им. Н. И Вавилова. Прошлое, настоящее и будущее // Магарач. Виноградарство и виноделие. 2015. № 3. С. 14-16.Kislin E. N., Nosulchak V. A., Dzyubenko N. I. Ampelographic collection of the Vavilov Institute: past, present and future // Magarach. Viticulture and Winemaking. 2015, no. 3, pp. 14-16 [in Russian]Labra M., Moriondo G., Schneider A., Grassi F., Failla O., Scienza A., Sala F. Biodiversity of grapevines (Vitis vinifera L.) grown in the Aosta Valley // Vitis, 2002, vol. 41 (2), pp. 89-92.Labra M., Moriondo G., Schneider A., Grassi F., Failla O., Scienza A., Sala F. Biodiversity of grapevines (Vitis vinifera L.) grown in the Aosta Valley // Vitis, 2002, vol. 41 (2), pp. 89-92.Moreno-Sanz P., Loureiro M. D., Suarez B. Microsatellite characterization of grapevine (Vitis vinifera L.) genetic diversity in Asturias (Northern Spain) // Sci. Hortic., 2011, vol. 129, pp. 433-440.Moreno-Sanz P., Loureiro M. D., Suarez B. Microsatellite characterization of grapevine (Vitis vinifera L.) genetic diversity in Asturias (Northern Spain) // Sci. Hortic., 2011, vol. 129, pp. 433-440.Негруль А. М. Мускат александрийский // Ампелография СССР. М. 1954. Т. 4 : Частная ампелография. Стандартные и перспективные сорта винограда. С. 149-167.Negrul' A. M. Muskat aleksandriyskiy // Ampelografiya SSSR (Ampelography of the USSR). Moscow, 1954, vol. 4 : Chastnaya ampelografiya. Standartny'e i perspektivny'e sorta vinograda [Private ampelography. Standard and perspective grape varieties], pp. 149-167 [in Russian]Негруль А. М. Происхождение культурного винограда и его классификация // Ампелография СССР. 1946. Т. 1 : Общая ампелография. С. 159-21.Negrul' A. M. Proiskhozhdenie kulturnogo vinograda i ego klassifikatsiya [Negrul A. M. Origin of cultivated grapevines and their classification] // Ampelografiya SSSR (Ampelography in the USSR). Moscow, 1946, vol. 1 : Obshchaya ampelografiya (General ampelography), pp. 159-216 [in Russian]Peakall R. O. D., Smouse P. E. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research // Molecular ecology notes. 2006, vol. 6, no. 1, pp. 288-295.Peakall R. O. D., Smouse P. E. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research // Molecular ecology notes. 2006, vol. 6, no. 1, pp. 288-295.Powell W., Machray G. C., Provan J. Polymorphism revealed by simple sequence repeats // Trends Plant. Sci., 1996, vol. 1, pp. 215-221.Powell W., Machray G. C., Provan J. Polymorphism revealed by simple sequence repeats // Trends Plant. Sci., 1996, vol. 1, pp. 215-221.Pritchard J. K. Inference of population structure using multilocus genotype data // Genetics. 2000, vol. 155, pp. 945-959.Pritchard J. K. Inference of population structure using multilocus genotype data // Genetics. 2000, vol. 155, pp. 945-959.Rahimah A. B. et all. Freeze-drying of oil palm (Elaeis guineensis) leaf and its effect on the quality of extractable DNA // J. Oil Palm Res., 2006, vol. 18., pp. 296-304.Rahimah A. B. et all. Freeze-drying of oil palm (Elaeis guineensis) leaf and its effect on the quality of extractable DNA // J. Oil Palm Res., 2006, vol. 18., pp. 296-304.Roder M. S., Plaschke J., Konig S. U., Borner A., SorrellsM. E., Tanksley S. D., GanalM. W. Abundance, variability and chromosome location of microsatellites in wheat // Mol. Gen. Genet., 1995, vol. 246, pp. 327-333.Roder M. S., Plaschke J., Konig S. U., Borner A., SorrellsM. E., Tanksley S. D., GanalM. W. Abundance, variability and chromosome location of microsatellites in wheat // Mol. Gen. Genet., 1995, vol. 246, pp. 327-333.Сесиашвили А. Л., Табидзе Д. И. Мцване кахетинский // Ампелография СССР. М., 1954. Т. 4 : Частная ампелография. Стандартные и перспективные сорта винограда. С. 302-317.Sesiashvili A. L., Tabidze D. I. Mczvane kaxetinskij // Ampelografiya SSSR (Ampelography of the USSR). Moscow, 1954, vol. 4 : Chastnaya ampelografiya. Standartny'e i perspektivny'e sorta vinograda [Private ampelography. Standard and perspective grape varieties], pp. 302-317 [in Russian]Thomas M. R., Matsumoto S., Cain P., Scott N. S. Repetitive DNA of grapevine: classes present and sequences suitable for cultivar identification // Theoretical and Applied Genetics, 1993a, vol. 86, pp. 173-180.Thomas M. R., Matsumoto S., Cain P., Scott N. S. Repetitive DNA of grapevine: classes present and sequences suitable for cultivar identification // Theoretical and Applied Genetics, 1993a, vol. 86, pp. 173-180.Thomas M. R., Scott N. S. Microsatellite repeats in grapevine reveal DNA polymorphisms when analysed as sequence-tagged sites (STSs) // Theoretical and Applied Genetics, 1993b, vol. 86, no. 8, pp. 985-990.Thomas M. R., Scott N. S. Microsatellite repeats in grapevine reveal DNA polymorphisms when analysed as sequence-tagged sites (STSs) // Theoretical and Applied Genetics, 1993b, vol. 86, no. 8, pp. 985-990.Troggio M. et all. A dense single-nucleotide polymorphism based genetic linkage map of grapevine Vitis vinifera L. anchoring Pinot Noir bacterial artificial chromosome contig // Genetics, 2007, vol. 176, pp. 2637-2650.Troggio M. et all. A dense single-nucleotide polymorphism based genetic linkage map of grapevine Vitis vinifera L. anchoring Pinot Noir bacterial artificial chromosome contig // Genetics, 2007, vol. 176, pp. 2637-2650.Трошин Л. П., Радчевский П. П., Симонова Н. Л. Новации виноградарства России. 11. Характеристики перспективных сортов винограда // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2010. № 55. С. 222-227.Troshin L. P., Radchevskiy P. P., Simonova N. L. Innovations of wine growing in Russia. 11. The characteristics of perspective sorts of grapes // Polythematic online scientific journal of Kuban State Agrarian University. 2010, no. 55, pp. 222-227 [in Russian]

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