agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2022.23.2.184-193agronauka-984Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: РАСТЕНИЕВОДСТВООRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: PLANT GROWINGАнализ структуры сортов масличного льна на основе полиморфных микросателлитных локусовAnalysis of the structure of linseed flax varieties based on polymorphic microsatellite locihttps://orcid.org/0000-0002-2193-5230ГучетльС. З.GuchetlS. Z.

кандидат биол. наук, зав. лабораторией молекулярно-генетических исследований, ведущий научный сотрудник,

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

vniimk@vniimk.ru

 PhD in Biology, Head of the Laboratory of Molecular Genetic Research, leading researcher,

17 Filatov street, Krasnodar, 350038

saida.guchetl@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3981-5832ЧелюстниковаТ. А.ChelyustnikovaT. A.

аналитик лаборатории молекулярно-генетических исследований,

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

analyst of the Laboratory of Molecular Genetic Research,

17 Filatov street, Krasnodar, 350038

vniimk@vniimk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0599-9100АверинаА. А.AverinaA. A.

лаборант-исследователь лаборатории молекулярно-генетических исследований,

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

laboratory assistant researcher of the Laboratory of Molecular Genetic Research, 

17 Filatov street, Krasnodar, 350038

vniimk@vniimk.ruФГБНУ «Федеральный научный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В. С. Пустовойта»РоссияV. S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil CropsRussian Federation202219042022232184193Copyright © Гучетль С.З., Челюстникова Т.А., Аверина А.А., 20222022Гучетль С.З., Челюстникова Т.А., Аверина А.А.Guchetl S.Z., Chelyustnikova T.A., Averina A.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/984

Повышенная рентабельность производства масличного льна является стимулом для создания новых сортов с высокими показателями урожайности и расширения зон возделывания культуры. Ограниченность генетического разнообразия вида Linum usitatissimum L., вследствие самоопыления, и исходных форм, используемых при создании новых сортов льна масличного, сдерживают эффективность селекционной работы. Цель исследования – определение генетической структуры сортов масличного льна с использованием системы из 10 микросателлитных локусов. Материалом исследования служили четыре сорта селекции Всероссийского НИИ масличных культур. ДНК выделяли СТАВ-методом. Электрофоретическое разделение ампликонов проводили в 8%-м полиакриламидном геле с последующим окрашиванием бромистым этидием. Основные показатели генетической изменчивости, а также анализ молекулярной вариансы АMOVA, показатели F-статистики Райта, анализ главных координат (PCoA) определяли с помощью программы GenAlЕx 6.5. Суммарно выявлено 53 аллеля. Для каждого сорта рассчитаны основные показатели генетического разнообразия. По статистическим характеристикам (Na, Ne, I, F) сорт Нилин является источником наибольшего генетического разнообразия. Для всех сортов соотношение ожидаемой He и наблюдаемой Ho гетерозиготности соответствует инбредным популяциям с минимальной долей случайного скрещивания. По аллельному состоянию 10 SSR-локусов сорт Снегурок относится к линейному типу, что соответствует его происхождению. Составлен его генетический паспорт по данным локусам. По результатам анализа молекулярной вариансы (AMOVA) 71 % общей дисперсии обусловлен генетическими различиями между сортами, а 29 % – внутрисортовыми. 

High profitability of linseed flax production is an incentive for developing new varieties with high yield performance and for expansion of cultivation areas. The restricted genetic diversity of Linum usitatissimum L. due to selfpollination and of initial forms used by developing the new linseed flax varieties limits the efficiency of the breeding work. The purpose of the research was to determine the genetic structure of linseed flax varieties using a system of 10 microsatellite loci. Four varieties bred by the V. S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops were used as the research material. DNA was isolated by the CTAB method. Electrophoretic separation of amplicons was performed in 8 % polyacrylamide gel followed by ethidium bromide staining. The determination of the main indicators of genetic variability, analyzed molecular variance (AMOVA), the Wright F-statistics indicators, and the principal coordinates analysis (PCoA) was carried out using the GenAlEx 6.5 program. A total of 53 alleles have been identified. The main indicators of genetic diversity were calculated for each variety. According to statistical characteristics (Na, Ne, I, F), the variety Nilin is the source of the greatest genetic diversity. For all varieties, the ratio of expected heterozygosity (He) and observed heterozygosity (Ho) corresponds to inbred populations with a minimum proportion of random crossing. By the allelic state of the 10 SSR loci, the variety Snegurok belongs to the linear type, which corresponds to its origin. The genetic passport of this variety has been compiled according to these loci. According to the results of the analysis of molecular variance (AMOVA), 71 % of the total dispersion is due to genetic differences between the varieties, and 29 % is due to intra-varietal differences. 

