agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2020.21.5.531-539agronauka-616Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: РАСТЕНИЕВОДСТВООRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: PLANT GROWINGГенотипирование сортов масличного льна с использованием системы микросателлитных ДНК-маркеровGenotyping oil flax varieties using the microsatellite DNA marker systemhttps://orcid.org/0000-0002-5033-2295ГучетльС. З.GuchetlS. Z.

Гучетль Саида Заурбиевна, кандидат биол. наук, зав. лабораторией молекулярно-генетических исследований

ул. им. Филатова, д. 17, г. Краснодар, 350038

Saida Z. Guchetl, PhD in Biology, Head of the Laboratory of Molecular Genetic Research

17 Filatov street, Krasnodar, 350038

vniimk@vniimk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3981-5832ЧелюстниковаТ. А.TchelyustnikovaT. A.

Челюстникова Татьяна Аркадьевна, аналитик лаборатории молекулярно-генетических исследований

ул. им. Филатова, д. 17, г. Краснодар, 350038

Tatyana A. Tchelyustnikova, analyst of the Laboratory of Molecular Genetic Research

17 Filatov street, Krasnodar, 350038

tchelyustnikova@mail.ruФГБНУ «Федеральный научный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В.С. Пустовойтa»РоссияV. S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil CropsRussian Federation202022102020215531539Copyright © Гучетль С.З., Челюстникова Т.А., 20202020Гучетль С.З., Челюстникова Т.А.Guchetl S.Z., Tchelyustnikova T.A.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/616

Тенденция к увеличению площади посева масличного льна требует создания новых сортов с высокими показателями экологической пластичности, урожайности и устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам. Применение современных биотехнологических подходов, основанных на использовании молекулярных маркеров, может ускорить оценку генетических различий и определение потенциала, исходного для селекции материала. Целью нашего исследования являлась оценка генотипических параметров некоторых сортов масличного льна селекции Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур имени В. С. Пустовойта (ВНИИМК) с использованием системы микросателлитных маркеров. Материалом исследования служили 17 сортообразцов льна. ДНК выделяли с использованием СТАВ буфера. Для идентификации сортов использовали 11 SSRлокусов. В процессе исследования выявлено 10 полиморфных локусов. Суммарное число учтенных аллелей равно 32. Размер аллелей варьировал в диапазоне 111-210 п. н. Число аллелей на локус варьировало от 2 до 6 со средним значением 3,20. Значение индекса полиморфного информационного содержания (PIC) находилось от 0,29 до 0,75 со средним значением параметра 0,51. Эффективное число аллелей для разных локусов определено в диапазоне 1,40-3,94 со средним значением 2,28. Уровень информативности маркерной системы (PIC 0,51) соответствует таковому для идентификации наборов генотипов из коллекций с ограничением в географическом происхождении. Установлены различия в частоте встречаемости аллелей. Дискриминационный потенциал использованной маркерной системы позволил идентифицировать 15 сортообразцов. Два генотипа, имеющие общее происхождение, были идентичны. Оценена степень генетического родства изученных генотипов льна. Полученные результаты послужат основой для последующего конструирования генетических паспортов сортов масличного льна селекции ВНИИМК.

The tendency to increase crop acreage of oil flax requires the development of new varieties with high indicators of ecological plasticity, productivity and resistance to biotic and abiotic stresses. The application of modern biotechnolog ical approaches based on the use of molecular markers can accelerate the assessment of genetic differences and the dete rmination of potential of the source material for breeding. The research was aimed at assessment of the genotyping parameters of some oil flax varieties of VNIIMK breeding using the system of microsatellite markers. Seventeen variety samples of flax were used as the material for the research. DNA was isolated using CTAB buffer. Eleven SSR loci were used for the identification of varieties. Ten polymorphic loci were identified during the research. The total number of counted alleles is 32. The size of alleles varied in the range of 111-210 bps. The number of alleles per locus ranged from 2 to 6 with an average value of 3.20. The value of the index of polymorphic information content (PIC) was from 0.29 to 0.75 with an average parameter value of 0.51. The effective number of alleles for different loci is determined in the range of 1.40-3.94 with an average value of 2.28. The level of information content of the marker system (PIC 0.51) corresponds to that for identifying sets of genotypes from collections with a limitation in geographical origin. There were established differences in the frequency of occurrence of alleles. The discriminatory potential of the used marker system allowed to identify 15 variety samples. Two genotypes with common origin were identical. The degree of genetic relatedness of the studied flax genotypes has been evaluated. The obtained results will serve as the basis for the subsequent construction of genetic passports of oil flax varieties of VNIIMK breeding.

