Систематизация национальной коллекции груши с использованием набора SSr-маркеров, рекомендованного ECPGr

Актуальность. Содержание коллекций плодовых культур надлежащим образом предполагает использование значительных материальных ресурсов. Одна из важнейших задач – нахождение и удаление дублирующих образцов.

Целью данной работы являлась оценка коллекционных образцов груши на предмет уникальности или тождественности тому или иному генотипу, а также оценка работоспособности маркерной системы, рекомендованной ECPGR.

Материалы и методы. Объектом исследования были девять образцов груши, полученные из экспедиций по Республике Беларусь, и пять сортов-контролей из селекционных станций и научно-исследовательских институтов. Идентификация данных объектов проведена методом SSR-анализа с использованием 12 маркеров.

Результаты. Установлена принадлежность ряда образцов коллекции груши Института плодоводства, поступивших из разных источников, к сортам ‘Талгарская Красавица’, ‘Clapp Favorite’, ‘Doyenné du Comice’ и ‘Vasarine Sviestine’ и определена уникальность сортов ‘Подарок Краснокутский’ и ‘Семеновская’. При проведении молекулярно-генетического анализа приоритетные маркеры EMPc117, EMPc11, CH04e03, CH01f07a, CH01d08, CH01d09, GD147, CH05c06 и CH03d12 показали высокую эффективность. Уровень аллельного полиморфизма (He) варьировал в пределах от 0,52 до 0,89, в среднем это составило 0,77 единиц. Значение информативных аллелей – 5,44, общее число выявленных – 96, со средним значением на маркер − 8. Рассчитанные параметры по данным маркерам у изученных сортов согласуются с результатами анализа других авторов из Швеции, Германии, Англии, что крайне важно при сравнении коллекций растений из различных баз данных.

1. Alonso Segura J.M., Espiau Ramírez M.T., Pina Sobrino A., Rubio-Cabetas M.J., Fernández i Martí Á. Genetic diversity of the Spanish Pear Germplasm Collection assessed by SSRs. Acta Horticulture. 2021;1303:37-44. DOI: 10.17660/ActaHortic.2021.1303.6

2. Asanidze Z., Akhalkatsi M., Henk A.D., Richards C.M., Volk G.M. Genetic relationships between wild progenitor pear (Pyrus L.) species and local cultivars native to Georgia, South Caucasus. Flora – Morphology, Distribution, Functional Ecology of Plants. 2014;209(9):504-512. DOI: 10.1016/j.flora.2014.06.013

3. De Andres M.T., Cabezas J.A., Cervera M.T., Borrego J., Martínez-Zapater J.M., Jouve N. Molecular characterization of grapevine rootstocks maintained in germplasm collections. American Journal of Enology and Viticulture. 2007;58(1):75-86. DOI: 10.5344/ajev.2007.58.1.75

4. Đurić G., Tomić L., Mićić N., Cvetković M., Radoš L., Pašalić B. Fruit genetic resources in Republika Srpska. Acta Agriculturae Serbica. 2009;14(28):31-40.

5. Evans K.M., Fernández-Fernández F., Govan С. Harmonising fingerprinting protocols to allow comparisons between germplasm collections – Pyrus. Acta Horticulturae. 2009;814:103-106. DOI: 10.17660/ActaHortic.2009.814.10

6. Ferradini N., Lancioni H., Torricelli R., Russi L., Dalla Ragione I., Cardinali I. et al. Characterization and phylogenetic analysis of ancient Italian landraces of pear. Frontiers in Plant Science. 2017;8:751. DOI: 10.3389/fpls.2017.00751

7. Galinskaya T.V., Schepetov D.M., Lysenkov S.N Prejudices against microsatellite studies and how to resist them. Russian Journal of Genetics. 2019;55(6):657-671. DOI: 10.1134/s1022795419060048

8. Gasi F., Kurtovic M., Kalamujic B., Pojskic N., Grahic J., Kaiser C. et al. Assessment of European pear (Pyrus communis L.) genetic resources in Bosnia and Herzegovina using microsatellite markers. Scientia Horticulture. 2013;157:74-83. DOI: 10.1016/j.scienta.2013.04.017

9. Кацейко А.Н. Итоги работ по выведению новых сортов яблони, груши и земляники в Алма-Атинской зоне плодоводства. Труды Института земледелия имени В.Р. Вильямса. 1956;5:6-56.

10. Козловская З.А., Фролова Л.В., Таранов А.А., Якимович О.А., Полубятко И.Г. Мобилизация генетических ресурсов плодовых, ягодных и орехоплодных культур в Беларуси. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(3):20-29. DOI: 10.30901/2227-88342021-3-20-29

11. Козловская З.А., Якимович О.А. Основные результаты интродукции сортов семечковых плодовых культур в Беларуси. В кн.: Международная конференция «125 лет прикладной ботаники в России»: сборник тезисов. Санкт-Петербург: ВИР; 2019. С.146. DOI: 10.30901/978-5-907145-39-9

12. Kocsisné G.M., Bolla D., Anhalt-Brüderl U.C.M., Forneck A., Taller J., Kocsis L. Genetic diversity and similarity of pear (Pyrus communis L.) cultivars in Central Europe revealed by SSR markers. Genetic Resources and Crop Evolution. 2020;67(3):1755-1763. DOI: 10.1007/s10722-020-00937-0

13. Марцинкевич Т.Н., Якимович О.А., Козловская З.А. Оценка гибридного потомства сорта Талгарская красавица на устойчивость к парше груши и выявление фрагмента гена устойчивости. Плодоводство. 2017:41-47.

