vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2022-358-4-57-61vetpress-2060Research ArticleАГРОНОМИЯ. РАСТЕНИЕВОДСТВОAGRICULTURE. PLANT GROWINGОптимизация маркерной системы для генотипирования сортов льна масличного коллекции ВНИИМКOptimization of marker system for genotyping oil flax varieties from the collection of VNIIMKЧелюстниковаТ. А.ChelyustnikovaT. A.

Челюстникова Татьяна Аркадьевна - аналитик лаборатории молекулярно-генетических исследований отдела биологических исследований.

350038, Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17.

Tatiana A. Chelyustnikova - Analyst of the Laboratory of Molecular Genetic Research of the Biological Research Department of the Federal Scientific Center “All-Russian Research Institute of Oilseeds named after V.S. Pustovoit".

17 Filatova street, 350038, Krasnodar.

saida.guchetl@mail.ruАверинаА. А.AverinaA. A.

Аверина Анастасия Александровна - лаборант-исследователь лаборатории молекулярно-генетических исследований отдела биологических исследований.

350038, Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17.

Anastasia A. Averina - Laboratory Researcher of the Laboratory of Molecular Genetic Research of the Biological Research Department of the Federal Scientific Center “All-Russian Research Institute of Oilseeds named after V.S. Pustovoit".

17 Filatova street, 350038, Krasnodar.

saida.guchetl@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2193-5230ГучетльС. З.GuchetlS. Z.

Гучетль Саида Заурбиевна - кандидат биологических наук, заведующая лабораторией молекулярно-генетических исследований отдела биологических исследований.

350038, Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17.

Saida Z. Guchetl - Candidate of Biological Sciences, Head of the Laboratory of Molecular Genetic Research of the Department of Biological Research of the Federal Scientific Center “All-Russian Research Institute of Oilseeds named after V.S. Pustovoit".

17 Filatova street, 350038, Krasnodar.

saida.guchetl@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2949-6578ЗолотавинаМ. Л.ZolotavinaM. L.

Золотавина Мария Леонидовна - кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики, микробиологии и биохимии.

350040, Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149.

Maria L. Zolotavina - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Genetics, Microbiology and Biochemistryof theKuban State University.

149 Stavropolskaya st., 350040, Krasnodar.

РамазановаС. А.RamazanovaS. A.

Рамазанова Светлана Алексеевна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярно-генетических исследований отдела биологических исследований.

350038, Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17.

Svetlana A. Ramazanova - Candidate of Biological Sciences, Leading Researcher of the Laboratory of Molecular Genetic Research, Department of Biological Research of the Federal Scientific Center “All-Russian Research Institute of Oilseeds named after V.S. Pustovoit".

17 Filatova street, 350038, Krasnodar.

saida.guchetl@mail.ruВолошкоА. А.VoloshkoA. A.

Волошко Анастасия Александровна - лаборант-исследователь лаборатории молекулярно-генетических исследований отдела биологических исследований.

350038, Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17.

Anastasia A. Voloshko - Laboratory Researcher of the Laboratory of Molecular Genetic Research of the Biological Research Department of the Federal Scientific Center “All-Russian Research Institute of Oilseeds named after V.S. Pustovoit".

17 Filatova street, 350038, Krasnodar.

saida.guchetl@mail.ruЛогиноваЕ. Д.LoginovaE. D.

Логинова Елизавета Дмитриевна - лаборант-исследователь лаборатории молекулярно-генетических исследований отдела биологических исследований.

350038, Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17.

Elisaveta D. Loginova - Laboratory Researcher of the Laboratory of Molecular Genetic Research of the Biological Research Department of the Federal Scientific Center “All-Russian Research Institute of Oilseeds named after V.S. Pustovoit".

