Анализ генетических взаимосвязей селекционных форм Prunus armeniaca L. из коллекции генофонда Горного ботанического сада Дагестана

Актуальность. Для Дагестана характерна давняя традиция возделывания абрикоса, сформировавшая уникальный генофонд культуры. К сожалению, до сих пор селекционный потенциал местных сортов абрикоса в Дагестане слабо изучен. Данный факт актуализирует исследования дагестанской генплазмы абрикоса.

Материалы и методы. В настоящей работе осуществлена генетическая оценка материала дагестанской селекции, включающего 23 формы и пять сортов абрикоса. Все образцы условно разделили на 4 группы по происхождению («Краснощекого», «Крымского Медунца», «Шалаха», «Бухары»). Анализ генетического разнообразия селекционных образцов проводили с использованием 11 SSR-маркеров. Всего в сумме по всем использованным в работе маркерам получено 43 аллели. Полиморфизм SSR-маркеров варьировал от 2 до 8 аллелей на локус (в среднем 5 аллелей на локус). Эффективное число аллелей (Ne) и индекс разнообразия Шеннона (I) демонстрировали низкие значения для выборки образцов, что характерно для сеянцев, имеющих в происхождении общие родительские формы. Различия между самыми контрастными группами для значений Ne и I незначительно.

Результаты. Комплексное изучение коллекции абрикоса показало большое количество гетерозигот у сеянцев относительно ожидаемых значений, что указывает на сильную генетическую отдаленность подобранных для скрещивания родительских пар. Наибольшей гетерозиготностью обладали сеянцы от скрещивания сортов ‘Крымский Медунец’ × ‘Краснощекий’, ‘Краснощекий’ × ‘Крымский Медунец’, ‘Крымский Медунец’ × ‘Хонобах’.

Заключение. Кластеризация образцов методом главных координат и байесовским анализом на основе данных генотипирования позволила выявить общие закономерности распределения сортов и генотипов, а именно концентрацию сеянцев рядом с их материнскими родителями. Установлено различное генетическое происхождение для двух генотипов, относимых к сорту ‘Бухара’. Задействованные в работе SSR-маркеры проявили себя как надежный инструмент генотипирования в рамках изученной культуры.

1. Anatov D., Osmanov R. Phenotypic diversity of apricot cultivars derived from of Shalakh. variety. BIO Web of Conferences. 2021;34:02006. DOI: 10.1051/bioconf/20213402006

2. Anatov D.M., Suprun I.I., Stepanov I.V., Tokmakov S.V. Genetic diversity analysis of apricots from Dagestan using SSR markers. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2022;183(4):132-140. DOI: 10.30901/2227-8834-2022-4-132-140

3. Асадулаев З.М., Анатов Д.М., Османов Р.М. Абрикос в Дагестане. Махачкала: Типография А4; 2020). URL: http://gorbotsad.ru/files/Apricot_in_Dagestan.pdf [дата обращения: 15.09.2023].

4. Bourguiba H., Batnini M.A., Krichen L., Trifi-Farah N., Audergon J.M. Population structure and core collection construction of apricot (Prunus armeniaca L.) in North Africa based on microsatellite markers. Plant Genetic Resources. 2015;15(1):21-28. DOI: 10.1017/S1479262115000313

5. Bourguiba H., Krichen L., Audergon J.M., Khadari B. Impact of mapped SSR markers on the genetic diversity of apricot (Prunus armeniaca L.) in Tunisia. Plant Molecular Biology Reporter. 2010;28(4):578-587. DOI: 10.1007/s11105-010-0189-x

6. 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

7. Драгавцева И.А., Савин И.Ю., Клюкина А.В. Оценка экологических ресурсов плодоношения плодовых культур на юге России в условиях изменения климата (на примере абрикоса в Краснодарском крае). Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2019;(132):37-44. DOI: 10.25684/NBG.boolt.132.2019.04

8. Еремин Г.В., Заремук Р.Ш., Алехина Е.М., Драгавцева И.А., Еремина О.В., Еремин В.Г. Атлас лучших сортов плодовых и ягодных культур Краснодарского края. Т. 2. Косточковые культуры. Краснодар; 2009.

