doi: 10.15389/agrobiology.2015.1.37rus
УДК 634.11:575.174.015.3:577.21
ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ СОВРЕМЕННЫХ
СОРТОВ ЯБЛОНИ (Malus × domestica Borkh.) ОТЕЧЕСТВЕННОЙ
СЕЛЕКЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ
И.И. СУПРУН1, Я.В. УШАКОВА1, С.В. ТОКМАКОВ1,
Ч.Э. ДЮРЕЛЬ2, К. ДЕНАНС2, Е.В. УЛЬЯНОВСКАЯ1
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 (He) и наблюдаемой (Ho) гетерозиготности варьировали в пределах 0,548-0,897 для Ho и 0,602-0,827 для He при среднем показателе Ho = 0,786 и He = 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.
Ключевые слова: яблоня, SSR-маркеры, генотипирование, полиморфизм, генетическое разнообразие.
I.I. Suprun1, Ya.V. Ushakova1, S.V. Tokmakov1, Ch.E. Durel2, C. Denance2, E.V. Ul’yanovskaya1
SSRs are one of the most suitable DNA-markers for assessment of genetic diversity of plant genetic resources. Microsatellites were used for development of saturated genetic maps of apple (Malus × domestica Borkh.) as well as for wide range of genetic diversity studies. Our study was aimed on the investigation of the genetic relationship within subcollection of modern Russian apple cultivars. Polymorphism of 12 microsatellite loci was estimated for 31 apple cultivars from the SKZNIISiV collection of genetic resources. These cultivars have been bred in North Caucasian Regional Research Institute of Horticulture and Viticulture (SKZNIISiV) and All-Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding (VNIISPK). SSR-markers CH01f03b, CH01h01, CH01h10, CH02c06, CH02d08, CH04e05, CH05f06, CH01f02, CH02c11, Hi02c07, CH02c09 and CH03d07, which are recommended by Fruitbreedomics, the European consortium, were used in the study. According to the data of SSR-analysis from 5 to 10 alleles per locus were detected, with an average value of 7.75 alleles per locus. A total of 93 alleles were detected for all 12 loci. All apple cultivars showed individual, distinct SSR-profiles. Comparison with the data on the genetic diversity of the world apple tree gene pool suggests that the SSR-loci polymorphism in studied set of the apple cultivars is relatively high. Expected (He) and observed (Ho) heterozygosity varied within the ranges of 0.548-0.897 and 0.602-0.827 for Ho and He, respectively. The average values of these indexes are Ho = 0.786 and He = 0.755. PIC value ranged from 0.571 to 0.806, and 9 loci showed PIC value higher than 0.712. Results of UPGMA-analysis are consistent with the level of genetic heterogeneity of the studied cultivar set. Five clusters were determined. Distribution of cultivars into clusters in most cases is consistent with their genealogy. For example, Svezhest’ cultivar, formed a distinct cluster № 1, as well as cultivars Imrus and Zimnee utro which formed cluster № 5 are originated from the cultivars, which are not presented as the parental forms of any studied cultivars. Cultivars of VNIISPK breeding such as Solnishko, Stroevskoe, Yubilei Moskvy, Afrodita and Start, which formed distinct cluster № 3 have one common parental cultivar. The structure of dendrite obtained when performing clustering on the results of SSR-analysis may be due to large number of unique alleles studied in genotypes that in turn is due to the high genetic diversity within the studied set of cultivars. At the same time, the fact of incorporation of cultivars with the same genealogy in the same clusters confirms the high significant genetic similarity within groups of such varieties. Results of the study allows to assess the level of the genetic diversity within the set of modern apple cultivars as well as can be used for confirmation of genealogy of apple cultivars and hybrids in the case of disputes, as well as for identification of varieties.
Keywords: apple tree, SSR-markers, genotyping, polymorphism, genetic diversity.
1ФГБНУ Северо-Кавказский зональный
|
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
