Генетическое разнообразие алжирской популяции арахиса, изученной с использованием морфологических маркеров и запасных белков семян

Актуальность. Арахис – одна из важнейших масличных культур, пригодных для возделывания в тропических зонах мира. Несмотря на его хозяйственную ценность, были предприняты лишь редкие попытки изучить и оценить морфогенетическое разнообразие Arachis hypogaea L., особенно в странах Восточной Африки. Основная цель настоящего морфологического исследования – изучить потенциал данного вида как источника ценных генов для улучшения культурных форм арахиса. До сегодняшнего дня в Алжире не проводились исследования по выявлению характеристик местных сортов арахиса.

Материалы и методы. Тридцать образцов арахиса собрали в четырех основных районах его производства в Алжире. Генетическая характеристика с использованием 15 агрономических и 25 морфологических признаков показала высокий уровень разнообразия среди образцов. Для выяснения генетической взаимосвязи между образцами арахиса провели кластерный анализ и анализ главных компонент.

Результаты и обсуждение. Показано, что размер листочков (длина и ширина), форма и размер семян, содержание масла и характер ветвления были основными признаками, позволяющими различить отобранные образцы Arachis hypogaea L. В дополнение к этому, массы 10 бобов и 100 семян были наиболее изменчивыми характеристиками и имели CV 42,53% и 40,12% соответственно. Был проведен анализ запасных белков семян. Все они были разделены с использованием метода SDS-PAGE, который выявил тридцать полос. Последние были использованы для создания матрицы и кластерного анализа методом UPGMA и продемонстрировали различия образцов арахиса по составу запасных белков. Наблюдаемое фенотипическое разнообразие согласуется с разнообразием профиля запасных белков, и группы образцов в сходных кластерах принадлежали двум подвидам A. hypogaea. Результаты данного исследования показывают, что морфологические признаки и запасные белки семян могут быть полезны для изучения разнообразия образцов арахиса.

1. Chevalier A. Monographie de l’Arachide (Suite). Revue de botanique appliquée et d’agriculture coloniale. 1934;14(156):565-632. [in French] DOI: 10.3406/jatba.1934.5400

2. Chowdhury F.N., Hossain D., Hosen M., Rahman S. Comparative study on chemical composition of five varieties of groundnut (Arachis hypogaea). World Journal of Agricultural Sciences. 2015;11(5):247-254. DOI: 10.5829/idosi.wjas.2015.11.5.1864

3. Descriptors for Groundnut. Rome: IBPGR; Patancheru: ICRISAT; 1992.

4. FAOSTAT. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Food and agriculture data. FAO; 2020. Available from: http://faostat.fao.org/ [accessed Oct. 08, 2020].

5. Giuffrè A.M., Tellah S., Capocasale M., Zappia C., Latati M., Badiani M. et al. Seed oil from ten Algerian peanut landraces for edible use and biodiesel production. Journal of Oleo Science. 2016;65(1):9-20. DOI: 10.5650/jos.ess15199

6. Idi Garba N.M., Bakasso Y., Atta S., Mamane M.I., Adamou M., Hamidou F. et al. Evaluation of agro-morphological diversity of ground nut (Arachis hypogaea L.) in Niger. African Journal of Agricultural Research. 2015;10(5):334-344. DOI: 10.5897/AJAR2013.8364

7. Jamalomidi M., Gholami, M., Fatemeh J. Seed storage protein electrophoresis for identification of some groundnut (Arachis hypogaea L.) cultivars. International Research Journal of Applied and Basic Sciences. 2015;9(10):1718-1721.

8. Katzamanidis S.T., Stavropoulos N., Ipsilandis C.G. Classification and e valuation of Greek groundnut (Arachis hypogaea L.) using 17 main agronomic and quality traits. Pakistan Journal of Biological Science. 2006;9(6):1021-1027. DOI: 10.3923/pjbs.2006.1021.1027

9. Konlan S., Sarkodie-Addo J., Asare E., Kombiok M.J. Groundnut (Arachis hypogaea L.) varietal response to spacing in the Guinea Savanna agro-ecological zone of Ghana: Nodu lation and nitrogen fixation. Agriculture and Biology Journal of North America. 2013;4(3):324-335. DOI: 0.5251/abjna.2013.4.3.324.335

10. Krapovickas A., Gregory W.C. Taxonomía del género Arachis (Leguminosae). Bonplandia. 1994;8:1-186. [in Spanish]

11. Kushwah A., Gupta S., Sharma S.R., Kaur K. Study on genetic diversity in groundnut (study on genetic diversity in groundnut (Arachis hypogaea L.) using morphological markers. Supplement on Genetics and Plant Breeding. 2016;11(4):3105-3109.

12. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970;227(5259):680-685. DOI: 10.1038/227680a0

13. Liang X.Q., Luo M., Holbrook C.C., Guo B.Z. Storage protein profiles in Spanish and runner market type peanuts and potential markers. BMC Plant Biology. 2006;6(1):24. DOI: 10.1186/1471-2229-6-24

14. Lu H.D., Xue J.Q., Ma G.S., Hao Y.C., Zhang R.H., Ma X.F. Soil physical and chemical properties and root distribution in high yielding spring maize fields in Yulin, Shaanxi Province. Chinese Journal of Applied Ecology. 2010;21(4):895- 900.

15. Mahalakshmi P., Manivannan N., Muralidharan V. Genetic divergence of groundnut (Arachis hypogaea L.) germplasm. Legume Research – An International Journal. 2005;28(3):220-222.

16. Neya F.B., Koita K., Elise S., Zagre B.M.M., Nana A.T., Bu row M.D. et al. Agro-morphological diversity of six peanut (Arachis hypogaea L.) breeding lines from three geographical areas. Journal of Experimental Agriculture International. 2017;19(5):1-12. DOI: 10.9734/jeai/2017/37686

17. Rao P.S., Bharathi M., Reddy K.B. Identification of peanut (Arachis hypogaea L.) varieties through chemical tests and electrophoresis of soluble seed proteins. Legume Research. 2013;36(6):475-483.

18. Singh A., Raina S.N., Rajpal V.R., Singh A.K. Seed protein fraction electrophoresis in peanut (Arachis hypogaea L.) accessions and wild species. Physiology and Molecular Biology of Plants. 2018;24(3):465-481. DOI: 10.1007/s12298-018-0521-8

19. Singh A.K., Sivaramakrishnan S., Mengesha M.H., Ra maiah C.D. Phylogenetic relations in section Arachis based on seed protein profile. Theoretical and Applied Genetics. 1991;82(5):593-597. DOI: 10.1007/BF00226795

20. Yamada T., Aibara S., Morita Y. Accumulation pattern of arachin and its subunits in maturation of groundnut seeds. Plant and Cell Physiology. 1980;21(8):1217-1226. DOI: 10.1093/oxfordjournals.pcp.a076120

21. Zaman M.A., Tuhina-Khatun M., Ullah M.Z., Moniruzzamn M., Alam K.H. Genetic variability and path analysis of groundnut (Arachis hypogaea L.). The Agriculturists. 2011;9(1-2):29-36. DOI: 10.3329/agric.v9i1-2.9476

22. Zhao C.X., Jia L.H., Wang Y.F., Wang M.L., McGiffen Jr M.E. Effects of different soil texture on peanut growth and development. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2015;46(18):2249-2257. DOI: 10.1080/00103624.2015.1059845

23. Zhao G.S., Li W.J., Sun Q. Effects of different soil texture on dry matter accumulation of Alfalfa. Xinjiang Agricultural Sciences. 2007;44(5):642-646.