Практическое применение SSR-маркеров в селекции льна (Linum usitatissimum L.)

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.

1. Stavropoulos 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/plants12051102

2. Zhernova 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.2024.1495069

3. Sa 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.2021.735690

4. Begna 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/10.20431/2454-6224.0701001

5. Lamichhane 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.2022.10.1.1

6. Alemu 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.2024.03.007

7. Merrick 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/tpg2.20158

8. You 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/mps3020028

9. Kocak 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/s10722-023-01608-6

10. Hasan 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/s43141-021-00231-1

11. Гучетль 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: SFHNSQ

12. Nag 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.2020.100256

13. 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(4):865–874. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-020-00882-y

14. Chen 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/s10722-024-01933-4

15. Pasquali 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/genes13112097

16. Shinde 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.pdf

17. Базанов 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: JQGKLX

18. Богдан 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.