БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ
 
КАК ПОДАТЬ РУКОПИСЬ
 
КАРТА САЙТА
НА ГЛАВНУЮ

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2020.3.523rus

УДК 634.8:577.22

Работа поддержана РФФИ и Администрацией Краснодарского края, грант № 19-44-233003.

 

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АЛЛЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЛОКУСА VvMybA1 У НЕКОТОРЫХ АБОРИГЕННЫХ И ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ СОРТОВ ВИНОГРАДА

А.В. МИЛОВАНОВ1, Е.Т. ИЛЬНИЦКАЯ2, В.В. РАДЧЕНКО1,
А.В. ГАРКОВЕНКО1, А.С. ЗВЯГИН1, Л.П. ТРОШИН1, А.Г. КОЩАЕВ1

Европейский культурный виноград Vitis vinifira L. — одна из наиболее распространенных сельскохозяйственных культур. Выбор метода культивации винограда и переработки урожая виноградной лозы зависит от того, какой гибрид, клон и подвой используются в производстве, то есть от его ампелографических свойств. За содержание антоцианов в ягодах культурного и дикого винограда ответственно семейство виноградных транскрипционных факторов VvMybA. В настоящей работе у аборигенных российских сортов винограда впервые идентифицированы аллели гена VvMybA1. При этом размер аллелей у окрашенных и неокрашенных сортов был одинаков. Выравнивание последовательностей показало характерные особенности строения аллелей для каждого из изученных генотипов. Нашей целью было выявление, установление особенностей строения и сравнение аллелей гена VvMybA1 у двух аборигенных и двух интродуцированных в России сортов винограда. В качестве материала были выбраны два окрашенных (Каберне Кортис и Сыпун черный) и два неокрашенных (Шардоне и Сибирьковый) сорта винограда аборигенного и интродуцированного происхождения. Материал верхушечных листьев растений отбирали в Анапской зональной ампелографической коллекции СКФНЦСВВ (АЗОСВиВ). ДНК выделяли согласно модифицированной CTAB-методике с добавлением меркаптоэтанола. Для проведения ПЦР и выделения искомых аллелей гена VvMybA1 использовали маркеры, которые позволяют идентифицировать сразу два аллеля — VvMybA1b и VvMybA1c. Анализ на соответствие ожидаемому результату проводили посредством поиска последовательности в базе данных GenBank NCBI, используя веб-сервисы BLAST, blastx и CD-search. По результатам выравнивания сиквенсов в программе ClustalO была выявлена однонуклеотидная вставка у белоягодных сортов и замены нуклеотидов в разных позициях у сортов с окрашенной и неокрашенной ягодой. При сравнении с базой данных GenBank NCBI было установлено, что нуклеотидные последовательности аллелей гена VvMybA1 у окрашенных сортов характерны для сортов с ярко выраженной окраской ягод, в то время как у неокрашенных потеря окраски, по-видимому, имела конкретную причину. Так, у сорта Шардоне выявлен аллель, для которого характерна вставка транспозона Gret-1, блокирующего нормальную экспрессию гена VvMybA1. У сорта Сибирьковый аллель гена VvMybA1 не функционален из-за блокировки транспозоном Gret-1. Как показано в ряде исследований, этот аллель присутствует и у других неокрашенных сортов. При изучении аминокислотной последовательности, транслируемой с нуклеотидной последовательности анализируемых аллелей, также обнаружены различия между группами окрашенных и неокрашенных сортов. В целом эти различия можно разделить на типичные для окрашенных и неокрашенных сортов, однако при этом у сорта Сыпун черный была выявлена мутация, которая вызвала замену изолейцина на валин, но не повлияла на общую окраску ягод. При поиске в базе данных GenBank NCBI оказалось, что эта мутация не уникальна, так как ее обнаружили у сорта Альфонс Лавалле, а также у межвидовых гибридов.

Ключевые слова: Vitis vinifera L., аборигенные сорта, интродуценты, аллель, ген VvMybA1, секвенирование, антоцианин, мутации, аминокислоты, транспозоны.

