Метод ISSR-маркирования в исследовании генетического разнообразия сортов льна

Генетическое разнообразие сортов сельскохозяйственных культур необходимо оценивать с привлечением современных молекулярных маркеров. Одним из наиболее перспективных и простых методов генетического анализа растений является межмикросателлитное маркирование (ISSR). Целью данного исследования является изучение полиморфизма сортов прядильного и масличного льна, включенных в Государственный реестр селекционных достижений Российской Федерации, а также стародавних кряжевых форм льна-долгунца с использованием ISSRмаркеров. Объектом исследования служили 83 образца из коллекции Федерального научного центра лубяных культур, из них 24 сорта льна масличного, 56 сортов льна-долгунца отечественной и зарубежной селекции и три кряжевые формы из Центрального Нечерноземья. Генетический анализ проводили методом ПЦР с использованием набора из 25 ISSR-праймеров, детекцию продуктов амплификации – с помощью электрофореза в 1,5%-ном агарозном геле. Основываясь на внутривидовом разделении льна на масличные и прядильные формы, кластерный анализ по результатам ISSR-маркирования был проведен не в объединенной совокупности образцов, а независимо в каждой из двух групп, что позволяет повысить надежность выводов о существующих зависимостях. Дендрограммы генетического подобия исследованных образцов масличного и прядильного льнов рассматривались отдельно друг от друга. В результате проведенного анализа выявлено, что сорта масличного льна разделены на пять кластеров. Установлены зависимости, связанные с их происхождением (оригинатором сорта) и содержанием масла в семени. Дендрограмма сортов льнадолгунца и его кряжевых форм выявила три основные неравномерные по составу группы, включающие 12 подкластеров. Практически каждая группа имеет свою характерную особенность, не связанную с географией происхождения. Группировка сортов произошла, преимущественно, на основании различных их характеристик по содержанию льноволокна, срокам созревания и устойчивости к стрессовым факторам среды. Результаты исследования показали на целесообразность использования ISSR-маркеров в качестве адекватного и доступного метода для разработки элементов маркер-ассоциативной селекции лубяных культур.

1. Пороховинова Е. А., Шеленга Т. В., Матвеева Т. В., Павлов А. В., Григорьева Е. А., Брач Н. Б. Полиморфизм генов, контролирующих низкое содержание линоленовой кислоты, у линий генетической коллекции льна ВИР. Экологическая генетика. 2019;17(2):5-19. DOI: https://doi.org/10.17816/ecogen1725-19 EDN: JVWBDG

2. Понажев В. П., Виноградова Е. Г. Развитие селекции и семеноводства льна-долгунца – важнейший ресурс повышения эффективности льноводства России. Технические культуры. Научный сельскохозяйственный журнал. 2022;(1(2)):30-39. DOI: https://doi.org/10.54016/SVITOK.2022.71.55.004

3. Брач Н. Б., Пороховинова Е. А., Шеленга Т. В. Инновационные возможности селекции масличного льна, ориентированной на различный состав масла. Достижения науки и техники АПК. 2016;30(6):5-8. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26591631 EDN: WJXNIJ

4. Clunier-Ross T. Mangolds, manure and mixtures: the importance of crop diversity on British farms. The Ecologist. 1995;25(5):181-187.

5. Ущаповский 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.2016.5.602rus EDN: WZJQDT

6. Hoque A., Fiedler J. D., Rahman M. Genetic diversity analysis of a flax (Linum usitatissimum L.) global collection. BMC genomics. 2020;21(1):557. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-020-06922-2

7. Pan 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;67:865-874. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-020-00882-y

8. Бобошина И. В., Боронникова С. В. Изучение генетического полиморфизма некоторых сортов Triticum aestivum L. с использованием ISSR-маркеров. Аграрный вестник Урала. 2012;(5):19-20. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17840238 EDN: PAKIVZ

9. Костюкова E. E., Заякин В. В., Нам И. Я. Молекулярно-генетический анализ редких видов орхидных Брянской области. Бюллетень Брянского отделения Русского ботанического общества. 2013;(1(1)):51-55. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20295855 EDN: RCDMOB

10. Рожмина Т. А., Рыжов А. И., Куземкин И. А., Киселева Т. С. Внутривидовое разнообразие льна культурного (Linum usitatissimum L.) и его роль в решении проблемы сырьевого обеспечения страны. Достижения науки и техники АПК. 2017;31(12):17-20. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=32301742 EDN: YMEMUF

11. Kojoma M., Iida O., Makino Y., Sekita S., Satake M. DNA fingerprinting of Cannabis sativa using inter-simple sequence repeat (ISSR) amplification. Planta Medica. 2002;68(1):60-63. DOI: https://doi.org/10.1055/s-2002-19875

12. Zhang L. G., Chang Y., Zhang X. F., Guan F. Z., Yuan H. M., Yu Y., Zhao L. J. Analysis of the genetic diversity of Chinese native Cannabis sativa cultivars by using ISSR and chromosome markers. Genetic and Molecular Research. 2014;13(4):10490-10500. DOI: https://doi.org/10.4238/2014.December.12.10

13. Nei M. Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proceedings of the national academy of sciences. 1973;70(12):3321-3323. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.70.12.3321

14. Лучкина Т. Н., Лучкин Н. С., Картамышева Е. В., Горбаченко Ф. И. Лен масличный – динамично растущая культура в России. Генетика и селекция на Дону. Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет, 2015. Вып. 4. С. 131-139. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_23468992_26832101.pdf

15. Першаков А. Ю., Белкина Р. И., Сулейменова А. К., Пороховинова Е. А. Коллекционные образцы льна масличного в условиях Северного Зауралья. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022;(6):58-63. DOI: https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-98-6-58-63 EDN: OQWCAA

16. Штабель Ю. П., Попеляева Н. Н. Агроэкологическая оценка сортов льна-долгунца. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013;(1(99)):054-056. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18801875 EDN: PVLMGJ

17. Горбова М. А., Мансапова А. И. Изучение сортов льна-долгунца томской селекции в подтаёжной зоне Омской области. Актуальные вопросы биологии, селекции, технологии возделывания и переработки сельскохозяйственных культур: сб. мат-лов 11-й Всеросс. конф. молодых учёных и специалистов. Краснодар: ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2021. С. 44-49. DOI: https://doi.org/10.25230/conf11-2021-44-49 EDN: OEBVST

18. Кудряшова Т. А., Виноградова Т. А., Козьякова Н. Н. Нормативы перевода в волокно льнотресты сортов льна долгунца селекции ВНИИ льна. Научное обеспечение производства прядильных культур: состояние, проблемы и перспективы: сб. научн. тр. Тверь: ТГУ, 2018. С. 258-261.

19. Ущаповский И. В., Васильев А. С., Щеголихина Т. А., Федоренко В. Ф., Мишуров Н. П., Голубев И. Г. Анализ состояния и перспективные направления развития селекции и семеноводства технических культур: научный аналитический обзор. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. 72 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42348451 EDN: HYNOPB

20. Гриб С. И., Богдан В. З. Оптимизация методологии и результаты селекции льна-долгунца в Беларуси. Таврический вестник аграрной науки. 2023;(1(33)):6-18. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.7896477 EDN: QMWGIE