Морфологический и генетический полиморфизм интродукционной популяции Prunus pumila L. в Челябинской области

Актуальность. Изучение генетического полиморфизма представителей Prunus pumila L. с широким диапазоном изменчивости морфологических признаков позволит выявить перспективные генотипы с высокой комбинационной способностью при их гибридизации.

Материал и методы. В исследование включены 39 генотипов челябинской культурной популяции и 6 генотипов из Хакасии с крайними и промежуточными проявлениями признаков размера, окраски и формы плода, формы и структуры поверхности косточки, зазубренности края и формы листовой пластинки, габитуса растений и некоторых других. Генетические дистанции рассчитаны  с помощью  программы Past (Gower), используя матрицу бинарных состояний наличия или отсутствия  амплифицированных  фрагментов. UPGMA-дендрограмма построена с помощью TREECON (version 1.3b).

Результаты  и  заключение.  Отобранные 5 ISSR- и 2 RAPD-праймеры продемонстрировали свою эффективность  в выявлении  генетического  полиморфизма изученных  образцов.  Удалось  выявить  связь  отдельных  праймеров  с признаками  морфологии  косточек, формы листовой пластинки, габитуса растений и географического  происхождения  генотипа.  При  одновременном включении в анализ всех праймеров и генотипов кластерный анализ не смог сгруппировать клады для образцов P. pumila с наличием или отсутствием каких-либо признаков. Самостоятельная клада с достоверной бутстреп-поддержкой (100%) сформировалась только для генотипов систематически близкого вида P. tomentosa Thunb., взятых в анализ в качестве внешней группы. Причем внутри этой клады с достоверностью  бутстреп-поддержки 86% выявлены  различия между генотипами гибридного происхождения видов P. pumila × P. tomentosa (F₃) и генотипом вида P. tomentosa. В селекционных целях на основе данных индексов генетического различия выявлены перспективные родительские пары для улучшения показателей качества плодов и типа кроны.

1. Bortiri E., Oh S.H., Jiang J., Bagett S., Granger A., Weeks C. et al. Phylogeny and systematics of Prunus (Rosaceae) as determined by sequence analysis of ITS and the chloroplast trnL-trnF spacer DNA. Systematic Botany. 2001;26:797-807. DOI: 10.1043/0363-6445-26.4.797

2. Catling P.M., McKay-Kuja S.M., Mitrow G. Rank and typification in North American dwarf cherries, and a key to the taxa. Taxon. 1999;48(3):483-488. DOI: 10.2307/1224559

3. Еремин Г.В. Отдаленная гибридизация косточковых плодовых растений. Москва: Агропромиздат; 1985.

4. Еремин Г.В., Юшев А.А., Новикова Л.Н. Исследование видов рода Microcerasus Webb emend Spach в связи с их селекционным использованием. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1979;65(3):70-86.

5. Flora of North America: North of Mexico. Vol. 9. Mag no liophyta: Picramniaceae to Rosaceae. Oxford, UK: Oxford University Press; 2016.

6. Gu C., Li C., Lu L., Jiang S., Alexander C., Bartholomew B., Brach A.R., Boufford D.E., Ikeda H., Ohba H., Robertson K.R., Spongberg S.A. Rosaceae A. L. Jussieu. In: Wu Z.Y., Raven P.H., Hong D.Y. (eds). Flora of China. Vol. 9 (Pittosporaceae through Connaraceae). Beijing: Science Press; St. Louis: Missouri Botanical Garden Press; 2003. p.46-434.

7. Hansen N.E. The western sand cherry. Brookings, SD: South Dakota Agricultural College Experiment Station; 1904.

8. Krška B., Oukropec I., Mařák J. The possibilities of propagation of the rootstock of Prunus pumila L. ‘Pumiselekt’ by hardwood cuttings. Acta Horticulturae. 2002;658:647-649. DOI: 10.17660/Act aHor t ic.2004.658.98

9. Лёзин М.С., Симагин В.С., Локтева А.В. Особенности проявления внутривидовой изменчивости плодов Prunus pumila в Челябинской области при интродукционном процессе. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(3):82-90). DOI: 10.30901/2227-8834-2019-3-82-90

10. Меркер В.В. Инвазивные и потенциально инвазивные виды интродуцированной дендрофлоры Челябинской области. В кн.: Интеграция ботанических исследований и образования: традиции и перспективы. Труды Международной научно-практической конференции, посвященной 125-летию кафедры ботаники. Томск: Томский государственный университет; 2013. С.115-117.

11. Mowrey B.D., Werner D.J. Phylogenetic relationships among species of Prunusas inferred by isozyme markers. Theoretical and Applied Genetics. 1990;80(1):129-133. DOI: 10.1007/bf00224026

12. Nei M., Li W.H. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1979;76(10):5269-5273. DOI: 10.1073/pnas.76.10.5269

13. Нижников В.С. О таксономии Cerasus pumila (L.) Michx. и C. besseyi (Bailey) Lunell (Rosaceae). Ботанический журнал. 1977; 62(4):533-536.

14. Путов В.С., Пучкин И.А. Вишня песчаная для селекции клоновых подвоев сливы в Западной Сибири. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова. 1982;123:48-50).

15. Rohrer J.R. The sand cherry in Wisconsin and neighboring States. The Michigan Botanist. 2000;39(4):59-69.

16. Саламатов М.Н. Вишня в Западной Сибири. Новосибирск; 1959.

17. Shimada T, Hayama H, Nishimura K, Yamaguchi M., Yo shida M. The genetic diversities of 4 species of subgenus Lithocerasus (Prunus, Rosaceae) revealed by RAPD analysis. Euphytica. 2001;117:85-90. DOI: 10.1023/A:1004193327542

18. Симагин В.С. Итоги интродукционных исследований по косточковым плодовым культурам. В кн.: Интродукция нетрадиционных плодовых, ягодных и овощных растений в Западной Сибири / под ред. И.Ю. Коропачинского, А.Б. Горбунова. Новосибирск: ГЕО; 2013. С.8-23.

19. Скворцов А.К., Крамаренко Л.А. Абрикос в Москве и Подмосковье. Москва: КМК; 2007.

20. Van de Peer Y., De Wachter R. TREECON for Windows: software for the construction and drawing of evolutionary trees for the Microsoft Windows environment. Bioinformatics. 1994; 10(5):569-570. DOI: 10.1093/bioinformatics/10.5.569

21. Юшев А.А. Объем и систематика рода Сerasus Mill. и селекционное использование видового потенциала вишен. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1992;146:16-26.