 

 

COMPARATIVE ANALYSIS OF THE VvMybA1 LOCUS ALLEAL STATE IN SOME INDIGENOUS AND INTRODUCENT GRAPEVINE VARIETIES

A.V. Milovanov1, E.T. Ilnitskaya2, V.V. Radchenko1, A.V. Garkovenko1, A.S. Zvyagin1, L.P. Troshin1, A.G. Koshchaev1

European cultivated grape Vitis vinifira L. is one of the most common agricultural crops grown by man since ancient times. Of course, the usual companion of the cultivation of this culture is a traditional hybridization and clonal selection, which allows you to select spontaneous mutants. Nevertheless, the study of such an important agrobiological trait as anthocyanin coloration and, in particular, the genes that determine it, is one of the most important problems both in modern grape genetics and in studies of plant metabolic pathways in general. The study of this problem can not only provide the basis for subsequent fundamental research on the functioning of both individual genes and the genome as a whole, but also create a basis for the selection of varieties for economically valuable traits. The VvMybA family of grape transcription factors is responsible for anthocyanin accumulation in berries of cultivated and wild grapes. In the present work, alleles of the VvMybA1 gene were first identified in native Russian grape varieties. Theses alleles in the colored and uncolored grape varieties were found out to be the same in size. Sequence alignment showed the characteristic features of alleles for each of the studied genotypes. The purpose of our study, we set a description of the four alleles of the VvMybA1 gene in the Chardonnay, Sibirkovskii, Cabernet Cortis and Sypun cherny varieties. Two introduced and well-known varieties and two indigenous varieties also cultivated in the Krasnodar Territory were investigated. The leaves for DNA extraction was collected at the Anapa zonal experimental station. DNA was isolated by CTAB method with mercaptoethanol. PCR was performed using primers and amplification parameters published in the literature. For PCR amplification and isolation of VvMybA1 gene alleles we used markers which allow simultaneous identification of two alleles, VvMybA1b and VvMybA1c. We sequenced and compared with each other and with the GenBank NCBI database the sequences of the VvMybA1 gene alleles of these varieties. Alignment of sequences in the ClustalO program revealed structural features of the allele nucleotide sequences. In particular, a single nucleotide insert was found in white-berry varieties and nucleotide substitutions in different places in varieties with colored and uncolored berries. Further, comparing with the GenBank NCBI database found that the alleles of colored varieties have a structure characteristic for varieties with a pronounced color of berries, while uncolored varieties apparently have a specific reason for the loss of color. Thus, it was found that the Chardonnay variety has an allele with the insertion of Gret-1 transposon which blocks the normal expression of VvMybA1 gene. It was also revealed that the Sibirkovky variety also has the alleleof VvMybA1 gene which is not functional due to the blocking by Gret-1 transposon. As shown in previous studies by other authors, this allele is also present in other uncolored varieties, and, therefore, this is the reason for blocking gene expression. A study of the amino acid sequence also revealed differences between the groups of colored and uncolored varieties. These differences can be obviously divided into those characteristic of colored and uncolored varieties. However, a mutation was detected in Sypun cherny variety, which affected the replacement of the amino acid isoleucine with valine, but did not affect the overall color of the berries. When searching for the amino acid sequence in the GenBank NCBI database, it was revealed that this mutation is not unique in nature, as it was found in the Alphonse Lavallée variety, as well as in interspecific hybrids.

Keywords: Vitis vinifera L., indigenous varieties, introduced varieties, allele, gene, VvMybA1, sequencing, anthocyanin, mutations, amino acids, transposons.

 

1ФГБОУ ВО Кубанский государственный
аграрный университет им. И.Т. Трубилина
,
350044 Россия, г. Краснодар, ул. Калинина, 13,
e-mail: milovanov1991@mail.ru ✉, vitalyradchenko@yandex.ru,
chief@gene-expert.ru,ziag@mail.ru, lptroshin@mail.ru, kagbio@mail.ru;
2ФГБНУ Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия,
350901 Россия, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39,
-mail: ilnitskaya79@mail.ru

Поступила в редакцию
10 октября 2019 года

 

назад в начало