ленДНКполимеразная цепная реакциямикросателлитыидентификацияflaxDNApolymerase chain reactionmicrosatellitesidentificationработа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Государственного задания ФГБНУ «Федеральный научный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В.С. Пустовойтова» (тема № 0493-2019-0002).ReferencesГалкин Ф. М. Лён масличный: селекция, семеноводство, технология возделывания и уборки. Под ред. Н. И. Бочкарёва. Краснодар: РАН, ГНУ ВНИИМК, 2008. 65 с.Galkin F. M. Len maslichnyy: selektsiya, semenovodstvo, tekhnologiya vozdelyvaniya i uborki. [Oil flax: selection, seed production, technology of cultivation and harvesting]. Pod red. N. I. Bochkareva. Krasnodar: RAN, GNU VNIIMK, 2008. 65 p.Егоров С. В., Порхунцова О. А. Оценка генотипов льна масличного по критериям внутренней структуры на основе молекулярных маркеров семян. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2019;(1):70-74. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37332596Egorov S. V., Porkhuntsova O. A. Otsenka genotipov l'na maslichnogo po kriteriyam vnutrenney struktury na osnove molekulyarnykh markerov semyan. [Estimation of genotypes of oilseed flax according to the criteria of internal structure on the basis of molecular markers of seeds]. Vestnik Belorusskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii = Bulletin of the Belarusian. 2019;(1):70-74. (In Belarus). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37332596Абугалиева С. И., Волкова Л. А., Ермекбаев К. А., Туруспеков Е. К. Генотипирование коммерческих сортов яровой пшеницы Казахстана с использованием микросателлитных ДНК-маркеров. Биотехнология. Теория и практика. 2012;(2):35−45. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25443417Abugalieva S. I., Volkova L. A., Ermekbaev K. A., Turuspekov E. K. Genotipirovanie kommercheskikh sortov yarovoy pshenitsy Kazakhstana s ispol'zovaniem mikrosatellitnykh DNK-markerov. [Genotyping of commercial varieties of spring wheat in Kazakhstan using microsatellite DNA markers]. Biotekhnologiya. Teoriya i praktika. 2012;(2):35-45. (In Kazakhstan). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25443417Супрун И. И., Смыков А. В., Степанов И. В. Использование микросателлитных маркеров для паспортизации и изучения генетических взаимосвязей сортов персика, близких по происхождению. Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2019;(130):99-107. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37177466Suprun I. I., Smykov A. V., Stepanov I. V. Ispol'zovanie mikrosatellitnykh markerov dlya pasportizatsii i izucheniya geneticheskikh vzaimosvyazey sortov persika, blizkikh po proiskhozhdeniyu. [Use of microsatellite markers for dna passportization and study of genetic relations of cultivars of peach that are similar in origin]. Byulleten' Gosudarstvennogo Nikitskogo botanicheskogo sada = Bulletin of the State Nikitsky Botanical Gardens. 2019;(130):99-107. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37177466Gasi F., Sehic J., Grahic J., Hjeltnes S. H., Ordidge M., Benedikova D., Blouin-Delmas M., Drogoudi P., Giovannini D., Hofer M., Kahu K., Kovacs S., Lacis G., Lateur M., Toldam-Andersen T. B., Ognjanov V., Nybom H. Genetic assessment of the pomological classification of plum Prunus domestica L. accessions sampled across Europe. Genetic Resources and Crop Evolution. 2020;67:1137-1161. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-020-00901-yGasi F., Sehic J., Grahic J., Hjeltnes S. H., Ordidge M., Benedikova D., Blouin-Delmas M., Drogoudi P., Giovannini D., Hofer M., Kahu K., Kovacs S., Lacis G., Lateur M., Toldam-Andersen T. B., Ognjanov V., Nybom H. Genetic assessment of the pomological classification of plum Prunus domestica L. accessions sampled across Europe. Genetic Resources and Crop Evolution. 2020;67:1137-1161. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-020-00901-yDeng X., Long S., He D., Li X., Wang Y., Hao D., Qiu C., Chen X. Isolation and characterization of polymorphic microsatellite markers from flax (Linum usitatissmum L.). African Journal of Biotechnology. 