Linum usitatissimum L.ДНКSSRполимеразная цепная реакциягенетическое разнообразиеLinum usitatissimum L.DNASSRpolymerase chain reactiongenetic diversityРабота выполнена при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Государственного задания ФГБНУ «Федеральный научный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В. С. Пустовойта» (тема FGRU-2019-0002, № ЕГИСУ НИОКТР АААА-А20-120121890075-8).The research was carried out under the support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the state assignment of V. S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops (theme No. FGRU-2019-0002, Unified state information system for recording the results of research and development work No. АААА-А20-120121890075-8).ReferencesЗеленцов 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' Vse-rossiyskogo 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-2018-1-173-105-113Пухальский В. А. Проблемы генетической теории селекции растений. Вестник ВОГиС. 2005;9(3):306-316. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=9127250Pukhal'skiy V. A. Problemy geneticheskoy teorii selektsii rasteniy. [Problems of the genetic theory of plant breeding]. Vestnik VOGiS. 2005;9(3):306-316. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=9127250Ущаповский И. В., Лемеш В. А., Богданова М. В., Гузенко Е. В. Особенности селекции и перспективы применения молекулярно-генетических методов в генетико-селекционных исследованиях льна (Linum usitatissimum L.). Сельскохозяйственная биология. 2016;51(5):602-616. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.5.602rusUshchapovskiy I. V., Lemesh V. A., Bogdanova M. V., Guzenko E. V. Osobennosti selektsii i perspektivy primeneniya molekulyarno-geneticheskikh metodov v genetiko-selektsionnykh issledovaniyakh l'na (Linum usitatissimum L.). [Particularity of breeding and perspectives on the use of molecular genetic methods in flax (Linum usitatissimum L.) genetics and breeding research (review)]. Sel'skokhozyaystvennaya biologiya = Agricultural Biology. 2016;51(5):602-616. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.5.602rusVarshney R. K., Bohra A., Yu J., Graner A., Zhang Q., Sorrells M. E. Designing future crops: genomics-assisted breeding comes of age. Trends in Plant Science. 2021;26(6):631-649. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.03.010Varshney R. K., Bohra A., Yu J., Graner A., Zhang Q., Sorrells M. E. Designing future crops: genomicsassisted breeding comes of age. Trends in Plant Science. 2021;26(6):631-649. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.03.010Gasi F., Sehic J., Grahic J., Hjeltnes S. H., Ordidge M., Benedikova D., Blouin-Delmas M., Drogoudi P., Giovannini D., Höfer M., Kahu K., Kovács S., Lācis 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., Höfer M., Kahu K., Kovács S., Lācis 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-yСупрун И. И., Степанов И. В., Токмаков С. В., Еремин Г. В. Оценка генетического полиморфизма сливы домашней на основе анализа микросателлитных локусов. Генетика. 2019;55(2);165-173. DOI: https://doi.org/10.1134/S0016675819010144Suprun I. I., Stepanov I. V., Tokmakov S. V., Eremin G. V. Otsenka geneticheskogo polimorfizma slivy domashney na osnove analiza mikrosatellitnykh lokusov. [Study of prunus domestica genetic diversity by analysis of microsatellite loci]. Genetika = Russian Journal of Genetics. 2019;55(2);165-173. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.1134/S0016675819010144Aiello D., Ferradini N., Torelli L., Volpi C., Lambalk J., Russi L., Albertini E. Evaluation of cross-species transferability of SSR markers in Foeniculum vulgare. Plants. 2020;9(2):175. DOI: https://doi.org/10.3390/plants9020175Aiello D., Ferradini N., Torelli L., Volpi C., Lambalk J., Russi L., Albertini E. Evaluation of cross-species transferability of SSR markers in Foeniculum vulgare. Plants. 