Оптимизация маркерной системы для генотипирования сортов льна масличного коллекции ВНИИМК

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. 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.

1. Xie 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-z

2. Uauy 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/BF02637071

3. Степанова Н.В., Чирик Д.П. Оценка сырьевого потенциала льна масличного. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2021;1: 126-129.

4. 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.

5. 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/S1479262117000338

6. Леонова 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.

7. 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/10.30901/2227-8834-2019-4-81-87

8. Bickel 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.S16091

9. 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. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2012.05093.x

10. Аверина 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/conf11-2021-7-11

11. Deng 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_L

12. 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.

13. 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.

14. Сиволап Ю.М. Использование ПЦР-анализа в генетико-селекционных исследованиях. Научно-методическое руководство. Киев: Аграрна наука. 1998. 156 с.

15. Айала Ф., Кайгер Д. Современная генетика. М: Мир. 1988. Т. 3. 332 с.

16. 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.

17. 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/10.30766/2072-9081.2020.21.5.531-539