2011;10(5):734-739. URL: https://academicjournals.org/journal/AJB/article-abstract/07B915D28252Deng X., Long S., He D., Li X., Wang Y., Hao D., Qiu C., Chen X. Isolation and characterization of polymorphic microsatellite markers from flax (Linum usitatissmum L.). African Journal of Biotechnology. 2011;10(5):734-739. URL: https://academicjournals.org/journal/AJB/article-abstract/07B915D28252Soto-Cerda B. J., Saaverda H. U., Navarro C. N., Ortega P. M. Characterization of novel genic SSR markers in Linum usitatissimum (L.) and their transferability across eleven Linum species. Electronic Journal of Biotechnology. 2011;14(2):4-4. URL: http://www.ejbiotechnology.info/index.php/ejbiotechnology/article/view/v14n2-6Soto-Cerda B. J., Saaverda H. U., Navarro C. N., Ortega P. M. Characterization of novel genic SSR markers in Linum usitatissimum (L.) and their transferability across eleven Linum species. Electronic Journal of Biotechnology. 2011;14(2):4-4. URL: http://www.ejbiotechnology.info/index.php/ejbiotechnology/article/view/v14n2-6Pan G., Chen A., Li J., Huang S., Tang H., Chang L., Zhao L. 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):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. 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):865-874. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-020-00882-yAsgarinia P., Cloutier S., Duguid S., Rashid K., Mirlohi A., Banik M., Saeidi G. Mapping quantitative trait loci for powdery mildew resistance in flax (Linum usitatissimum L.). Crop Science. 2013;53:2462-2472. DOI: https://doi.org/10.2135/cropsci2013.05.0298Asgarinia P., Cloutier S., Duguid S., Rashid K., Mirlohi A., Banik M., Saeidi G. Mapping quantitative trait loci for powdery mildew resistance in flax (Linum usitatissimum L.). Crop Science. 2013;53:2462-2472. DOI: https://doi.org/10.2135/cropsci2013.05.0298Wu J., Zhao Q., Wu G., Zhang S., Jiang T. Development of novel SSR markers for flax (Linum usitatissimum L.) using reduced-representation genome sequencing. Front. Plant Sci. 2018;(7). DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2016.02018Wu J., Zhao Q., Wu G., Zhang S., Jiang T. Development of novel SSR markers for flax (Linum usitatissimum L.) using reduced-representation genome sequencing. Front. Plant Sci. 2018;(7). DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2016.02018Базанов Т. А., Ущаповский И. В., Лемеш В. А., Богданова М. В., Лагуновская Е. В. Генетический полиморфизм современных сортов льна-долгунца (Linum usitatissimum L.) российской селекции с использованием SSR маркеров. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(4):81-87. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41857092Bazanov T. A., Ushchapovskiy I. V., Lemesh V. A., Bogdanova M. V., Lagunovskaya E. V. Geneticheskiy polimorfizm sovremennykh sortov l'na-dolguntsa (Linum usitatissimum L.) rossiyskoy selektsii s ispol'zovaniem SSR markerov. [Genetic polymorphism of modern common flax (Linum usitatissimum L.) cultivars developed at russian breeding centers using SSR markers]. Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii = Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2019;180(4):81-87. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41857092Perry D. J., Lee S.-J. Multiplexed SSR markers for identification and purity assessment of Canadian flax varieties. Seed Science and Technology. 2016;44(1):156-167. DOI: https://doi.org/10.15258/sst.2016.44.1.01Perry D. J., Lee S.-J. Multiplexed SSR markers for identification and purity assessment of Canadian flax varieties. Seed Science and Technology. 