Анализ вариабельности микросателлитных локусов сортов яблони селекции ВИР

Актуальность. Микросателлитные (SSR) маркеры в настоящее время широко применяются как для исследования генетического разнообразия коллекций плодовых, в том числе яблони (Malus × domestica Borkh.), так и для генотипирования отдельных образцов. В крупнейшей в России коллекции яблони ВИР сохраняются сорта, созданные на пяти опытных станциях ВИР в разное время. Данные сорта ранее не изучались с использованием микросателлитных маркеров.

Материалы и методы. Изучено 35 сортов яблони селекции ВИР и четыре родительские формы с использованием набора из 10 SSR-маркеров (CH02c02b, CH03d01, CH01f03b, CH02d08, CH02c02a, CH05e03, CH02c09, CHVf1, CH01h01, COL). Фрагментный анализ проведен на ABI Prism 3130xl. Результаты. У 35 сортов яблони селекции ВИР выявлено 97 аллелей по десяти изученным локусам. Количество аллелей на локус варьировало от 5 (CH02с02b) до 17 (CH02c02a). Частота уникальных аллелей составила 26,8%, редких аллелей – 12,4%. Уровень информативности маркеров варьировал от 0,49 (СН02с02b) до 0,91 (CH02c02a) при среднем значении 0,76. Показатели ожидаемой и наблюдаемой гетерозиготности для изученной выборки в среднем составили 0,79 и 0,56 соответственно. Кластерный анализ, проведенный по результатам исследования, не выявил четкого разделения сортов по месту происхождения, однако выявил дифференциацию согласно родословным.

Заключение. Выявлен высокий уровень полиморфизма 35 сортов яблони селекции ВИР с использованием десяти SSR-маркеров. Данные об аллельном составе изученных сортов могут быть использованы для их идентификации и в дальнейшем для установления происхождения сортов с неизвестной родословной.

1. Baric S., Storti A., Hofer M., Guerra W., Dalla Via J. Molecular genetic identification of apple cultivars based on microsatellite DNA analysis. I. The database of 600 validated profiles. Erwerbsobstbau. 2020;62(2):117-154. DOI: 10.1007/s10341-020-00483-0

2. Атлас лучших сортов плодовых и ягодных культур Краснодарского края. Т. 1. Яблоня / под ред. Г. В. Еремина. Краснодар; 2008.

3. Gianfranceschi L., Seglias N., Tarchini R., Komjanc M., Gessler C. Simple sequence repeats for the genetic analysis of apple. Theoretical and Applied Genetics. 1998;96(8):1069-1076. DOI: 10.1007/s001220050841

4. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: Paleontological Statistics software package for education and data analysis. Paleontologia Electronica. 2001;4(1):9.

5. Куликов И.М., Кудрявцев А.М., Марченко Л.А., Морозова Н.Г., Борис К.В., Трифонова А.А. и др. Полиморфизм микросателлитных локусов сортов яблони (Malus domestica Borkh.) современной селекции ФГБНУ ВСТИСП. Садоводство и виноградарство. 2018;(1):6-10. DOI: 10.25556/VSTISP.2018.1.10495

6. Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. MEGA X: Molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Molecular Biology and Evolution. 2018;35(6):1547-1549. DOI: 10.1093/molbev/msy096

7. Lassois L., Denancé C., Ravon E., Guyader A., Guisnel R., Hibrand-Saint-Oyant L. et al., Genetic diversity, population structure, parentage analysis, and construction of core collections in the French apple germplasm based on SSR markers. Plant Molecular Biology Reporter. 2016;34(4):827-844. DOI: 10.1007/s11105-015-0966-7

8. Liebhard R., Gianfranceschi L., Koller B., Ryde C.D., Tarchini R., Van De Weg E. et al. Development and characterization of 140 new microsatellites in apple (Malus × domestica Borkh.). Molecular Breeding. 2002;10(4):217-241. DOI: 10.1023/A:1020525906332

9. Nagy S., Poczai P., Cernák I., Gorji A.M., Hegedüs G., Taller J. PICcalc: an online program to calculate polymorphic information content for molecular genetic studies. Biochemical Genetics. 2012;50(9-10):670-672. DOI: 10.1007/s10528-012-9509-1

10. Peace C.P., Bianco L., Troggio M., Van De Weg E., Hovard N.P, Cornill A. et al. Apple whole genome sequences: recent advances and new prospects. Horticulture Research. 2019;6:59. DOI: 10.1038/s41438-019-0141-7

11. Peakall R., Smouse P.E. GenALEx 6.5: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research – an update. Bioinformatics. 2012;28(19):2537-2539. DOI: 10.1093/bioinformatics/bts460

12. Pereira-Lorenzo S., Urrestarazu J., Ramos-Cabrer A.M., Miranda C., Pina А., Dapena E. et al. Analysis of the genetic diversity and structure of the Spanish apple genetic resources suggests the existence of an Iberian genepool. Annals of Applied Biology. 2017;171(3):424-440. DOI: 10.1111/aab.12385

13. Pikunova A.V., Sedov E.N., Gorbatchova N.G., Dolzhikova M.A., Yanchuk T.V., Serova Z.M. et al. Microsatellite loci polymorphism of apple (Malus domestica Borkh.) genotypes with different ploidy level. Russian Journal of Genetics. 2018;54(4):442-450. DOI: 10.1134/S1022795418040129

14. Silfverberg-Dilworth E., Matasci C.L., Van de Weg W.E., Van Kaauwen M.P.W., Walser M., Kodde L.P. et al. Microsatellite markers spanning the apple (Malus × domestica Borkh.) genome. Tree Genetics and Genomes. 2006;2:202-224. DOI: 10.1007/s11295-006-0045-1

15. Супрун И.И, Ушакова Я.В., Токмаков С.В., Дюрель Ч.Э., Денанс К., Ульяновская Е.В. Изучение генетического разнообразия современных сортов яблони (Malus × domestica Borkh.) отечественной селекции с использованием микросателлитных локусов. Сельскохозяйственная биология. 2015;50(1):37-45. DOI: 10.15389/agrobiology.2015.1.37rus

16. Vinatzer B.A., Patocchi A., Tartarini S., Gianfranceschi L., Sansavini S., Gessler C. Isolation of two microsatellite markers from BAC clones of the Vf scab resistance region and molecular characterization of scab-resistant accessions in Malus germplasm. Plant Breeding. 2004;123(4):321-326. DOI: 10.1111/j.14390523.2004.00973.x