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

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2020.5.890rus

УДК 635.34:577.2

 

ОЦЕНКА ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОБРАЗЦОВ
КАПУСТЫ КОЧАННОЙ (Brassica oleracea L.) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
SSR МАРКЕРОВ

А.С. ДОМБЛИДЕС , Л.Л. БОНДАРЕВА, В.Ф. ПИВОВАРОВ

Из всех разновидностей капусты в Российской Федерации наиболее распространены традиционные сорта и гибриды капусты кочанной Brassica oleracea L. сonvar. capitata (L.). Классификация селекционного материала с использованием ДНК маркеров позволяет выделить ценные генотипы и установить между ними генетические взаимосвязи для последующей селекции на генетически отличимые формы. Микросателлитные маркеры (simple sequence repeats, SSR) широко используют для генетической идентификации и генотипирования сельскохозяйственных культур. Работы на B. oleracea L. показали их высокую эффективность по выявлению полиморфизма между разновидностями, сортами и внутри сортов. В настоящем исследовании мы впервые установили генетические взаимосвязи между селекционными образцами капусты кочанной отечественной селекции на основе полиморфизма микросателлитных локусов. При сравнении трех разновидностей обнаружена тесная генетическая близость между генотипами савойской и белокочанной капусты. Целью работы было выявление генетических взаимоотношений между селекционными образцами Brassica oleracea L. сonvar. capitata (L.) Alef. var. capitata L. f. alba, var. capitata L. f. rubra и var. sabauda L. на основе типирования и генетической классификации с помощью SSR маркеров, а также сопоставление данных ДНК-анализа с принадлежностью изученных генотипов к соответствующими сортотипам и группами спелости. Объектом исследования были 24 селекционных образца капусты кочанной из коллекции Федерального научного центра овощеводства (ФГБНУ ФНЦО), включая краснокочанную и савойскую разновидности, выведенные в ФГБНУ ФНЦО. Геномную ДНК выделяли из молодых листьев растений в фазу 2-3-го листа с использованием набора реагентов Сорб-ГМО-Б (ООО «Синтол», Россия). Для оценки чистоты и концентрации выделенной ДНК использовали спектрофотометр SmartSpec Plus («Bio-Rad», США). Для осуществления SSR-анализа отобрали 21 микросателлитный локус с известными последовательностями праймеров. Амплификацию осуществляли на приборе С1000 Touch («Bio-Rad», США). ПЦР-продукты разделяли методом вертикального электрофореза с использованием системы Sequi-Gen GT («Bio-Rad», США) в 6 % полиакриламидном секвенирующем геле. Размеры амплифицированных фрагментов определяли в сравнении с маркером молекулярных масс GeneRuler100 bp plus DNA ladder («Thermo Fisher Scientific», США). Полученные цифровые фотографии электрофореграмм анализировали в программе Image Lab 3.0 («Bio-Rad», США). Структуру популяции изучали в программе STRUCTURE 2.3.4 (https://web.stanford.edu/group/pritchardlab/home.html). Расчет генетических расстояний проводили в программе GenAlEx 6.5 для Microsoft Excel по методу M. Nei. Для построения UPGMA дендрограммы использовали алгоритм программы MEGA5.2. В результате анализа получили 103 аллеля со средним показателем 4,9 на локус. Размеры продуктов амплификации составляли 130-410 п.н. Величина информационного полиморфизма (PIC) для праймеров варьировала от 0,3 до 0,9. Анализ популяции выявил, что все образцы распределились по шести основным кластерам. Генетические дистанции варьировали от 0,060 до 0,186. Дендрограмма UPGMA, построенная на основе генетических дистанций, отражала происхождение исследуемых селекционных образцов. Так, сорта Белорусская 455, Подарок 2500, Амагер 611 и Зимовка 1474 с происхождением из Северо-Западной Европы, были объединены в общий кластер, где также находился гибрид Северянка F1, созданный с использованием этих сортов. Сорта, принадлежащие к сортотипу Дитмарская ранняя, — Июньская 3200, Стахановка 1513, Номер первый грибовский 147 образовали отдельный кластер, куда также входил раннеспелый гибрид Аврора F1, имеющий в своей родословной сорт Июньская 3200. Две селекционные линии, выделенные из гибрида Аврора F1, были генетически отдалены и располагались в другом подкластере. Сорта Слава 1305 и Слава грибовская 231, относящиеся к отдельному сортотипу Слава, располагались на отдельной ветви дендрограммы. Относительно недавно полученные сорт Парус и два гибрида Зарница F1 и Мечта F1 генетически отличались от остальных образцов. Московская поздняя 15, стародавний сорт местного происхождения, также образовал отдельную ветвь дендрограммы. Три сорта капусты савойской сгруппировались вместе, причем новый раннеспелый сорт Московская кружевница был генетически отдален от двух других. Образцы капусты краснокочанной образовывали свою группу с достаточным генетическим отдалением между образцами. Полученные результаты на основе изменчивости SSR локусов совпадали с данными о происхождении образцов капусты кочанной, подтверждая их принадлежность к определенным сортотипам и группам спелости, что позволит использовать этот селекционный материал в дальнейшем для получения новых форм.

