Молекулярная структура генома и селекция. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Антракноз - заболевание люпина узколистного ( Lupinus angustifolius L.), вызываемое грибом Colletotrichum lupini. Устойчивость к нему носит не абсолютный, а относительный характер: высокоустойчивые образцы могут поражаться инфекцией, но в меньшей степени, чем неустойчивые растения. Относительно общего числа генов, связанных с толерантностью к антракнозу, до сих пор нет единого мнения. В настоящее время селекционеры из разных стран заняты созданием более устойчивых к антракнозу сортов посредством объединения в одном генотипе неаллельных генов устойчивости к болезни. Для быстрого и эффективного отбора устойчивых растений разрабатываются ДНК-маркеры, сцепленные с генами устойчивости к заболеванию. Прежде чем использовать ДНК-маркеры в селекции, необходим предварительный анализ их эффективности для тех или иных селекционных образцов из-за возможных «ложноположительных» результатов. Наиболее близкими к Lanr1 представляются ДНК-маркеры AnSeq3 и AnSeq4 (однонуклеотидные полиморфизмы - single nucleotide polymorphisms, SNPs), которые фланкируют ген на расстоянии 0,9 сМ (H. Yang et al., 2012). В настоящей работе мы исследовали возможность использования ДНК-маркеров AnSeq3 и AnSeq4 в селекции российских и белорусских сортов люпина узколистного на устойчивость к антракнозу. Полимеразную цепную реакцию (ПЦР) применяли для выявления аллелей ДНК-маркеров, сцепленных с геном Lanr1 устойчивости к антракнозу люпина узколистного. Объектами для изучения служили 50 сортов и образцов люпина российской, белорусской, польской и австралийской селекции. ДНК выделяли индивидуально из семян в 3-кратной повторности. Представлен список селекционных образцов, а также состав реакционной смеси для ПЦР и условия амплификации ДНК. Для ПЦР использовали ферменты и реактивы фирмы «СибЭнзим» (Россия), праймеры к маркерам AnSeq3 и AnSeq4 сайтспецифичны и синтезированы фирмой «Синтол» (Россия). Электрофорез в полиакриламидном геле применяли для разделения маркерных аллелей. Устойчивый и восприимчивый к антракнозу австралийский селекционный материал использовался в качестве контролей для аллелей AnSeq3 и AnSeq4. ДНК-фрагменты длиной 92 и 87 п.н., соответствующие маркерам AnSeq3 и AnSeq4, были получены для всех 50 селекционных образцов, включенных в исследование. Для 13 сортов российской и 10 сортов польской селекции были обнаружены маркерные аллели, соответствующие восприимчивости к антракнозу. Для белорусского селекционного образца БГБ-6 аллели устойчивости были выявлены по маркерам AnSeq3 и AnSeq4, для сорта Миртан - только по маркеру AnSeq3. Остальным 21 образцам белорусской селекции соответствовали аллели восприимчивости к антракнозу. Ранее с помощью других ДНК-маркеров - AntjM1 и AntjM2 мы показали, что современные сорта Всероссийского НИИ люпина не содержат устойчивых маркерных аллелей, сцепленных с геном Lanr1. Проведенные исследования показали, что ДНК-маркеры AnSeq3 и AnSeq4, сцепленные с геном Lanr1, могут быть полезны в селекции российских и белорусских сортов на устойчивость к антракнозу.
Бесплатно
Статья научная
Микросателлитные ДНК-маркеры, основанные на анализе простых повторяющихся повторов (SSR - simple sequence repeats), признаются одной из наиболее эффективных ДНК-маркерных систем, используемых в селекции и генетике культурных растений. С помощью SSR-маркеров были построены первые наиболее насыщенные генетические карты яблони. Кроме того, выполнен широкий перечень исследований, направленных на изучение генетического разнообразия в коллекциях сортов, диких форм, межвидовых гибридов яблони. C целью изучения генетической структуры рабочей коллекции современных сортов яблони отечественной селекции был оценен полиморфизм 12 микросателлитных локусов в выборке из 31 сорта яблони селекции Северо-Кавказского зонального НИИ садоводства и виноградарства (СКЗНИИСиВ, г. Краснодар) и Всероссийского НИИ селекции плодовых культур (ВНИИСПК, г. Орел) из коллекции генетических ресурсов СКЗНИИСиВ. Использовали SSR-маркеры, рекомендованные Европейским консорциумом Fruitbreedomics для изучения генетического разнообразия яблони: CH01f03b, CH01h01, CH01h10, CH02c06, CH02d08, CH04e05, CH05f06, CH01f02, CH02c11, Hi02c07, CH02c09 и CH03d07. По данным SSR-анализа был выявлен уровень полиморфизма от 5 до 10 аллелей на локус (наибольший - по CH02c11, наименьший - по CH01f03b) при среднем значении 7,75 аллеля на локус. Суммарно по 12 проанализированным локусам идентифицировали 93 аллеля. Все изученные сорта обладали уникальным набором аллелей. Сравнение с данными о генетическом разнообразии мирового генофонда яблони позволяет утверждать, что изученная выборка современных сортов яблони отечественной селекции