Оценка генетического разнообразия сортов рыжика посевного (Сamelina sativa l.) с использованием SSR-маркеров

Актуальность. Рыжик посевной (Camelina sativa L.) — географически широко распространенная масличная культура, характеризующаяся высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот в масле семян и устойчивостью к большинству стрессовых абиотических и биотических факторов. Перспектива развития культуры рыжика связана с производством биотоплива и широкого спектра технических масел. Создание новых специализированных высокопродуктивных сортов рыжика связано с задачами химической, медицинской и пищевой промышленности. Повышение эффективности селекционного процесса предполагает развитие методов оценки и подбора исходного материала. Изучение генетического разнообразия культуры с использованием ДНК-маркирования, в том числе применение микросателлитных SSR-маркеров, рассматривается как эффективный способ предбридингового этапа селекционных работ. Целью данного исследования стало изучение полиморфизма и филогенетических взаимоотношений сортов рыжика посевного с использованием SSR-маркеров.
Методы. Объектом исследования стали 18 сортов рыжика посевного различного селекционного происхождения, включенных в Госреестр сортов Российской Федерации. Генетический анализ проводился методом ПЦР с использованием линейки из 8 SSR-маркеров с последующей детекцией продуктов на генетическом анализаторе.
Результаты. В изучаемой выборке было определено 40 аллелей с достаточно высокими показателями уровня полиморфизма. Выявлен характерный маркер, связанный с озимой формой жизни рыжика. Кластерный анализ с построением дендрограммы генетического подобия выявил значительные различия изученных образцов. Сорта распределились на два обособленных кластера — озимые и яровые формы рыжика. В каждом из кластеров сорта группировались преимущественно по признаку происхождения (оригинатор). Дальнейшее развитие и использование методов ДНК-маркирования будет содействовать повышению эффективности селекционного процесса и формированию системы генетической паспортизации масличных культур.

1. Eynck C, Shrestha D, Vollmann J, Falk KC, Friedt W, Singh HP, Obeng E. Sustainable Oil Crops Production. In: Singh B. Biofuel Crop Sustainability. John Wiley & Sons, Inc. 2013. p. 165–204. Available from: DOI:10.1002/9781118635797.ch5 [Accessed 01th April 2021]

2. Zanetti F, Alberghini B, Marjanović Jeromela A, Nada L G. et al. Camelina, an ancient oilseed crop actively contributing to the rural renaissance in Europe. A review. Agron. Sustain. Dev. 2021;2: 41. Available from: https://doi.org/10.1007/s13593-020-00663-y [Accessed 05th April 2021]

3. Прахова ТЯ, Прахов ВА. Масличные культуры семейства Brassicaceae в условиях Среднего Поволжья: монография. Пенза: РИО ПГАУ. 2018. 220 с.

4. Bansal S, Durrett TP. Camelina sativa: an ideal platform for the metabolic engineering and field production of industrial lipids. Biochimie. 2016;120: 9–16. Available from: DOI: 10.1016/j.biochi.2015.06.009. [Accessed 01th April 2021]

5. Berti M, Gesch R, Eynck C, Anderson J, Cermak S. Camelina uses, genetics, genomics, production, and management. Industrial Crops and Products. 2016;94: 690–710. Available from: DOI:10.1016/j.indcrop.2016.09.034 [Accessed 01th April 2021]

6. Уханова ЮВ, Воскресенский АА, Уханов АП. Сравнительная оценка свойств растительных масел, используемых в качестве биодобавки к нефтяному дизельному топливу. Нива Поволжья. 2017;2(43): 98-105.

7. Natelson RH, Wang W, Roberts WL, Zering KD. Technoeconomic analysis of jet fuel production from hydrolysis, decarboxylation, and reforming of camelina oil. Biomass and Bioenergy. 2015;75: 23-34. Available from: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2015.02.001 [Accessed 01th April 2021]

8. Гужов ЮЛ, Фукс А, Величек П. Селекция и семеноводство культивируемых растений. М.: Мир. 2003. 536 с.

9. Вавилов НИ. Селекция как наука. В кн: Избранные произведения в двух томах. Т. 1. Л.: Наука. 1967. 328–342 с.

10. Luo Z, Brock J, Dyer JM, Kutchan T, Schachtman D. et. al. Genetic diversity and population structure of a Camelina sativa spring panel. Front Plant Sci. 2019;10: 184. Available from: doi: 10.3389/fpls.2019.00184 [Accessed 01th April 2021]

11. Ущаповский ИВ, Лемеш ВА, Богданова МВ, Гузенко ЕВ. Особенности селекции и перспективы применения молекулярно-генетических методов в генетико-селекционных исследованиях льна (Linum usitatissimum L.). Сельскохозяйственная биология. 2016;51(5): 602-616. Режим доступа: DOI: 10.15389/agrobiology.2016.5.602rus [Дата обращения 1 апреля 2021].

12. Wu J, Zhao Q, Wu G, Zhang S, Jiang T. Development of novel SSR markers for flax (Linum usitatissimum L.) using reducedrepresentation genome sequencing. Frontiers in Plant Science. 2017;7: 2018. Available from: doi:10.3389/fpls.2016.02018 [Accessed 01th April 2021].

13. Базанов ТА, Ущаповский ИВ, Лемеш ВА, Богданова МВ, Лагуновская ЕВ. 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. Режим доступа: doi: 10.30901/2227-8834-2019-4-81-87

14. Manca A, Pecchia P, Mapelli S, Masella P, Galasso I. Evaluation of genetic diversity in a Camelina sativa (L.) Crantz collection using microsatellite markers and biochemical traits. Genetic Resources and Crop Evolution. 2013;60(4): 1223-1236. Available from: https://doi.org/10.1007/s10722-012-9913-8 [Accessed 01th April 2021]

15. Nei M. Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1973;70(12): 3321–3323. Available from: https://doi.org/10.1073/pnas.70.12.3321 [Accessed 01th April 2021]

16. Saitou N, Nei M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol. Biol. Evol. 1987;4(4): 406-425. Available from: DOI: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454 [Accessed 01th April 2021]

17. Rozalia GM. Q–Factor Analysis (Q–Methodology) as data analysis technique. Annals of the University of Oradea, Economic Science Series. – 2008;17(4): 871–876. Available from: https://docplayer.net/21886039-Q-factor-analysis-q-methodology-asdata-analysis-technique.html [Accessed 01th April 2021].