agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2025.26.6.1251-1262agronauka-2283Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: РАСТЕНИЕВОДСТВООRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: PLANT GROWINGПрактическое применение SSR-маркеров в селекции льна (Linum usitatissimum L.)Practical application of SSR-markers in flax breeding (Linum usitatissimum L.)https://orcid.org/0000-0001-9544-5528БазановТ. А.BazanovT. A.

Базанов Тарас Александрович, кандидат хим. наук, заведующий лабораторией молекулярно-генетических исследований и клеточной селекции, ведущий научный сотрудник

Комсомольский проспект, д. 17/56, г. Тверь, 170041

Taras A. Bazanov, PhD in Chemical Science, Head of the Laboratory of the Molecular-Genetic Research and Cell Selection, leading researcher

Komsomolsky prospect, 17/56, Tver, 170041

t.bazanov@fnclk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0602-1211УщаповскийИ. В.UshapovskyI. V.

Ущаповский Игорь Валентинович, кандидат биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярно-генетических исследований и клеточной селекции, заместитель директора по науке

Комсомольский проспект, д. 17/56, г. Тверь, 170041

Igor V. Ushapovsky, PhD in Biological Science, leading researcher, the Laboratory of the Molecular-Genetic Research and Cell Selection, Deputy Director for Science

Komsomolsky prospect, 17/56, Tver, 170041

info@fnclk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8204-7341РожминаТ. А.RozhminaT. A.

Рожмина Татьяна Александровна, доктор биол. наук, заведующая лабораторией селекционных технологий 

Комсомольский проспект, д. 17/56, г. Тверь, 170041

Tatyana A. Rozhmina, DSc in Biology, Head of the Laboratory of Breeding Technologies 

Komsomolsky prospect, 17/56, Tver, 170041

info@fnclk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4633-392XЛогиноваН. Н.LoginovaN. N.

Логинова Наталья Николаевна, научный сотрудник лаборатории молекулярно-генетических исследований и клеточной селекции

Комсомольский проспект, д. 17/56, г. Тверь, 170041

Natalya N. Loginova, researcher, the Laboratory of the Molecular-Genetic Research and Cell Selection 

Komsomolsky prospect, 17/56, Tver, 170041

info@fnclk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6559-9577МининаЕ. В.MininaE. V.

Минина Екатерина Витальевна, аспирант, младший научный сотрудник лаборатории молекулярно-генетических исследований и клеточной селекции

Комсомольский проспект, д. 17/56, г. Тверь, 170041

Ekaterina V. Minina, postgraduate, junior researcher, the Laboratory of the Molecular-Genetic Research and Cell Selection

Komsomolsky prospect, 17/56, Tver, 170041

info@fnclk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7797-2578ВересоваП. Д.VeresovaP. D.

Вересова Полина Дмитриевна, младший научный сотрудник лаборатории молекулярно-генетических исследований и клеточной селекции

Комсомольский проспект, д. 17/56, г. Тверь, 170041

Polina D. Veresova, junior researcher, the Laboratory of the Molecular-Genetic Research and Cell Selection 

Komsomolsky prospect, 17/56, Tver, 170041

info@fnclk.ruФГБНУ «Федеральный научный центр лубяных культур»РоссияFederal Research Center for Bast Fiber CropsRussian Federation20250801202626612511262Copyright © Базанов Т.А., Ущаповский И.В., Рожмина Т.А., Логинова Н.Н., Минина Е.В., Вересова П.Д., 20252025Базанов Т.А., Ущаповский И.В., Рожмина Т.А., Логинова Н.Н., Минина Е.В., Вересова П.Д.Bazanov T.A., Ushapovsky I.V., Rozhmina T.A., Loginova N.N., Minina E.V., Veresova P.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/2283

