Использование гексануклеотидных SSR-маркеров для молекулярно-генетической паспортизации конопли посевной

В статье рассмотрена проблема молекулярно-генетической паспортизации сортов конопли посевной (Cannabis sativa L.). Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки эффективных методов определения генетической идентичности растений и контроля подлинности посевного материала в условиях интенсивного развития селекционной работы.

Цель исследования — разработать комплекс SSR-маркеров, который позволит обеспечить надежную дифференциацию сортов конопли посевной для селекционно-семеноводческой работы и молекулярно-генетической паспортизации. В работе представлены результаты анализа двенадцати сортов однодомной технической конопли среднерусского экотипа с использованием двух наборов SSR-маркеров: высокополиморфных динуклеотидных маркеров, а также разработанных гексануклеотидных микросателлитных маркеров. Исследование включало выделение ДНК, ПЦР-амплификацию, детекцию аллелей и статистическую обработку данных. Полученные результаты показали крайне высокий уровень внутрисортового полиморфизма при использовании высокополиморфных маркеров, что затрудняет их применение для генетической паспортизации. Разработанный комплекс из 10 гексануклеотидных SSR-маркеров, охватывающих все хромосомы генома, позволил дифференцировать большинство образцов на уровне сортов.

1. Gedik G., Avinc O. Hemp Usage in Textile Industry. Belwal T., Belwal N.C. (eds.). Revolutionizing the Potential of Hemp and Its Products in Changing the Global Economy. Cham: Springer. 2022; 69–95. https://doi.org/10.1007/978-3-031-05144-9_4

2. Ahmed A.T.M.F., Islam M.Z., Mahmud M.S., Sarker M.E., Islam M.R. Hempas a potential raw material toward a sustainable world: A review. Heliyon. 2022; 8(1): e08753. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e08753

3. Danielewicz D. Industrial Hemp as a Potential Nonwood Source of Fibres for European Industrial-Scale Papermaking—A Review. Materials. 2023; 16(19): 6548. https://doi.org/10.3390/ma16196548

4. Senthilkumar K. et. al. Performance of Sisal/Hemp Bio-based Epoxy Composites Under Accelerated Weathering. Journal of Polymers and the Environment. 2021; 29(2): 624–636. https://doi.org/10.1007/s10924-020-01904-7

5. Xu J., Bai M., Song H., Yang L., Zhu D., Liu H. Hemp (Cannabis sativa subsp. sativa) Chemical Composition and the Application of Hempseeds in Food Formulations. Plant Foods for Human Nutrition. 2022; 77(4): 504–513. https://doi.org/10.1007/s11130-022-01013-x

6. Rehman M. et. al. Evaluation of hemp (Cannabis sativa L.) as an industrial crop: a review. Environmental Science and Pollution Research. 2021; 28(38): 52832‒52843. https://doi.org/10.1007/s11356-021-16264-5

7. Ioannidis K., Tomprou I., Mitsis V. An Alternative In Vitro Propagation Protocol of Cannabis sativa L. (Cannabaceae) Presenting Efficient Rooting, for Commercial Production. Plants. 2022; 11(10): 1333. https://doi.org/10.3390/plants11101333

8. Alsaleh A., Yılmaz G. Exploring cannabidiol variations, investigation of genetic diversity, population structure and unveiling male-specific genetic marker in industrial hemp (Cannabis sativa L.). Genetic Resources and Crop Evolution. 2025; 72(1): 797‒814. https://doi.org/10.1007/s10722-024-02015-1

9. Канукова К.Р., Газаев И.Х., Сабанчиева Л.К., Боготова З.И., Аппаев С.П. ДНК-маркеры в растениеводстве. Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2019; (6): 220‒232. https://doi.org/10.35330/1991-6639-2019-6-92-220-232

10. Srivastava S. et. al. Microsatellite markers for crop improvement: A review. Journal of Applied and Natural Science. 2023; 15(3): 1018‒1035. https://doi.org/10.31018/jans.v15i3.4615

11. Zhang J. et. al. Genetic Diversity and Population Structure of Cannabis Based on the Genome-Wide Development of Simple Sequence Repeat Markers. Frontiers in Genetics. 2020; 11: 958. https://doi.org/10.3389/fgene.2020.00958

12. Базанов Т.А., Ущаповский И.В., Логинова Н.Н., Смирнова Е.В., Михайлова П.Д. Анализ индивидуальной изменчивости сорто­образцов конопли посевной (Cannabis sativa L.) с использовани­ем SSR и SCAR маркеров. Аграрная наука. 2020; (10): 68–72. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-342-10-68-72

13. Onofri C., Mandolino G. Genomics and Molecular Markers in Cannabis sativa L. Chandra S., Lata, H., ElSohly M. (eds.). Cannabis sativa L. - Botany and Biotechnology. Cham: Springer. 2017; 319–342. https://doi.org/10.1007/978-3-319-54564-6_15

14. Levinson G., Gutman G.A. Slipped-Strand Mispairing: A Major Mechanism for DNA Sequence Evolution. Molecular Biology and Evolution. 1987; 4(3): 203–221. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a040442

15. Schafleitner R. Molecular Marker Resources and Their Application. Nair R., Schafleitner R., Lee SH. (eds.). The Mungbean Genome. Compendium of Plant Genomes. Cham: Springer. 2020; 107–124. https://doi.org/10.1007/978-3-030-20008-4_8

16. Singh A.K. Discovery and Role of Molecular Markers Involved in Gene Mapping, Molecular Breeding, and Genetic Diversity. Hakeem K., Malik A., Vardar-Sukan F., Ozturk M. (eds.). Plant Bioinformatics. Decoding the Phyta. Cham: Springer. 2017; 303–328. https://doi.org/10.1007/978-3-319-67156-7_12

17. Benkirane C. et al. Population structure and genetic diversity of Moroccan cannabis (Cannabis sativa L.) germplasm through simple sequence repeat (SSR) analysis. Genetic Resources and Crop Evolution. 2024; 71(5): 2037–2051. https://doi.org/10.1007/s10722-023-01754-x

18. Du L., Chen J., Sun D., Zhao K., Zeng Q., Yang N. Krait2: a versatile software for microsatellite investigation, visualization and marker development. BMC Genomics. 2025; 26: 72. https://doi.org/10.1186/s12864-025-11252-2