Разработка молекулярных маркеров для генотипирования Pyrus communis L. in silico
Автор: Лушникова Е.С.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Биологические науки
Статья в выпуске: 11-2 (98), 2024 года.
Бесплатный доступ
Традиционная селекция представляет собой длительный и малоэффективный процесс. Определение генетической дифференциации с помощью молекулярных маркеров растений одного вида играет важную роль для ускорения селекции полезных для сельского хозяйства культур. В ходе данного исследования были разработаны двенадцать ISSR маркеров для P.communis. Полученные данные станут основой для дальнейшего тестирования функциональности разработанных маркеров и определят возможности их применения в лабораторных условиях.
Молекулярные маркеры, генотипирование, молекулярная селекция
Короткий адрес: https://sciup.org/170208313
IDR: 170208313 | DOI: 10.24412/2500-1000-2024-11-2-26-28
Текст научной статьи Разработка молекулярных маркеров для генотипирования Pyrus communis L. in silico
Традиционная селекция древесных растений представляет собой длительный и трудоёмкий процесс, характеризующийся продолжительными циклами и низкой результативностью [1]. Генетический контроль таких характеристик, как рост и урожайность, а также их взаимодействие с факторами окружающей среды, значительно усложняют процесс традиционной селекции. В результате показатели улучшаются медленнее, чем хотелось бы, на протяжении нескольких поколений. Ожидается, что разработка молекулярно-маркерной селекции (MAS) позволит повысить эффективность селекции за счёт сокращения циклов отбора [2].
Маркерный анализ является эффективным, широко применяемым и точным методом анализа генотипов количественных признаков растений. Он широко используется для большинства важных для сельского хозяйства ви- дов растений, например, таких как Prunus persica и Vitis berlandieri [3, 4].
Для того чтобы улучшить качество урожая сельскохозяйственных растений, необходимо понимать их генетическое разнообразие. Одним из ключевых параметров, используемых для оценки генетического разнообразия культурных растений, являются генетическое расстояние и генетическое сходство. ДНК-маркеры становятся всё более популярным инструментом для изучения генетической изменчивости полезных агрономических признаков. Они используются в программах улучшения урожая и разработке стратегий молекулярной селекции [5]. В большом количестве генотипов морфологическая изменчивость связана с определёнными ДНК-маркерами. Традиционные морфологические маркеры могут быть эффективно подтверждены молекулярными маркерами, что позволяет точно идентифицировать и классифицировать генотипы. ISSR-маркеры являются наиболее эффективным инструментом для анализа генетического разнообразия. Они обладают низкой стоимостью, просты в использовании, воспроизводимы и зачастую не требуют предварительных знаний [6, 7].
Целью данного исследования является разработка молекулярных маркеров для возможности последующего генотипирования культурных сортов P. communis .
Материалы и методы
Последовательность генома P.communis была взята из открытой базы данных геномов
«NCBI Genome». Идентификационный номер исследуемого генома GenBank -GCA_963583255.1.
Для поиска микросателлитных последовательностей был применён онлайн-инструмент MISA (v2.1). Выбор микросателлитов для последующего подбора праймеров к ним был осуществлён следующим образом: предпочтение отдавалось ди- и тринуклеотидным повторам, количество повторений которых не превышало десяти.
Подбор праймеров проводился с помощью программного обеспечения Primer3Plus. Таже для большей специфичности при разработке маркера на 3` конце после окончания последовательности микросаттелитного повтора оставлялся один селективный нуклеотид.
Результаты и обсуждение
Таблица. Молекулярные маркеры.
|
№ |
Расположение в геноме |
SSR повтор |
Молекулярный маркер |
|
1 |
Хромосома №6 |
(CT)8 |
5`- CTCTCTCTCTCTCTCTC-3` |
|
2 |
Хромосома №6 |
(TG)6 |
5`- TGTGTGTGTGTGA-3` |
|
3 |
Хромосома №6 |
(AT)7 |
5`- ATATATATATATATG-3` |
|
4 |
Хромосома №6 |
(TA)6 |
5`- TATATATATATAA-3` |
|
5 |
Хромосома №1 |
(AGG)6 |
5`- AGGAGGAGGAGGAGGAGGA-3` |
|
6 |
Хромосома №1 |
(CT)11 |
5`- CTCTCTCTCTCTCTCTCTCTCTG-3` |
|
7 |
Хромосома №1 |
(TTTG)5 |
5`- TTTGTTTGTTTGTTTGTTTGT-3` |
|
8 |
Хромосома №1 |
(CTC)5 |
5`- CTCCTCCTCCTCCTCC-3` |
|
9 |
Хромосома №12 |
(AAT)7 |
5`- AATAATAATAATAATAATAATT-3` |
|
10 |
Хромосома №12 |
(TCT)6 |
5`- TCTTCTTCTTCTTCTTCTT-3` |
|
11 |
Хромосома №12 |
(GAG)7 |
5`- GAGGAGGAGGAGGAGGAGGAGA-3` |
|
12 |
Хромосома №12 |
(AG)12 |
5`- AGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGT-3` |
В таблице представлены 12 праймеров ISSR маркеров, представляющих из себя мик-росаттелитный повтор и следующий за ним нуклеотид, являющийся селективным. Полученные ISSR-маркеры предоставляют воз- можность мониторинга генетического разнообразия вида P. communis, что представляет собой один из первых шагов в процессе создания новых сортов с использованием методов молекулярной селекции.
Список литературы Разработка молекулярных маркеров для генотипирования Pyrus communis L. in silico
- Novel and emerging biotechnological crop protection approaches / G. Giudice, L. Moffa, S. Varotto [et al.] // Plant biotechnology journal. - 2021. - Т. 19, № 8. - С. 1495-1510. EDN: CSAXWM
- Enhancing genetic gain in the era of molecular breeding / Y. Xu, P. Li, C. Zou [et al.] // Journal of Experimental Botany. - 2017. - Т. 68, № 11. - С. 2641-2666. EDN: VOCDNB
- Dissecting the genetic architecture of root-related traits in a grafted wild Vitis berlandieri population for grapevine rootstock breeding / L. Blois, M. de Miguel, P.F. Bert [et al.] // Theoretical and Applied Genetics. - 2023. - Т. 136. - № 11. - С. 223. EDN: NXNYKD
- Landscape genomics reveals genetic evidence of local adaptation in a widespread tree, the Chinese wingnut (Pterocarya stenoptera) / L.F. Li, S. A. Cushman, Y.X. He [et al.] // Journal of Systematics and Evolution. - 2022. - Т. 60, № 2. - С. 386-397. EDN: INEEJY
- Diversity in 113 cowpea [Vigna unguiculata (L) Walp] accessions assessed with 458 SNP markers / K.F. Egbadzor, K. Ofori, M. Yeboah [et al.] // SpringerPlus. - 2014. - Т. 3. - С. 1-15. EDN: UUVREH
- Molecular marker for characterization of traditional and hybrid derivatives of Eleusine coracana (L.) using ISSR marker /j. Venkatesan, V. Ramu, T. Sethuraman [et al.] // Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. - 2021. - Т. 19, № 1. - С. 178.
- Al-Yasi H. M., Al-Qthanin R.Comparing genetic differentiation and variation using ISSR and SCoT among Juniper plant markers in Saudi Arabia / H.M. Al-Yasi, R. Al-Qthanin // Frontiers in Plant Science. - 2024. - Т. 15. - С. 1356917. EDN: DPHYTW