Лен – перспективная культура, ориентированная на промышленное использование и экспорт. Традиционные методы селекции требуют значительных временных и трудовых ресурсов, однако современные ДНК-маркеры такие, как микросателлиты, существенно ускоряют разработку новых сортов и повышают эффективность селекционных процессов. Цель – разработать подходы маркер-ассоциированной селекции с использованием SSR-маркеров для культуры льна. Объекты исследования – 24 линии льна-долгунца, полученные в результате реализации проекта по селекционно-семеноводческому центру, для которых были составлены генетические паспорта, оценена генетическая однородность и рассмотрены филогенетические связи. ДНК 25 растений каждой линии были подвергнуты SSR-анализу методом ПЦР с помощью двух экспериментальных линеек маркеров российской и белорусской разработки. Продукты реакции детектированы с помощью капиллярного электрофореза с последующим кластерным анализом и построением дендрограмм. SSR-анализ выявил высокий уровень полиморфизма: 32 аллели в российской и 47 – в белорусской линейках с уникальными аллелями у отдельных генотипов. Внутрисортовая однородность составила 76–96 % при анализе двумя линейками SSR-маркеров, что подтверждает генетическую стабильность линий. На основе данных сформированы молекулярно-генетические паспорта. Кластерный анализ, выполненный для каждой линейки маркеров, разделил линии на три основных кластера, отражая их происхождение. Оба набора маркеров показали сопоставимую разрешающую способность, обеспечив полную дифференциацию образцов и достоверное построение филогенетических связей. При этом белорусская линейка маркеров была более эффективна для выявления скрытых генетических вариаций, российская – предпочтительна для контроля стабильности и однородности при регистрации сортов. Дальнейшее использование SSR-маркеров является перспективным и способно оказать помощь в контроле процессов селекции льна и защиты прав селекционеров.

Flax is a promising crop oriented towards industrial use and export. Traditional breeding methods require significant time and labor resources, but modern DNA-markers such as microsatellites significantly accelerate the development of new cultivars and increase the efficiency of breeding processes. The aim of the work was to develop approaches to marker-associated breeding using SSR-markers for flax. The objects of the study were twenty-four lines of fiber flax obtained as a result of the implementation of the breeding and seed-production center project, for which genetic passports were compiled, genetic homogeneity was assessed and phylogenetic relationships were considered. DNA from 25 plants of each line was subjected to SSR analysis by PCR method using two experimental marker lines developed in Russia and Belarus. The PCR-products were detected using capillary electrophoresis with subsequent cluster analysis and construction of dendrograms. SSR-analysis revealed a high level of polymorphism: 32 alleles in the Russian and 47 in the Belarusian line, with unique alleles in individual genotypes. Intravarietal homogeneity was 76–96 % when analyzed by two lines of SSR-markers, which confirmed the genetic stability of the lines. Molecular genetic passports were formed based on the data. Cluster analysis performed for each marker set divided the lines into three main clusters, reflecting their origin. Both sets of markers showed comparable resolution, ensuring complete differentiation of samples and reliable construction of phylogenetic relationships. At the same time, the Belarusian line of markers proved effective in identifying hidden genetic variations, while the Russian line is preferable for monitoring stability and homogeneity when registering the cultivars. Further use of SSR-markers is advanced and can help in monitoring flax breeding processes and protecting the rights of plant breeders.