17 Filatova street, 350038, Krasnodar.

saida.guchetl@mail.ruФедеральный научный центр “Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В.С. Пустовойта”РоссияAll-Russian Research Institute of Oil Crops named after V.S. PustovoitRussian FederationКубанский государственный университетРоссияKuban State UniversityRussian Federation202221052022045761Copyright © Челюстникова Т.А., Аверина А.А., Гучетль С.З., Золотавина М.Л., Рамазанова С.А., Волошко А.А., Логинова Е.Д., 20222022Челюстникова Т.А., Аверина А.А., Гучетль С.З., Золотавина М.Л., Рамазанова С.А., Волошко А.А., Логинова Е.Д.Chelyustnikova T.A., Averina A.A., Guchetl S.Z., Zolotavina M.L., Ramazanova S.A., Voloshko A.A., Loginova E.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/2060Актуальность

Актуальность. В настоящее время в России возрастают посевные площади масличного льна (Linum usitatissimum L.), в связи с чем важными задачами являются расширение сортимента, быстрое внедрение в производство новых, высокоадаптивных сортов. Методы идентификации, основанные на использовании генетических паспортов, полезны как на стадии изучения исходного материала, так и при защите авторских прав селекционеров. Оптимальная система для идентификации должна равномерно охватывать весь геном. В связи с этим целью настоящей работы является оптимизация существующей маркерной системы для генотипирования сортов масличного льна коллекции ВНИИМК с помощью увеличения числа используемых полиморфных микросателлитных локусов. Материалы и методы. В качестве объекта исследования использовали 17 образцов масличного льна из коллекции ВНИИМК, созданных как селекционерами ВНИИМК, так и других селекционных центров. В качестве инструмента для исследования — 8 пар праймеров, фланкирующих микросателлитные локусы. Определение локализации исследуемых праймеров в референсном геноме L. usitatissimum выполняли с помощью веб-версии программы Primer-BLAST. ДНК экстрагировали из проростков со СТАВ-буфером. Дискриминационную силу системы маркеров определяли, используя такие параметры, как индекс информационного полиморфного содержания (PIC), частота, наблюдаемое и эффективное число аллелей. Кластерный анализ и графическое построение дендрограмм проведены с помощью пакета программ Statistica 6.0.

Результаты

Результаты. Определили локализацию исследуемых праймеров на семи хромосомах. Три пары праймеров локализованы одновременно на двух хромосомах. В результате тестирования праймеров выявлено 6 полиморфных локусов. Число наблюдаемых аллелей на локус варьировало от 2 до 3 (в среднем 2,1 аллеля на локус). Эффективное число аллелей составило от 1,13 до 1,99 (среднее значение — 1,62), значение индекса полиморфного информационного содержания PIC варьировало от 0,111 до 0,498 (среднее значение — 0,358). Расширение набора полиморфных SSR-локусов позволило дифференцировать все использованные генотипы.

Relevance

Relevance. Currently, in Russia, oil flax (Linum usitatissimum L.) crop acreage is increasing, therefore, expansion of the range of varieties and rapid introduction of new, highly adaptive varieties into production are important tasks. Identification methods based on the use of genetic passports are useful both at the stage of studying parent material and when protecting breeders' copyrights. An optimal system for identification should cover evenly the entire genome. Therefore, the purpose of this work is the optimization of the existing marker system for genotyping oil flax varieties from the collection of All-Russian Research Institute of Oil Crops named after V.S. Pustovoit (VNIIMK) by increasing the number of the used polymorphic microsatellite loci. Materials and methods. 17 samples of oil flax from the VNIIMK collection were used as object of the research. Eight pairs of primers flanking the microsatellite loci were used as tools for the research. Localization of the studied primers in the reference genome of L. usitatissimum was determined using the web version of Primer-BLAST. DNA was extracted from two-week-old seedlings with CTAB buffer. The discriminative power of the marker system was determined using parameters such as polymorphic information content (PIC), frequency, the observed and effective number of alleles. Cluster analysis and graphical composition of dendrograms were carried out using Statistica 6.0 software package.

Results

Results. We determined the localization of the studied primers on seven chromosomes. Three pairs of primers were localized simultaneously on two chromosomes. Testing of the primers revealed 6 polymorphic loci. The number of observed alleles per locus ranged from 2 to 3 (average of 2.1 alleles per locus). The effective number of alleles ranged from 1.13 to 1.99 (average value —1.62), and the value of polymorphic information content (PIC) ranged from 0.111 to 0.498 (average value — 0.358). The extension of the set of polymorphic SSR loci allowed the differentiation of all used 17 genotypes.

