Генетический полиморфизм современных сортов льна-долгунца (Linum usitatissimum L.) российской селекции с использованием SSR-маркеров

Актуальность. Молекулярное маркирование геномов растений, основанное на использовании ДНК-маркеров, становится надежным инструментом в вопросах сортовой идентификации и может обеспечить защиту авторских прав селекционных учреждений, чистоту процессов семеноводства и прозрачность отечественного рынка семян. Для решения задач по идентификации и паспортизации сельскохозяйственных культур большое значение имеет система SSR-маркеров, которая может успешно применяться и на льне-долгунце, и на льне масличном. Целью данного исследования стало изучение полиморфизма ряда современных российских сортов льнадолгунца и разработка их генетического паспорта.

Материалы и методы. Из значительного многообразия SSRмаркеров (более 1300), используемых в работах с культурой льна (Linum usitatissimum L.), наиболее информативными для задач паспортизации представляется набор из 11 SSR-праймеров, который характеризуется наиболее точным генотипированием образцов. С использованием предложенного набора маркеров было проведено изучение полиморфизма одиннадцати сортов льна-долгунца селекции трех географически отдаленных оригинаторов – тверской, псковской и томской селекции.

Результаты и обсуждение. В изучаемой выборке было определено 53 аллеля, из которых 15 оказались редкими, в том числе 11 – уникальных. Каждый образец льна содержал свойственный только ему набор аллелей. Использование буквенного кода для SSR-маркеров позволило разработать генетические паспорта, позволяющие проводить точное генотипирование морфологически сложно различимых образцов, что показывает возможность проведения паспортизации всех сортов льна, включенных в Государственный реестр селекционных достижений РФ. Кластерный анализ с построением дендрограммы генетического подобия выявил различия изученных образцов в распределении по месту селекции и продолжительности вегетационного периода.

1. Чесноков Ю.В. ДНК-фингерпринтинг и анализ генетического разнообразия у растений. Сельскохозяйственная биология. 2005;40(1):20-40.

2. . Cloutier S., Miranda E., Ward K., Radovanovic N., Reimer E., Walichnowski A. et al. Simple sequence repeat marker development from bacterial artificial chromosome end sequences and expressed sequence tags of flax (Linum usitatissimum L.). Theor Appl Genet. 2012;125(4):685-694. DOI: 10.1007/s00122-112-1860-4

3. Давидчук Н.Д., Корабельская Е.М., Еремеева Н.В., Кобыльский Г.И. Полиморфизм запасных белков и использование его в семеноводстве пшеницы и ячменя. Вестник Тамбовского государственного университета. 2009;149(1):116-121.

4. Dholakia B.B., Ammiraju J.S.S., Santra D.K., Singh H., Katti M.V., Lagu M.D. et al. Molecular marker analysis of protein content using PCR-based markers in wheat. Biochem Genet. 2001;39(9-10):325-338. DOI: 10.1023/a:1012256813965

5. Gong Y., Xu S., Mao W., Hu Q., Zhang G., Ding J. et al. Developing new SSR markers from ESTs of pea (Pisum sativum L.). J. Zhejiang Univ. Sci. B. 2010;11(9):702-707. DOI: 10.1631/jzus.B1000004

6. Гостимский С.А., Кокаева З.Г., Коновалов Ф.А. Изучение организации и изменчивости генома растений с помощью молекулярных маркеров. Генетика. 2005;41(4):480-490.

7. Лемеш В.А., Богданова М.В., Хотылева Л.В. Полиморфизм микросателлитных локусов сортов льна масличного. Доклады Национальной академии наук Беларуси. 2012;56(4):77-82.

8. Лемеш В.А., Богданова М.В., Семашко Т.В., Бейня В.А., Кильчевский А.В., Хотылева Л.В. Полиморфизм микросателлитных локусов льна (Linum usitatissimum L.) как основа генетической паспортизации сортов. Доклады Национальной академии наук Беларуси. 2013;57(2):74-78.

9. Малышев С.В. Идентификация и паспортизация сортов сельскохозяйственных культур (мягкой пшеницы, картофеля, томата, льна и свеклы) на основе ДНК-маркеров. Методические рекомендации. Минск; 2006.

10. Nei M. Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1973;70(12):3321-3323 DOI: 10.1073/pnas.70.12.3321

11. Nogué F., Mara K., Collonnier C., Casacuberta J.M. Genome engineering and plant breeding: impact on trait discovery and development. Plant Cell Rep. 2016;35(7):1475-1486. DOI: 10.1007/s00299-016-1993-z

12. Попова Г.А., Мичкина Г.А. Томской селекции и семеноводству льнадолгунца 80 лет. В кн.: Льноводство: современное состояние и перспективы развития. Материалы межрегиональной научно-практической конференции с международным участием, Томск, ͬ4 июля 2017 г. С. 10-15. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=35006187 [дата обращения: 06.11.2019].

13. Saitou N., Nei M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol Biol Evol. 1987;4(4):406-425. DOI: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454

14. Степин А.Д., Рысева Т.А., Кострова Г.А., Уткина С.В., Романова Н.В. Селекционная оценка гибридных популяций льнадолгунца в Псковском НИИСХ. Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. 2018;(4):26-35.

15. Thiel T., Michalek W., Varshney R., Graner A. Exploiting EST databases for the development and characterization of gene-derived SSR-markers in barley (Hordeum vulgare L.). Theor Appl Genet. 2003;106(3):411-422. DOI: 10.1007/s00122-002-1031-0

16. Tian A.G., Wang J., Cui P., Han Y.J., Xu H., Cong L.J. et al. Charac terization of soybean genomic features by analysis of its expressed sequence tags. Theor Appl Genet. 2004;108(5):903-913. DOI: 10.1007/s00122-003-1499-2

17. Ущаповский И.В., Лемеш В.А., Богданова М.В., Гузенко Е.В. Особенности селекции и перспективы применения молекулярно-генетических методов в генетико-селекционных исследованиях льна (Linum usitatissimum L.) (обзор). Сельскохозяйственная биология. 2016;51(5):602-616. DOI: 10.15389/agrobiology.2016.5.602rus

18. Varshney R.K., Glaszmann J.-C., Leung H., Ribaut J.-M. More genomic resources for less-studied crops. Trends Biotechnol. 2010;28(9):452-460. DOI: 10.1016/j.tibtech.2010.06.007

19. Yu J., Bernardo R. Changes in genetic variance during advanced cycle breeding in maize. Crop Sci. 2004;44(2):405-410. DOI: 10.2135/cropsci2004.4050

20. Жученко А.А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы). Теория и практика. Том I. Москва: Агрорус, 2008.