2016;44(1):156-167. DOI: https://doi.org/10.15258/sst.2016.44.1.01Saghai-Maroof M. A., Soliman K. M., Jorgensen R. A., Allard R. W. Ribosomal DNA spacer-length polymorphisms in barley: Mendelian inheritance, chromosomal location, and population dynamics. PNAS USA. 1984;81:8014-8018. URL: https://www.pnas.org/content/pnas/81/24/8014.full.pdfSaghai-Maroof M. A., Soliman K. M., Jorgensen R. A., Allard R. W. Ribosomal DNA spacer-length polymorphisms in barley: Mendelian inheritance, chromosomal location, and population dynamics. PNAS USA. 1984;81:8014-8018. URL: https://www.pnas.org/content/pnas/81/24/8014.full.pdfЧелюстникова Т. А., Гучетль С. З., Антонова Т. С. Микросателлитные локусы для идентификации сортов льна масличного селекции ВНИИМК: подбор информативных праймеров и оптимальных условий ПЦР ДНК. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научноисследовательского института масличных культур. 2019;2(178):41-46. DOI: https://doi.org/10.25230/2412-608X-2019-2-178-41-46Chelyustnikova T. A., Guchetl' S. Z., Antonova T. S. Mikrosatellitnye lokusy dlya identifikatsii sortov l'na maslichnogo selektsii VNNIMK: podbor informativnykh praymerov i optimal'nykh usloviy PTsR DNK. [Microsatellitelociforidentificationofoilflaxvarie-tiesofthe breeding of V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops: selection of in-formative primers and optimal conditions for DNA PCR]. Maslichnye kul'tury. Nauchno-tekhnicheskiy byulleten' Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta maslichnykh kul'tur = Oil crops. Scientific and technical Bulletin of VNIIMK. 2019;2(178):41-46. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.25230/2412-608X-2019-2-178-41-46Овчарова Л. Р., Зеленцов В. С., Рябенко Л. Г., Галкина Г. Г., Скляров С. В., Зеленцов С. В., Мошненко Е. В. Сорт масличного льна ВНИИМК 620 ФН. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2019;(1(177)):146-149. DOI: https://doi.org/10.25230/2412-608X-2019-1-177-146-149Ovcharova L. R., Zelentsov V. S., Ryabenko L. G., Galkina G. G., Sklyarov S. V., Zelentsov S. V., Moshnenko E. V. Sort maslichnogo l'na VNIIMK 620 FN. [The variety of oil flax VNIIMK 620 FN]. Maslichnye kul'tury. Nauchno-tekhnicheskiy byulleten' Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta maslichnykh kul'tur = Oil crops. Scientific and technical Bulletin of VNIIMK. 2019;(1(177)):146-149. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.25230/2412-608X-2019-1-177-146-149Зеленцов С. В., Мошненко Е. В., Рябенко Л. Г., Овчарова Л. Р. Типы и способы естественного опыления льна обыкновенного Linum usitatissimum L. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2018;(1(173)):105-113. DOI: https://doi.org/10.25230/2412-608X-2018-1-173-105-113Zelentsov S. V., Moshnenko E. V., Ryabenko L. G., Ovcharova L. R. Tipy i sposoby estestvennogo opyleniya l'na obyknovennogo Linum usitatissimum L. [The types and methods of natural pollination of flax Linum usitatissimum L.]. Maslichnye kul'tury. Nauchno-tekhnicheskiy byulleten' Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta maslichnykh kul'tur = Oil crops. Scientific and technical Bulletin of VNIIMK. 2018;(1(173)):105-113. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.25230/2412-608X-2018-1-173-105-113Рогожина Т. Г., Анискина Ю. В., Карпачев В. В., Шилов И. А. Использование микросателлитного анализа для выявления биотипов у сортов ярового рапса (Brassica napus L.). Масличные культуры. Научнотехнический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2015;(2(162)):27–33. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24037018Rogozhina T. G., Aniskina Yu. V., Karpachev V. V., Shilov I. A. Ispol'zovanie mikrosatellitnogo analiza dlya vyyavleniya biotipov u sortov yarovogo rapsa (Brassica napus L.). [An application of microsatellite analysis for detection of biotypes from spring rapeseed cultivars (Brassica napus L.)]. Maslichnye kul'tury. Nauchno-tekhnicheskiy byulleten' Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta maslichnykh kul'tur = Oil crops. Scientific and technical Bulletin of VNIIMK. 2015;(2(162)):27–33. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24037018

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