характеризуется высоким уровнем полиморфизма SSR-локусов. Величины ожидаемой (H e) и наблюдаемой (H o) гетерозиготности варьировали в пределах 0,548-0,897 для H o и 0,602-0,827 для H e при среднем показателе H o = 0,786 и H e = 0,755. Значение PIC (polymorphism information content) составило от 0,571 до 0,806. При этом по 9 локусам из 12 изученных названный показатель изменялся в пределах 0,712-0,806. Результаты UPGMA-анализа согласуются с данными по генетической разнородности сортов из изученной выборки. Построение дендрограммы позволило выделить пять основных кластеров. Распределение сортов по кластерам в большинстве случаев прямо соотносится с их генеалогией. Так, сорт Свежесть, вошедший в отдельный кластер № 1, и сорта Имрус и Зимнее утро, сформировавшие кластер № 5, происходят от сортов, не представленных в родительских формах ни у одного из остальных сортов в изученной выборке. Сорта Солнышко, Строевское, Юбилей Москвы, Афродита и Старт селекции ВНИИСПК, выделенные в кластер № 3, имеют одну общую родительскую форму. Cложная структура дендрита, полученная при выполнении кластеризации по результатам SSR-анализа, может быть следствием большого числа уникальных аллелей у изучаемых генотипов, что, в свою очередь, обусловлено высоким уровнем генетического разнообразия внутри выборки. В то же время факт объединения сортов с одинаковой генеалогией в одни кластеры подтверждает значительное генетическое сходство внутри групп таких сортов. Результаты исследования дают возможность оценить уровень генетического полиморфизма в изученной выборке, кроме того, данные SSR-генотипирования могут быть использованы в дальнейшем для подтверждения генеалогии сортов и гибридов при возникновении спорных вопросов, а также при сортовой идентификации.
Бесплатно
Статья научная
Черная смородина - ведущая ягодная культура в России. Необходимость совершенствования сортимента по целому ряду направлений требует привлечения новых эффективных методов в селекцию. Один из современных подходов при работе с генетическими ресурсами - применение ДНК-маркеров. Впервые в России мы использовали микросателлитные ДНК-маркеры для изучения черной смородины. В настоящей работе проведено генотипирование 27 сортообразцов этой культуры из коллекции Всероссийского НИИ селекции плодовых культур (ВНИИСПК) (в том числе 16 сортов селекции ВНИИСПК) по 14 микросателлитным локусам. Для анализа полиморфизма микросателлитных локусов использовали электрофоретическое разделение ПЦР-продуктов в 6 % денатурирующем полиакриламидном геле (ПААГ) с последующим окрашиванием нитратом серебра. Все локусы, кроме MS06g03, оказались полиморфными (в среднем было амплифицировано 4,9 аллеля на локус). С ДНК некоторых сортообразцов в одном локусе амплифицировалось три фрагмента, что, вероятно, связано с дупликацией этих микросателлитных локусов. Из 68 амплифицированных фрагментов 45 (66 %) были редкими аллелями с частотой £ 0,2. Обнаружено восемь уникальных фрагментов, амплифицированных только на ДНК одного из протестированных сортообразцов. Наблюдаемая гетерозиготность варьировала от 0,259 для локуса g2-H21 до 1 для локуса e4-D03 (в среднем составила 0,608). По сочетанию аллелей в локусе можно было различить от 3 (g2-H21, e1-O21) до 15 (g2-G12) генотипов. Минимальный набор из четырех локусов (e4-D03, g1-M07, g1-E03, g2-B20) позволил дифференцировать все протестированные сортообразцы, то есть для каждого образца был получен уникальный мультилокусный профиль. Коэффициенты попарного генетического сходства варьировали от 0,110 (между сортами Оджебин и Шаровидная) до 0,950 (между сортами Говтва и Ртищевская) и в среднем составили 0,346. Проведен кластерный анализ генетического сходства сортообразцов и построена дендрограмма, в которой выделились несколько кластеров с высокой бутстреп-поддержкой. Изучение потока аллелей через родословные проанализированных сортов показало, что в большинстве случаев распределение аллелей между родственными сортами не противоречило родословным, но были обнаружены и случаи расхождения сведений родословных и SSR-анализа. Так, у сорта Очарование (получен в скрещивании сеянец№1168 ½ сорт Экзотика) в трех локусах (e4-D03, g1-E03, g2-B20) не было общих аллелей с сортом Экзотика. Возможно, что в действительности произошло опыление другой пыльцой, нельзя также исключить ошибку при размножении и пересадке или мутации в указанных локусах. Сорта Оджебин и Бинар (выведен при скрещивании сортов Оджебин х Нарядная) тоже не имели общих аллелей в двух локусах (g1-M07, g1-E03). Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения протестированных маркеров для оценки генетического разнообразия отечественного генофонда черной смородины, а также для разработки методов идентификации и паспортизации ее сортов.
Бесплатно
