Анализ генетического разнообразия абрикосов из Дагестана по SSR-маркерам

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. 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. 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. 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. 

1. Анатов 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: 10.30901/2227-8834-2019-1-89-94

2. Aranzana 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.x

3. Асадулаев З.М., Анатов Д.М., Османов Р.М. Абрикос в Дагестане. Махачкала; 2020.

4. 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.

5. 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.2020.00638

6. Cipriani 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/s001220051209

7. Dettori 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/s40064-015-1098-0

8. Faust 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/s001220100684

9. Костина 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.

10. Костина К.Ф. Абрикос. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1936; Приложение 83: 290 с..

11. 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.2014.03.038

12. 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.

13. 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.x

14. Maghuly 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/s11295-005-0018-9

15. Mehlenbacher 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.1991.290.3

16. Messina 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.x

17. Murray 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/8.19.4321

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.

19. 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.2014.06.033

20. Romero 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/g02-128

21. Sánchez-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.2004.06.009

22. Степанов 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: 10.31676/0235-2591-2019-4-16-20

23. Testolin 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/g00-010

24. Вавилов 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.

25. 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.2013.12.004

26. Yilmaz 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.2012.02.017

27. Zhebentyayeva 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