SNP и InDel маркеры хлоропластной и ядерной ДНК для анализа генетического разнообразия растений чая Camellia sinensis (L.) Kuntze на производственных плантациях и в базовой коллекции
Автор: Самарина Л.С., Шхалахова Р.М., Малюкова Л.С., Бобровских А.В., Малюченко О.П., Конинская Н.Г., Маляровская В.И., Гвасалия М.В., Цатурян Г.А., Шуркина Е.С., Рындин А.В.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Молекулярное маркирование
Статья в выпуске: 1 т.61, 2026 года.
Бесплатный доступ
Характеристика геноресурсов субтропических культур в нетипичных регионах произрастания может пролить свет на молекулярные механизмы адаптации растений в неблагоприятных условиях и использоваться в селекционных программах. Северо-Западный Кавказ России как один из самых северных регионов промышленного чаеводства в мире может быть источником наиболее морозостойких форм чая. Однако до сих пор отсутствует понимание генетического разнообразия местных чайных плантаций, их молекулярно-генетическое описание, неизвестно происхождение местных сортов и форм. В представленном исследовании выявлены эффективные SNP- и InDel-маркеры для ядерного и хлоропластного геномов чайного растения, характеризующиеся высоким уровнем внутривидового полиморфизма. Из восьми универсальных пар праймеров к хлоропластному геному цветковых растений, наиболее эффективными оказались 23S, 4.5S/5S, 16S, rpl23/rpl2.l, rpoC1 intron, trnE-UUC/trnT-GUU, которые позволили выявить геномный полиморфизм среди отечественных сортов и форм чая. Отобранные эффективные маркеры ядерной и хлоропластной ДНК были секвенированы по Сэнгеру. С использованием этих маркеров проведена оценка генетического разнообразия растений чая, произрастающих на четырех производственных плантациях и в коллекции ФИЦ СНЦ РАН (г. Сочи). Внешними контролями служили образцы с промышленных плантаций из Республики Абхазия и Шри-Ланки. Для ядерных маркеров SNPs (наибольшая дискриминационная способность D = 0,90-0,92) уровень полиморфизма в среднем по всем популяциям составил P = 83 %, для хлоропластных маркеров SNPs/InDel (наибольшая дискриминационная способность D = 0,36-0,68) — в среднем P = 62 %. Самое высокое разнообразие установлено в селекционной коллекции чая (уровень полиморфизма Р = 100 %, h по хлоропластной и ядреной ДНК соответственно 0,330 и 0,335) и в популяции производственных плантаций п. Калиновое озеро (Р = 100 %, h соответственно 0,346 и 0,401). Выявлено сходство коллекционных генотипов и образцов из производственных популяций с контрольными образцами, контрастными по реакции на холодовое воздействие (сорт Колхида и форма А2019). Показана вариабельность генетического разнообразия внутри популяций чая с разной географической локализацией. Полученные результаты являются важным этапом в описании генетического разнообразия Camelliasinensis (L.) Kuntze во влажных субтропиках России и разработке современных селекционных программ по сохранению зародышевой плазмы перспективных генотипов. Выявленные генотип-специфичные SNP и InDel-маркеры также могут быть использованы для молекулярной паспортизации перспективных сортов и форм чая.
Camellia sinensis, коллекция геноресурсов, генотипирование, однонуклеотидный полиморфизм, SNP, InDel
Короткий адрес: https://sciup.org/142247332
IDR: 142247332 | УДК: 633.72:577.22:577.2 | DOI: 10.15389/agrobiology.2026.1.89rus
SNP and InDel markers of chloroplast and nuclear DNA for the analysis of genetic diversity in tea plants Camellia sinensis (L.) Kuntze from commercial plantations and a core collection
Characterization of genetic resources of subtropical crops in atypical growing regions can shed light on the molecular mechanisms of plant adaptation to unfavorable conditions and can be used in breeding programs. The Northwestern Caucasus of Russia, as a northernmost region of commercial tea Camellia sinensis (L.) Kuntze cultivation in the world could be a source of the most frost-resistant tea forms. However, an understanding of the genetic diversity of local tea plantations, their molecular genetic characterization, and the origin of local cultivars and forms is still lacking. In this study, we identified effective SNP and InDel markers for the nuclear and chloroplast genomes of the tea plants, characterized by a high level of intraspecific polymorphism. Among eight universal primer pairs for the chloroplast genome of flowering plants, 23S.4.5S/32S.5S, 16S, rpl23/rpl2.l, rpoC1 intron, and trnE-UUC/trnT-GUU the most effective and enabled the detection of genomic polymorphism among domestic tea cultivars and forms. DNA fragments that contain the selected effective nuclear and chloroplast DNA markers were sequenced by Sanger’s method. With these markers, we assessed the genetic diversity of tea plants from four commercial plantations and from the core collection of the Federal Research Centre the Subtropical Scientific Centre RAS (Sochi). Specimens from commercial plantations of the Republic of Abkhazia and from Sri Lanka served as external controls. For nuclear SNP markers, the highest discriminatory power was D = 0.90-0.92, and the average polymorphism level identified based on population samples was P = 83 %. For chloroplast SNP/InDel markers, the highest discriminatory power was D = 0.36-0.68, and the average polymorphism level was P = 62 %. The greatest genetic diversity was found in the tea core collection, the polymorphism level was P = 100 %, h values for chloroplast and nuclear DNA were 0.330 and 0.335, respectively, and in populations of commercial plantations from Kalinovoye Ozero settlement, with P = 100 % and h values of 0.346 and 0.401, respectively. We revealed phylogenetic similarities of collection and commercial genotypes to the control cv. Kolkhida and form A2019 contrasting in their response to cold stress. We also found variation in genetic diversity within tea populations growing in different geographic regions. The data obtained reveal the genetic diversity of C. sinensis in the humid subtropics of Russia, which will allow for the improvement of conservation programs for this promising gene pool. The identified genotype-specific SNP and InDel markers can also be used for molecular certification of tea cultivars and forms.