9. Газиев М.А., Асадулаев З.М., Абдуллатипов Р.А. Генетические ресурсы плодовых культур Горного Дагестана: Альбом-каталог. Махачкала: АЛЕФ; 2009).

10. Горина В.М., Корзин В.В., Лукичева Л.А., Поляниченко Е.В., Рихтер А.А. Аннотированный каталог сортов и перспективных селекционных форм абрикоса коллекции Никитского ботанического сада. Симферополь; 2020.

11. Горина В.М., Смыков В.К., Рихтер А.А. Генофонд абрикоса и перспективы его использования. В кн.: Сборник научных трудов. Том 132. Генофонд южных плодовых культур и его использование / под ред. Л.П. Симиренко, В.К. Смыкова. Ялта: Государственный Никитский ботанический сад; 2010. С.95-105.

12. 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

13. Khan M.A., Maghuly F., Borroto-Fernandez E.G., Pedryc A., Katinger H., Laimer M. Genetic diversity and population structure of apricot (Prunus armeniaca L.) from Northern Pakistan using simple sequence repeats. Silvae Genetica. 2008;57(1-6):157-164. DOI: 10.1515/sg-2008-0024

14. Kostina K.F. Apricot (Abrikos). Leningrad: VASKhNIL; 1936. [in Russian] (Костина К.Ф. Абрикос. Ленинград: ВАСХНИЛ; 1936).

15. 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

16. Liu M.P., Du H.Y., Zhu G.P., Fu D.L., Tana W.Y. Genetic diversity analysis of sweet kernel apricot in China based on SSR and ISSR markers. Genetics and Molecular Research. 2015;14(3):9722-9729. DOI: 10.4238/2015.August.19.4

17. 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

18. Maghuly F., Borroto-Fernandez E.G., Zelger R., Marschall K., Katinger H., Laimer M. Genetic differentiation of apricot (Prunus armeniaca L.) cultivars with SSR markers. European Journal of Horticultural Science. 2006;71(3):129-134.

19. 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

20. Martínez-Mora C., Rodríguez J., Cenis J.L., Ruiz-García L. Genetic variability among local apricots (Prunus armeniaca L.) from the Southeast of Spain. Spanish Journal of Agricultural Research. 2009;7(4):855-868. DOI: 10.5424/sjar/2009074-1099

21. 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

22. 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

23. 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

24. Итоги Всероссийской сельскохозяйственной переписи 2016 года: В 8 т. Т. 4. Посевные площади сельскохозяйственных культур и площади многолетних насаждений и ягодных культур. Кн. 1. Площади сельскохозяйственных культур и многолетних насаждений. Москва: Статистика России; 2018.

25. 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

26. Sánchez-Pérez R., Ruiz D., Dicenta F. Egea J., MartínezGómez 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

27. Смыков В.К. Абрикос. Москва: Агропромиздат; 1989.

28. 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

29. 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

30. Yilmaz K.U., Gurcan K. Genetic diversity in apricot. In: M. Çalışkan (ed.). Genetic Diversity in Plants. London: InTech; 2012. p.249-270. DOI: 10.5772/33361

31. Yilmaz K.U., Paydas S., Dogan S., Kaf kas S. Genetic diversit y analysis based on ISSR, R APD 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

32. Zhang Q.P., Liu D.C., Liu S., Liu N., Wei X., Zhang A.M. et al. Genetic diversity and relationships of common apricot (Prunus armeniaca L.) in China based on simple sequence repeat (SSR) markers. Genetic Resources and Crop Evolution. 2013;61(2):357-368. DOI: 10.1007/s10722-013-0039-4

33. 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