Сельскохозяйственная биология, 2015,том 50, № 1, с. 46-54.

doi: 10.15389/agrobiology.2015.1.46rus

УДК 634.723.1:575.174.015.3:577.21

ПОЛИМОРФИЗМ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ
У СОРТОВ ЧЕРНОЙ СМОРОДИНЫ (Ribes nigrum L.) ИЗ КОЛЛЕКЦИИ
ВНИИСПК

А.В. ПИКУНОВА¹, С.Д. КНЯЗЕВ¹, А.Ю. БАХОТСКАЯ¹, А.А. КОЧУМОВА²

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 × 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 × 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.

Ключевые слова: черная смородина, ДНК-маркеры, микросателлиты, полиморфизм, идентификация, генофонд, Ribesnigrum L.

Полный текст

MICROSATELLITE LOCI POLYMORPHISM IN RUSSIAN BLACK
CURRANT (Ribes nigrum L.) VARIETIES FROM COLLECTION OF
ALL-RUSSIAN RESEARCH INSTITUTE OF BREEDING FRUIT CROPS

A.V. Pikunova¹, S.D. Knyazev¹, A.Yu. Bakhotskaya¹, A.A. Kochumova²

Black currant is the main berry crop in Russia. The need to improve its assortment requires new effective methods to be involved in breeding. Application of DNA markers as a modern approach in dealing with germplazm is intensively used abroad in works on black currant plants. We are the first in Russia who used SSR DNA markers in studying black currant gene pool. In this paper we report genotyping 27 black currant accessions from the collection of the All-Russian Research Institute of Breeding Fruit Crops, including 16 varieties originated from this institute, on 14 microsatellite loci. Electrophoresis in 6 % denaturing PAAG followed by staining with silver nitrate was used for separation of PCR products. All tested SSR loci, except MS06g03, have been found to be polymorphic. On average 4.9 alleles were amplified per locus. Three fragments have been amplified on DNA of some accessions at one SSR locus that is probably due to the duplication of these microsatellite loci in genome of these accessions. A total of 66 % of all amplified fragments were rare alleles with a frequency of occurrence equal to or less than 0.2. Eight unique alleles have been found. The observed heterozygosity ranged from 0.259 (g2-H21) to 1 (e4-D03) and averaged 0.608. Combinations of alleles at one locus allowed to distinguish from 3 (g2-H21, e1-O21) to 15 (g2-G12) genotypes. The minimum set of four loci (e4-D03, g1-M07, g1-E03, g2-B20) allowed to distinguish all the tested accessions, i.e. unique multilocus profile has been found for each sample. Pairwise genetic similarity coefficients ranged from 0.11 (between Odzhebin and Sharovidnaya varieties) to 0.95 (between Govtva and Rtishchevskaya varieties) and averaged 0.346. Cluster analysis of genetic similarity has been done. The dendrogram shows a few clusters with high bootstrap support. Distribution of alleles between related varieties was consistent with the pedigrees in the most cases, but discrepancies between pedigrees and SSR data also were found. Thus, the varieties Ocharovanie (№ 1168 × Ekzotika variety) and Ekzotika had no common alleles in three loci (e4-D03, g1-E03, g2-B20). It probably is due to pollination by other pollen or error in reproduction and transplantation or mutations in these loci. The varieties Odzhebin and Binar (Odzhebin × Naryadnaya) had no common alleles in two loci (g1-M07, g1-E03). Our results allow to recommend SSR markers for evaluation of domestic gene pool of black currant on genetic diversity, and to develop methods for the identification and certification of varieties of black currant.

Keywords: black currant, DNA markers, microsatellites, polymorphism, identification, gene pool, Ribes nigrum L.

Оформление электронного оттиска