лён-долгунецДНК-маркерыПЦРмолекулярно-генетическая паспортизациягенетическая однородностькластерный анализдендрограммаfiber flaxDNA-markersPCRmolecular-genetic certificationgenetic homogeneitycluster analysisdendrogramработа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (грант 09.ССЦ.25.16).the research was carried out under the support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (grant 09.ССЦ.25.16).ReferencesStavropoulos P., Mavroeidis A., Papadopoulos G., Roussis I., Bilalis D., Kakabouki I. On the path towards a «Greener» EU: A Mini review on Flax (Linum usitatissimum L.) as a Case Study. Plants. 2023;12(5):1102. DOI: https://doi.org/10.3390/plants12051102Stavropoulos P., Mavroeidis A., Papadopoulos G., Roussis I., Bilalis D., Kakabouki I. On the path towards a «Greener» EU: A Mini review on Flax (Linum usitatissimum L.) as a Case Study. Plants. 2023;12(5):1102. DOI: https://doi.org/10.3390/plants12051102Zhernova D. A., Pushkova E. N., Rozhmina T. A., Borkhert E. V., Arkhipov A. A., Sigova E. A. et al. History and prospects of flax genetic markers. Frontiers in Plant Science. 2025;15:1495069. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1495069Zhernova D. A., Pushkova E. N., Rozhmina T. A., Borkhert E. V., Arkhipov A. A., Sigova E. A. et al. History and prospects of flax genetic markers. Frontiers in Plant Science. 2025;15:1495069. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1495069Sa R., Yi L., Siqin B., An M., Bao H., Song X. et al. Chromosome-Level Genome Assembly and Annotation of the Fiber Flax (Linum usitatissimum) Genome. Frontiers in Genetics. 2021;12:735690. DOI: https://doi.org/10.3389/fgene.2021.735690Sa R., Yi L., Siqin B., An M., Bao H., Song X. et al. Chromosome-Level Genome Assembly and Annotation of the Fiber Flax (Linum usitatissimum) Genome. Frontiers in Genetics. 2021;12:735690. DOI: https://doi.org/10.3389/fgene.2021.735690Begna T. Conventional breeding methods widely used to improve self-pollinated crops. International Journal of Research Studies in Agricultural Sciences. 2021;7(1):2454–6224. DOI: https://doi.org/10.20431/2454-6224.0701001Begna T. Conventional breeding methods widely used to improve self-pollinated crops. International Journal of Research Studies in Agricultural Sciences. 2021;7(1):2454–6224. DOI: https://doi.org/10.20431/2454-6224.0701001Lamichhane S., Thapa S. Advances from conventional to modern plant breeding methodologies. Plant Breeding and Biotechnology. 2022;10(1):1-14. DOI: https://doi.org/10.9787/PBB.2022.10.1.1Lamichhane S., Thapa S. Advances from conventional to modern plant breeding methodologies. Plant Breeding and Biotechnology. 2022;10(1):1-14. DOI: https://doi.org/10.9787/PBB.2022.10.1.1Alemu A., Astrand J., Montesinos-López O. A., Y Sánchez J. I., Fernández-Gónzalez J., Tadesse W. et al. Genomic selection in plant breeding: Key factors shaping two decades of progress. Molecular Plant. 2024;17(4):552–578. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molp.2024.03.007Alemu A., Astrand J., Montesinos-López O. A., Y Sánchez J. I., Fernández-Gónzalez J., Tadesse W. et al. Genomic selection in plant breeding: Key factors shaping two decades of progress. Molecular Plant. 2024;17(4):552–578. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molp.2024.03.007Merrick L. F., Carter A. H. Comparison of genomic selection models for exploring predictive ability of complex traits in breeding programs. The Plant Genome. 2021;14(3):e20158. DOI: https://doi.org/10.1002/tpg2.20158Merrick L. F., Carter A. H. Comparison of genomic selection models for exploring predictive ability of complex traits in breeding programs. The Plant Genome. 2021;14(3):e20158. DOI: https://doi.org/10.1002/tpg2.20158You F. M., Cloutier S. Mapping quantitative trait loci onto chromosome-scale pseudomolecules in flax. Methods and Protocols. 2020;3(2):28. DOI: https://doi.org/10.3390/mps3020028You F. M., Cloutier S. Mapping quantitative trait loci onto chromosome-scale pseudomolecules in flax. Methods and Protocols. 2020;3(2):28. DOI: https://doi.org/10.3390/mps3020028Kocak M. Z., Kaysim M. G., Aydın A., Erdinc C., Kulak M. Genetic diversity of flax genotypes (Linum usitatissimum L.) by using agro-morphological properties and molecular markers. Genetic Resources and Crop Evolution. 2023;70:2279–2306. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-023-01608-6Kocak M. Z., Kaysim M. G., Aydın A., Erdinc C., Kulak M. Genetic diversity of flax genotypes (Linum usitatissimum L.) by using agro-morphological properties and molecular markers. Genetic Resources and Crop Evolution. 2023;70:2279–2306. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-023-01608-6Hasan N., Choudhary S., Naaz N., Sharma N., Laskar R. A. Recent advancements in molecular marker-assisted selection and applications in plant breeding programmes. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2021;19(1):128. DOI: https://doi.org/10.1186/s43141-021-00231-1Hasan N., Choudhary S., Naaz N., Sharma N., Laskar R. A. Recent advancements in molecular marker-assisted selection and applications in plant breeding programmes. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2021;19(1):128. DOI: https://doi.org/10.1186/s43141-021-00231-1Гучетль С. З., Челюстникова Т. А., Аверина А. А. Анализ структуры сортов масличного льна на основе полиморфных микросателлитных локусов. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2022;23(2):184–193. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.2.184-193 EDN: SFHNSQGuchetl S. Z., Chelyustnikova T. A., Averina A. A. Analysis of the structure of linseed flax varieties based on polymorphic microsatellite loci. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2022;23(2):184-193. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.2.184-193Nag S., Mandal R., Mitra J. Exploration of genetic structure and association mapping for fibre quality traits in global flax (Linum usitatissimum L.) collections utilizing SSRs markers. Plant Gene. 2020;24:100256. DOI: https://doi.org/10.1016/j.plgene.2020.100256Nag S., Mandal R., Mitra J. Exploration of genetic structure and association mapping for fibre quality traits in global flax (Linum usitatissimum L.) collections utilizing SSRs markers. Plant Gene. 2020;24:100256. DOI: https://doi.org/10.1016/j.plgene.2020.100256Pan G., Chen A., Li J., Huang S., Tang H., Chang L., Zhao L., Li D. Genome-wide development of simple sequence repeats database for flax (Linum usitatissimum L.) and its use for genetic diversity assessment. Genetic Resources and Crop Evolution. 2020;67(4):865–874. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-020-00882-yPan G., Chen A., Li J., Huang S., Tang H., Chang L., Zhao L., Li D. Genome-wide development of simple sequence repeats database for flax (Linum usitatissimum L.) and its use for genetic diversity assessment. Genetic Resources and Crop Evolution. 2020;67(4):865–874. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-020-00882-yChen C., Liu Y. Genetic diversity and distinctness of flax (Linum usitatissimum L.) based on morphological and simple sequence repeat (SSR) markers. Genetic Resources and Crop Evolution. 2024;71:4763–4777. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-024-01933-4Chen C., Liu Y. Genetic diversity and distinctness of flax (Linum usitatissimum L.) based on morphological and simple sequence repeat (SSR) markers. Genetic Resources and Crop Evolution. 2024;71:4763–4777. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-024-01933-4Pasquali E., Palumbo F., Barcaccia G. Assessment of the genetic distinctiveness and uniformity of pre-basic seed stocks of Italian ryegrass varieties. Genes. 2022;13(11):2097. DOI: https://doi.org/10.3390/genes13112097Pasquali E., Palumbo F., Barcaccia G. Assessment of the genetic distinctiveness and uniformity of pre-basic seed stocks of Italian ryegrass varieties. Genes. 2022;13(11):2097. DOI: https://doi.org/10.3390/genes13112097Shinde N. A., Bharose A. A., Sarode D. K., Swathi R. S., Pimpale P. A., Shinde S. S. Assessment of hybrid purity in maize (Zea mays L.) using RAPD and SSR markers. The Pharma Innovation Journal. 2021;10(4):870–874. URL: https://www.thepharmajournal.com/archives/2021/vol10issue4/PartM/10-4-124-215.pdfShinde N. A., Bharose A. A., Sarode D. K., Swathi R. S., Pimpale P. A., Shinde S. S. Assessment of hybrid purity in maize (Zea mays L.) using RAPD and SSR markers. The Pharma Innovation Journal. 2021;10(4):870–874. URL: https://www.thepharmajournal.com/archives/2021/vol10issue4/PartM/10-4-124-215.pdfБазанов Т. А., Ущаповский И. В., Логинова Н. Н., Смирнова Е. В., Михайлова П. Д. Молекулярно-генетическое разнообразие сортов льна (Linum usitatissimum L.), представленных в Госреестре селекционных достижений Российской Федерации. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2023;184(1):163–176. DOI: https://doi.org/10.30901/2227-8834-2023-1-163-176 EDN: JQGKLXBazanov T. A., Uschapovsky I. V., Loginova N. N., Smirnova E. V., Mikhailova P. D. Molecular genetic diversity of flax cultivars (Linum usitatissimum L.) represented in the State Register for Selection Achievements of the Russian Federation. Trudi po prikladnoy botanike, genetike i selektsii = Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2023;184(1):163–176. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.30901/2227-8834-2023-1-163-176Богдан В. З., Лемеш В. А., Богданова М. В., Богдан Т. М., Литарная М. А. Генетическая паспортизация новых сортов льна-долгунца белорусской селекции с использованием молекулярных маркеров. Земледелие и растениеводство. 2022;(6):48–52.Bogdan V. Z., Lemesh V. A., Bogdanova M. V., Bogdan T. M., Li-tarnaya M. A. Genetic certification of new cultivars of fiber flax of Belarusian breeding using molecular markers. Zemledelie i rastenievodstvo = Сrop Farming and Plant Growing. 2022;(6):48–52. (In Belarus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.