14. Nadeem M.A., Nawaz M.A., Shahid M.Q., Doğan Y., Comertpay G., Yildiz M. et al. DNA molecular markers in plant breeding: current status and recent advancements in genomic selection and genome editing. Biotechnology and Biotechnological Equipment. 2018;32(2):261-285. DOI: 10.1080/13102818.2017.1400401

15. Nei M., Roychoudhury A.K. Sampling variances of heterozygosity and genetic distance. Genetics. 1974;76(2):379-390. DOI: 10.1093/genetics/76.2.379

16. Nishio S., Takada N., Saito T., Yamamoto T., Iketani H. Estimation of loss of genetic diversity in modern Japanese cultivars by comparison of diverse genetic resources in Asian pear (Pyrus spp.). BMC Genetics. 2016;17(1):81. DOI: 10.1186/s12863-016-0380-7

17. Nybom H., Weising K. DNA-based identification of clonally propagated cultivars. In: J. Janick (ed.). Plant Breeding Reviews. Vol. 34. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; 2011. p.221-295. DOI: 10.1002/9780470880579.ch6

18. Ouni R., Zborowsksa A., Sehic J., Choulak S., Iñaki Hormaza J., Garkava-Gustavsson L. et al. Genetic diversity and structure of Tunisian local pear germplasm as revealed by SSR markers. Horticultural Plant Journal. 2020;6(2):61-70. DOI: 10.1016/j.hpj.2020.03.003

19. Reim S., Lochschmidt F., Proft A., Wolf H., Wolf H. Species delimitation, genetic diversity and structure of the European indigenous wild pear (Pyrus pyraster) in Saxony, Germany. Genetic Resources and Crop Evolution. 2016;64(5):1075-1085. DOI: 10.1007/s10722-016-0426-8

20. Sammarco A.M. He who hybridized the Clapp’s Favorite pear. The Forest Hills Educational Trust (blog); 2009. Available from: http://foresthillstrust.blogspot.com/2009/12/he-who-hybridized-clapps-favorite-pear.html [accessed Nov. 20, 2024].

21. Sehic J., Garkava-Gustavsson L., Fernández-Fernández F., Nybom H. Genetic diversity in a collection of European pear (Pyrus communis) cultivars determined with SSR markers chosen by ECPGR. Scientia Horticulture. 2012;145:39-45. DOI: 10.1016/j.scienta.2012.07.023

22. Симиренко Л.П. Помология. Т. 2. Груша. Киев: Урожай; 1972.

23. Taheri S., Lee Abdullah T., Yusop M.R., Hanafi M.M., Sahebi M., Azizi P. et al. Mining and development of novel SSR markers using next generation sequencing (NGS) data in plants. Molecules. 2018;23(2):399. DOI: 10.3390/molecules23020399

24. Urbanovich O.Yu., Kazlouvskaya Z.A., Yakimovich V.A., Kartel N.A. Polymorphism of SSR alleles in pear cultivars grown in Belarus. Russian Journal of Genetics. 2011;47(3):305-313. DOI: 10.1134/S1022795411030173

25. Wolko Ł., Bocianowski J., Andkowiak W., Słomski R. Genetic diversity and population structure of wild pear (Pyrus pyraster (L.) Burgsd.) in Poland. Open Life Sciences. 2014;10(1):19-29. DOI: 10.1515/biol-2015-0003

26. Xuan H., Mayr U., Büchele M. Fingerprinting practices applied to the KOB heritage apple cultivars using SSRs as proposed by the ECPGR-FN. Acta Horticulture. 2010;859:183-190. DOI: 10.17660/ActaHortic.2010.859.22

27. Якимович О.А. Сорт груши Талгарская красавица в условиях Беларуси. Плодоводство. 2019;31(1):49-54.

28. Yamamoto T., Kimura T., Sawamura Y., Manabe T., Kotobuki K., Hayashi T. et al. Simple sequence repeats for genetic analysis of pear. Euphytica. 2002;124(1):129-137. DOI: 10.1023/A:1015677505602

29. Zeljković M.K., Bosanćić B., Ðurić G., Flachowsky H., GarkavaGustavsson L. Genetic diversity of pear germplasm in Bosnia and Herzegovina, as revealed by SSR markers. Zemdirbyste­Agriculture. 2021;108(1):71-78. DOI: 10.13080/z-a.2021.108.010

30. Zeljković M.K., Ivanovska S., Đurić G. Phenological characteristics and global tree architecture of the pear germplasm from Bosnia and Herzegovina in ex situ conditions. Journal of Agricultural, Food and Environmental Sciences. 2019;73(1):83-91. DOI: 10.55302/JAFES19731083kz