ленДНКполимеразная цепная реакциямикросателлитыгенотипированиеоптимизацияflaxDNApolymerase chain reactionmicrosatellitegenotypingoptimizationРабота выполнена в рамках Государственного задания (№ 0493-2019-0002). Авторы выражают благодарность заведующему лабораторией селекции льна ВНИИМК Рябенко Л.Г. за предоставленные семена образцов льна.ReferencesXie D., Dai Z., Yang Z., Qing Tang., Sun J., Yang X., Song X., Lu Y., Zhao D., Zhang L., Su J. Genomic variations and association study of agronomic traits in flax. BMC Genomics. 2018;19(1): 512. https://doi.org/10.1186/s12864-018-4899-zXie D., Dai Z., Yang Z., Qing Tang., Sun J., Yang X., Song X., Lu Y., Zhao D., Zhang L., Su J. Genomic variations and association study of agronomic traits in flax. BMC Genomics. 2018;19(1): 512. https://doi.org/10.1186/s12864-018-4899-zUauy R., Peirano P., Hoffman D., Mena P., Birch D., Birch E. Role of essential fatty acids in the function of the developing nervous system. Lipids. 1996; 31(1): 167-176. https://doi.org/10.1007/BF02637071Uauy R., Peirano P., Hoffman D., Mena P., Birch D., Birch E. Role of essential fatty acids in the function of the developing nervous system. Lipids. 1996; 31(1): 167-176. https://doi.org/10.1007/BF02637071Степанова Н.В., Чирик Д.П. Оценка сырьевого потенциала льна масличного. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2021;1: 126-129.Stepanova N.V, Chirik D.P. Assessment of the raw material potential of oil flax. Bulletin of the Belarusian State Agricultural Academy. 2021;1: 126-129 (In Russ.).Прахова Т.Я., Прахов В.А., Бражников В.Н., Бражникова О.Ф. Масличные культуры - биоразнообразие, значение и продуктивность. Нива Поволжья. 2019; 3(52):30-37.Prakhova T.Y, Prakhov V.A., Brazhnikov V.N., Brazhnikova O.F. Oilseeds - biodiversity, value and productivity. Niva of the Volga region. 2019;3(52): 30-37 (In Russ.)Liu C., Tang Q., Cheng C., Xu Y., Yang Z., Dai Z., Su J. Mining, characterization and application of transcriptome-based SSR markers in Chinese jiaotou. Plant Genetic Resources: Characterization and Utilization. 2018;16(4): 306-314. https://doi.org/10.1017/S1479262117000338Liu C., Tang Q., Cheng C., Xu Y., Yang Z., Dai Z., Su J. Mining, characterization and application of transcriptome-based SSR markers in Chinese jiaotou. Plant Genetic Resources: Characterization and Utilization. 2018;16(4): 306-314. https://doi.org/10.1017/S1479262117000338Леонова И.Н. Молекулярные маркеры: использование в селекции зерновых культур для идентификации, интрогрессии и пирамидирования генов. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013;17(2): 314-323.Leonova IN. Molecular markers: use in cereal breeding for identification, introgression and gene pyramidation. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2013;17(2): 314-323. (In Russ.)Базанов Т.А., Ущаповский И.В., Лемеш В.А., Богданова М.В., Лагуновская Е.В. Генетический полиморфизм современных сортов льна-долгунца (Linum usitatissimum L.) российской селекции с использованием SSR-маркеров. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(4): 81-87. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-4-81-87Bazanov TA, Ushchapovskii I.V., Lemesh V.A., Bahdanava M.V., Lahunovskaya A.V. Genetic polymorphism of modern common flax (Linum usitatissimum L.) cultivars developed at Russian breeding centers using SSR markers. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2019;180(4): 81-87. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-4-81-87Bickel C., Gadani S., Lukacs M., Cullis, C. SSR markers developed for genetic mapping in flax (Linum usitatissimum L.). Research and Reports in Biology. 2011;2: 23-29. https://doi.org/10.2147/RRB.S16091Bickel C., Gadani S., Lukacs M., Cullis, C. SSR markers developed for genetic mapping in flax (Linum usitatissimum L.). Research and Reports in Biology. 2011;2: 23-29. https://doi.org/10.2147/RRB.S16091Wang Z., Hobson N., Galindo L., Zhu S. et al. The genome of flax (Linum usitatissimum) assembled de novo from short shotgun sequence reads. The Plant Journal. 2012;72(3): 461-473. