Молекулярно-генетическое разнообразие сортов льна (Linum usitatissimum L.), представленных в Госреестре селекционных достижений Российской Федерации

Актуальность. При исследовании генетического разнообразия сельскохозяйственных растений, представленного как в виде разрешенных к возделыванию сортов, так и в виде многообразия образцов рабочих и национальных коллекций, применяют молекулярные маркеры, которые позволяют проводить идентификацию сортов, устанавливать филогенетические связи между ними и выявлять ценные генотипы для создания новых высокопродуктивных сортов. Одним из эффективных способов решения этих задач является применение SSR-маркеров. Целью данной работы является изучение генетического разнообразия современных сортов льна, представленных в Госреестре сортов Российской Федерации, с помощью SSR-маркеров, определение их филогенетических связей и генетическая паспортизация.
Материалы и методы. Объектом исследования стали 82 сорта льна (60 сортов льна-долгунца, 22 сорта льна масличного) и 3 образца стародавних кряжевых льнов. Генетический анализ проводился методом ПЦР с использованием набора из 11 SSR-маркеров, меченых флуоресцентными красителями, с последующей детекцией продуктов на генетическом анализаторе.
Результаты. При исследовании сортов было обнаружено 50 аллелей в 11 локусах, количество аллелей на локус варьировало от 2 до 10, в среднем 4,55 аллелей. Каждый образец льна содержал свойственный только ему набор аллелей.
Заключение. Полученная SSR-база данных позволила разработать генетические паспорта каждого сорта в виде буквенно-цифрового кода. Также был проведен кластерный анализ и построена дендрограмма генетического подобия. Выявленные родственные связи между сортами согласуются с информацией об их происхождении.

1. Чесноков Ю.В. Генетические маркеры: сравнительная классификация молекулярных маркеров. Овощи России. 2018;(3):11-15. DOI: 10.18619/2072-9146-2018-3-11-15

2. Cullis C.A. (ed.). Genetics and genomics of Linum. 23rd ed. Cham: Springer Nature Switzerland; 2019. DOI: 10.1007/978-3-030-23964-0

3. El Sayed A., Ezzat S.M., Mostafa S., Zedan S., Abdel-Sattar E., El Tanbouly N. Inter simple sequence repeat analysis of genetic diversity and relationship in four Egyptian flaxseed genotypes. Pharmacognosy Research. 2018;10(2):166-172. DOI: 10.4103/pr.pr_126_17

4. Hoque A., Fiedler J.D., Rahman M. Genetic diversity analysis of a flax (Linum usitatissimum L.) global collection. BMC Genomics. 2020;21(1):557. DOI: 10.1186/s12864-020-06922-2

5. Jiang H., Pan G., Liu T., Chang L., Huang S., Tang H. et al. Development and application of novel InDel markers in flax (Linum usitatissimum L.) through whole-genome re-sequencing. Genetic Resources and Crop Evolution. 2022;69(4):1471-1483. DOI: 10.1007/s10722-021-01313-2

6. Nag S., Mandal R., Mitra J. Exploration of genetic structure and association mapping for fibre quality traits in global flax (Linum usitatissimum L.) collections utilizing SSRs markers. Plant Gene. 2020;24:100256. DOI: 10.1016/j.plgene.2020.100256

7. Nagabhushanam B., Mir M.I., Nagaraju M., Sujatha E., Devi B.R., Kumar B.K. Genetic diversity analysis of Linseed (Linum usitatissimum L.) accessions using RAPD Markers. Emirates Journal of Food and Agriculture. 2021;33(7):589-599. DOI: 10.9755/ejfa.2021.v33.i7.2736

8. Niyitanga S., Yang X., Guerriero G., Jin S., Qi J., Zhang L. et al. Editorial: Applied genetics of natural fiber plants. Frontiers in Genetics. 2021;12:647225. DOI: 10.3389/fgene.2021.647225

9. Pan G., Chen A., Li J., Huang S., Tang H., Chang L. et al. Genomewide development of simple sequence repeats database for flax (Linum usitatissimum L.) and its use for genetic diversity assessment. Genetic Resources and Crop Evolution. 2020;67(4):865-874. DOI: 10.1007/s10722-020-00882-y

10. Петрушин В.В., Кудрякова С.А., Золотова Р.П. Результаты испытания новых сортов льна-долгунца для условий Костромской области. Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2017;1(49):112-116.

11. Понажев В.П., Рожмина Т.А., Павлова Л.Н. Проблемы обеспечения льняной отрасли высококачественным льносырьем. Достижения науки и техники АПК. 2014;(3):61-63.

12. Попова Г.А., Мичкина Г.А. 80 лет Томской селекции и семеноводству льна-долгунца. В кн.: Льноводство: современное состояние и потенциал развития. Материалы межрегиональной научно-практической конференции; 04 июля 2017 г.; Томск, Россия. Томск: Графика; 2017. С.10-15.

13. Пороховинова Е.А., Шеленга Т.В., Матвеева Т.В., Павлов А.В., Григорьева Е.А., Брач Н.Б. Полиморфизм генов, контролирующих низкое содержание линоленовой кислоты, у линий генетической коллекции льна ВИР. Экологическая генетика. 2019; 17(2):5-19. DOI: 10.17816/ecogen1725-19

14. Saha D., Rana R.S., Das S., Datta S., Mitra J., Cloutier S.J. et al. Genome-wide regulatory gene-derived SSRs reveal genetic differentiation and population structure in fiber flax genotypes. Journal of Applied Genetics. 2019;60(1):13-25. DOI: 10.1007/s13353-018-0476-z

15. Saitou N., Nei M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Molecular Biology and Evolution. 1987;4(4):406-425. DOI: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454

16. Saroha A., Pal D., Kaur V., Kumar S., Bartwal A., Aravind J.et al. Agro-morphological variability and genetic diversity in linseed (Linum usitatissimum L.) germplasm accessions with emphasis on flowering and maturity time. Genetic Resources and Crop Evolution. 2022;69(1):315-333. DOI: 10.1007/s10722-021-01231-3

17. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: Росинформагротех; 2022. URL: https://gossortrf.ru/wp-content/uploads/2022/06/Реестр%20на%20допуск%202022.pdf [дата обращения: 06.04.2022].

18. Talebi S.M., Matsyura A. Genetic structure of some Iranian, New and Old Worlds Linum usitatissimum L. populations. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions A: Science. 2021;45(4):1143-1153. DOI: 10.1007/S40995-021-01074-8

19. Трабурова Е.А., Конова А.М., Гаврилова А.Ю., Зуева С.М., Чехалков С.М. Сравнительная характеристика среднеспелых сортов льна-долгунца смоленской селекции. Аграрный вестник Урала. 2020;1(192):28-34. DOI: 10.32417/1997-4868-2020-192-1-28-34

20. You F.M., Cloutier S., Rashid K.Y., Duguid S. Flax (Linum usitatissimum L.) genomics and breeding In: J.M. Al-Khayri, S.M. Jain, D.V. Johnson (eds). Advances in Plant Breeding Strategies: Industrial and Food Crops. Cham: Springer; 2019. p.277-317. DOI: 10.1007/978-3-030-23265-8_9