2020;9(2):175. DOI: https://doi.org/10.3390/plants9020175Xin Deng, SongHua Long, DongFeng He, Xiang Li, YuFu Wang, DongMei Hao, CaiSheng Qiu, XinBo Chen. Isolation and characterization of polymorphic microsatellite markers from flax (Linum usitatissmum L.). African Journal of Biotechnology. 2011;10(5):734-739. URL: https://www.researchgate.net/publication/224826039_Isolation_and_characterization_of_polymorphic_microsatellite_markers_from_flax_Linum_usitatissimum_LXin Deng, SongHua Long, DongFeng He, Xiang Li, YuFu Wang, DongMei Hao, CaiSheng Qiu, XinBo Chen. Isolation and characterization of polymorphic microsatellite markers from flax (Linum usitatissmum L.). African Journal of Biotechnology. 2011;10(5):734-739. URL: https://www.researchgate.net/publication/224826039_Isolation_and_characterization_of_polymorphic_microsatellite_markers_from_flax_Linum_usitatissimum_LSoto-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.Soto-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.Chandrawati R., Singh N., Kumar R., Kumar S., Singh P. K., Yadav V. K., Ranade S. A., Yadav K. H. Genetic diversity, population structure and association analysis in linseed (Linum usitatissimum L.). Physiology and Molecular Biology of Plants. 2017;23(1):207-219. DOI: https://doi.org/10.1007/s12298-016-0408-5Chandrawati R., Singh N., Kumar R., Kumar S., Singh P. K., Yadav V. K., Ranade S. A., Yadav K. H. Genetic diversity, population structure and association analysis in linseed (Linum usitatissimum L.). Physiology and Molecular Biology of Plants. 2017;23(1):207-219. DOI: https://doi.org/10.1007/s12298-016-0408-5Базанов Т. А., Ущаповский И. В., Логинова Н. Н., Смирнова Е. В., Михайлова П. Д. Формирование системы генетической паспортизации масличного льна. Аграрная наука. 2020;(7-8):80-83. DOI: https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-340-7-80-83Bazanov T. A., Ushchapovskiy I. V., Loginova N. N., Smirnova E. V., Mikhaylova P. D. Formirovanie sistemy geneticheskoy pasportizatsii maslichnogo l'na. [Formation of a system of genetic certification of linseed]. Agrarnaya nauka = Agrarian science. 2020;(7-8):80-83. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-340-7-80-83Челюстникова 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 научно-исследовательского 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 VNIIMK: podbor informativnykh praymerov i optimal'nykh usloviy PTsR DNK. [Microsatellite loci for identification of oil flax varieties of the breeding of V. S. Pustovoit All-russian Research Institute of oil crops: selection of informative 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-2019-2-178-41-46Гучетль С. З., Челюстникова Т. А. Генотипирование сортов льна масличного с использованием системы микросателлитных ДНК маркеров. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2020;21(5):531-539. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.5.531-539Guchetl S. Z., Chelyustnikova T. A. Genotipirovanie sortov l'na maslichnogo s ispol'zovaniem sistemy mikrosatellitnykh DNK markerov. [Genotyping oil flax varieties using the microsatellite DNA marker system]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2020;21(5):531-539. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.5.531-539Рябенко Л. Г., Зеленцов В. С., Овчарова Л. Р., Галкина Г. Г., Скляров С. В. Сорт масличного льна Даник. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2015;(4(164)):141-142. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25304529Ryabenko L. G., Zelentsov V. S., Ovcharova L. R., Galkina G. G., Sklyarov S. V. Sort maslichnogo l'na Danik. [A variety of oil flax Danik]. Maslichnye kul'tury. Nauchno-tekhnicheskiy byulleten' Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta maslichnykh kul'tur = Oil crops. Scientific and technical Bulletin of VNIIMK. 2015;(4(164)):141-142. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25304529Рябенко Л. Г., Зеленцов В. С., Овчарова Л. Р., Галкина Г. Г., Скляров С. В. Сорт масличного льна Нилин. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2015;(4(164)):143-144. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25304530Ryabenko L. G., Zelentsov V. S., Ovcharova L. R., Galkina G. G., Sklyarov S. V. Sort maslichnogo l'na Nilin. [A variety of oil flax Nilin]. Maslichnye kul'tury. Nauchno-tekhnicheskiy byulleten' Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta maslichnykh kul'tur = Oil crops. Scientific and technical Bulletin of VNIIMK. 2015;(4(164)):143-144. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25304530Минжасова А. К., Лошкомойников И. А. Сорт масличного льна Август. Масличные культуры. Научнотехнический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2017;(2(170)):115-116. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=29712585Minzhasova A. K., Loshkomoynikov I. A. Sort maslichnogo l'na Avgust. [The new oil flax variety Avgust]. Maslichnye kul'tury. Nauchno-tekhnicheskiy byulleten' Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta maslichnykh kul'tur = Oil crops. Scientific and technical Bulletin of VNIIMK. 2017;(2(170)):115-116. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29712585Рябенко Л. Г., Зеленцов С. В., Овчарова Л. Р., Зеленцов В. С., Скляров С. В., Мошненко Е. В. Зимующий сорт масличного льна Снегурок. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2020;(4(184)):99-102. DOI: https://doi.org/10.25230/2412-608X-2020-4-184-99-102Ryabenko L. G., Zelentsov S. V., Ovcharova L. R., Zelentsov V. S., Sklyarov S. V., Moshnenko E. V. Zimuyushchiy sort maslichnogo l'na Snegurok. [Winter variety of oil flax Snegurok]. Maslichnye kul'tury. Nauchnotekhnicheskiy byulleten' Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta maslichnykh kul'tur = Oil crops. Scientific and technical Bulletin of VNIIMK. 2020;(4(184)):99-102. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.25230/2412-608X-2020-4-184-99-102Peakall R., Smouse P. E. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research-an update. Bioinformatics. 2012;28(19):2537-2539. DOI: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460Peakall R., Smouse P. E. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research-an update. Bioinformatics. 2012;28(19):2537-2539. DOI: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460Чесноков Ю. В., Косолапов В. М. Генетические ресурсы растений и ускорение селекционного процесса. М.: ООО «Угрешская типография», 2016. 172 с. Режим доступа: https://www.vniikormov.ru/pdf/geneticheskieresursy-rastenii-i-uskorenie-selektcionnogo-protcessa.pdfChesnokov Yu. V., Kosolapov V. M. Geneticheskie resursy rasteniy i uskorenie selektsionnogo protsessa. [Genetic resources of plants and acceleration of breeding process]. Moscow: OOO «Ugreshskaya tipografiya», 2016. 172 p. URL: https://www.vniikormov.ru/pdf/geneticheskie-resursy-rastenii-i-uskorenie-selektcionnogo-protcessa.pdfРогожина 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://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://elibrary.ru/item.asp?id=24037018Лукомец В. М., Зеленцов С. В., Мошненко Е. В. Теоретическое обоснование возможности отбора перспективных особей в сортовых популяциях самоопылителей на примере сои. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2021;(2(186)):31-40. DOI: https://doi.org/10.25230/2412-608X-2021-2-186-31-40Lukomets V. M., Zelentsov S. V., Moshnenko E. V. Teoreticheskoe obosnovanie vozmozhnosti otbora perspektivnykh osobey v sortovykh populyatsiyakh samoopyliteley na primere soi. [Theoretical justification of the possibility to select perspective individuals in cultivar populations of self-pollinators on the example of soybean]. Maslichnye kul'tury. Nauchno-tekhnicheskiy byulleten' Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta maslichnykh kul'tur = Oil crops. Scientific and technical Bulletin of VNIIMK. 2021;(2(186)):31-40. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.25230/2412-608X-2021-2-186-31-40

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