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2012.05093.xWang Z., Hobson N., Galindo L., Zhu S. et al. The genome of flax (Linum usitatissimum) assembled de novo from short shotgun sequence reads. The Plant Journal. 2012;72(3): 461-473. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2012.05093.xАверина А.А., Челюстникова Т.А., Гучетль С.З. Поиск и отбор перспективных микросателлитных локусов для молекулярно-ге-нетической паспортизации масличного льна коллекции ВНИИМК. Актуальные вопросы биологии, селекции, технологии возделывания и переработки сельскохозяйственных культур: материалы 11-й Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов. 2021;(11): 7-11. DOI: 10.25230/conf11-2021-7-11Averina AA, Chelyustnikova TA, Guchetl SZ. Search and selection of promising microsatellite loci for molecular genetic certification of oil flax from the VNIIMK collection. In: Actual questions of biology, selection, technology of cultivation and processing of agricultural crops: materials of the 11th All-Russian conference of young scientists and specialists. 2021;(11): 7-11. (In Russ.) DOI: 10.25230/conf11-2021-7-11Deng X., Long S., He D., Li X., Wang Y., Hao D., Qiu C., Chen X. Isolation and characterization of polymorphic microsatellite markers from flax (Linum usitatissmum L.). African Journal of Biotechnology. 2011;10(5): 734-739. URL: https://www.researchgate.net/publication/224826039_Isolation_and_characterization_of_polymorphic_microsatellite_markers_from_flax_Linum_usitatissimum_LDeng X., Long S., He D., Li X., Wang Y., Hao D., Qiu C., Chen X. Isolation and characterization of polymorphic microsatellite markers from flax (Linum usitatissmum L.). African Journal of Biotechnology. 2011;10(5): 734-739. URL: https://www.researchgate.net/publication/224826039_Isolation_and_characterization_of_polymorphic_microsatellite_markers_from_flax_Linum_usitatissimum_LWang Z., Hobson N., Galindo L., Zhu S. et al. The genome of flax (Linum usitatissimum) assembled de novo from short shotgun sequence reads. The Plant Journal. 2012;72(3): 461-473. doi:10.1111/j.1365-313X.2012.05093.x.Wang Z., Hobson N., Galindo L., Zhu S. et al. The genome of flax (Linum usitatissimum) assembled de novo from short shotgun sequence reads. The Plant Journal. 2012;72(3): 461-473. doi:10.1111/j.1365-313X.2012.05093.x.Saghai-Maroof M.A, Soliman K.M, Jorgensen R.A, Allard R.W. Ribosomal DNA spacer-length polymorphisms in barley: Mendelian inheritance, chromosomal location, and population dynamics. PNAS USA. 1984;81: 8014-8018. doi: 10.1073/pnas.81.24.8014.Saghai-Maroof M.A, Soliman K.M, Jorgensen R.A, Allard R.W. Ribosomal DNA spacer-length polymorphisms in barley: Mendelian inheritance, chromosomal location, and population dynamics. PNAS USA. 1984;81: 8014-8018. doi: 10.1073/pnas.81.24.8014.Сиволап Ю.М. Использование ПЦР-анализа в генетико-селекционных исследованиях. Научно-методическое руководство. Киев: Аграрна наука. 1998. 156 с.Sivolap YM. The use of PCR analysis in genetic selection studies. Scientific and methodological guidance. Kiev: Agrarian Science, 1998. 156 p. (In Russ.)Айала Ф., Кайгер Д. Современная генетика. М: Мир. 1988. Т. 3. 332 с.Ayala F, Keiger J. Modern genetics. M: Mir. 1988. V. 3. 332 p. (In Russ.)Егоров С.В., Порхунцова О.А. Оценка генотипов льна масличного по критериям внутренней структуры на основе молекулярных маркеров семян. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2019;(1): 70-74.Egorov SV, Porkhuntsova OA. Evaluation of oil flax genotypes according to the criteria of internal structure based on molecular markers of seeds. Bulletin of the Belarusian State Agricultural Academy. 2019;(1): 70-74. (In Russ.)Гучетль С.З., Челюстникова Т.А. Генотипирование сортов льна масличного с использованием системы микросателлитных ДНК маркеров. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2020;21(5): 531-539. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.5.531-539Guchetl SZ, Chelyustnikova TA. Genotyping oil flax varieties using the microsatellite DNA marker system. Agricultural science of the Euro-North-East. 2020; 21(5): 531-539. (In Russ.) https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.5.531-539

The authors declare that there are no conflicts of interest present.