Ключевые слова: Brassica oleracea L., капуста кочанная, SSR маркеры, генетическая идентификация, сортовой полиморфизм, сортотип.

 

 

ASSESSMENT OF GENETIC DIVERSITY AMONG HEADED CABBAGE(Brassica oleracea L.) ACCESSIONS BY USING SSR MARKERS

A.S. Domblides , L.L. Bondareva, V.F. Pivovarov

Out of all cole crops in Russian Federation traditional cultivars and hybrids of headed cabbage B. oleracea L. сonvar. capitata (L.) are the most widespread. The classification of breeding material with the use of DNA markers enables to find out valuable genotypes and to detect genetic relationships among them in order to develop genetically distinguishing breeding forms. Microsatellite (SSR) markers are known to have been broadly used for genetic identification and genotyping in crops. These markers have shown their efficiency to reveal the polymorphism among varieties, cultivars and within cultivars in B. oleracea L. In the present work we have estimated for the first time the genetic relationship among local accessions of headed cabbage on the basis of SSR-loci polymorphism. The goal of the work was to reveal genetic relationship between breeding accessions of B. oleracea L. сonvar. capitata (L.) Alef. var. capitata L. f. alba, var. capitata L. f. rubra, and var. sabauda L. based on DNA typing and genetic classification using SSR markers, and to compare DNA data of studied genotypes with defined cabbage varietal and maturity groups. Twenty-four breeding accessions of headed cabbage including red and Savoy varieties from collection of Federal Research Center for Vegetable Growing (FRCVG) and also developed at FRCVG were involved. Genomic DNA was extracted from young plant leaves at 2-3 leaf stage with DNA extraction kit Sorb-GMO (Syntol, Russia). Final DNA purity and concentration were identified with the SmartSpec Plus spectrophotometer (Bio-Rad, USA). Twenty-one microsatellite loci with known primer sequences were chosen to perform SSR analysis. The amplification was run in C1000 Touch thermocycler (Bio-Rad, USA). PCR products were separated in a 6 % polyacrylamide sequencing gel with the use of Sequi-Gen GT electrophoresis system (Bio-Rad, USA). The fragments sizes were detected in comparison with molecular weight markers GeneRuler100 bp plus DNA ladder (Thermo Fisher Scientific, USA). The digital images of electrophoregrams were analyzed with Image Lab 3.0 software (Bio-Rad, USA). STRUCTURE 2.3.4 (https://web.stanford.edu/group/pritchardlab/home.html) software was used to study population structure. The genetic distances were calculated using GenAlEx 6.5 software for Microsoft Excel by Nei’s method. To construct the UPGMA dendrogram the algorithm of MEGA 5.2 program was used. As a result of analysis 103 alleles were obtained with an average 4.9 alleles per locus. PCR product sizes were between 130 and 410 bp. The PIC value varied from 0.3 to 0.9. Population analysis revealed six clusters to distribute all breeding accessions. Calculated Nei’s genetic distances varied from 0.060 to 0.186. The UPGMA deprogram constructed on distances matrix reflected the origin of cabbage accessions taken. Thus, cultivars Belorusskaya 455, Podarok 2500, Amager 611 and Zimovka 1474 originated from Northwestern Europe were joined into one cluster, there was also hybrid Severiynka F1 developed with the use of these cultivars. Early-maturing varietal group Ditmarskaya Raniya represented by cultivars Ijunskaya 3200, Stakhanovka 1513, Nomer Perviy Gribovskiy 147 formed a separate cluster which also included an early-maturing hybrid Avrora F1 being of a partial origin from Ijunskaya 3200. Two breeding lines obtained from Avrora F1 were genetically distant and disposed in another subcluster. Cultivars Slava 1305 and Slava 231 belonging to the separate varietal group Slava formed a branch of the dendrogram. Cultivar Parus and hybrids Zarnitsa F1, Mechta F1 developed relatively recently were disposed distantly from other accessions. Moscovskaya pozdnyaya 15 a local cultivar formed its own branch of the dendrogram. Three cultivars of Savoy cabbage were grouped together with sufficient genetic distance between each other, where a new early-maturing cultivar Moskovskaya kruzhevnitsa was more distant from others. The group of red cabbage accessions situated distantly from other clusters with great difference inside the group. The obtained results based on SSR marker variation were in accordance with data on the origin of headed cabbage accessions confirming that they belong to defined varietal and maturity groups. This provides information for nearest breeding program for new cabbage breeding forms.

Keywords: Brassica oleracea L., headed cabbage, SSR markers, genetic identification, cultivar genotype polymorphism, varietal group.

 

ФГБНУ Федеральный научный центр овощеводства
143072 Россия, Московская обл., Одинцовский р-н,
пос. ВНИИССОК, ул. Селекционная, 14,
e-mail: arthurdom@inbox.ru , lyuda_bondareva@mail.ru, pivovarov@vniissok.ru

Поступила в редакцию
16 июля 2020 года

 

назад в начало

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Полный текст PDF

Полный текст HTML