БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ
 
КАК ПОДАТЬ РУКОПИСЬ
 
КАРТА САЙТА
НА ГЛАВНУЮ

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2020.3.499rus

УДК 635.21:575.174.015.3

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 18-29-07007) и ФНТП развития сельского хозяйства РФ на 2017-2025 гг. (подпрограмма «Развитие селекции и семеноводства картофеля в Российской Федерации»). Растения выращивали с использованием экспериментальной установки искусственного климата ЭУИК (Институт биоинженерии ФИЦ Биотехнологии РАН).

 

ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ГЕНОМА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СОРТОВ
КАРТОФЕЛЯ: ДАННЫЕ AFLP-АНАЛИЗА

Е.А. ДЬЯЧЕНКО, А.В. КУЛАКОВА, А.В. ЩЕННИКОВА, Е.З. КОЧИЕВА

Успех селекционных программ во многом зависит от знания генетического разнообразия и родословных сортов растений, что важно для определения родительских пар для скрещивания, генотипов ― доноров ценных признаков, внутрисортовой гомогенности. AFLP (amplified fragment length polymorphism) ― один из популярных методов детекции геномного полиморфизма и генотипирования образцов, сортов и линий растений. Помимо решения таксономических и филогенетических проблем, метод AFLP широко используется для определения вариабельности, гомогенности и степени интрогрессии и гибридности сортов Solanum tuberosum, реконструкции их родословных, а также для поиска маркеров, сцепленных с различными признаками. Несмотря на важность сортовой паспортизации и оценки межсортовой геномной вариабельности, в Российской Федерации научно-исследовательских работ по молекулярному маркированию генотипов сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции, возделываемых на территории России, известно немного. В представленном исследовании с использованием мультилокусного AFLP-маркирования проведен анализ вариабельности ядерного генома у 60 сортов и пяти перспективных селекционных клонов картофеля. С помощью праймерных комбинаций Е35/М40 и Е41/М35 было детектировано 218 AFLP-фрагментов, 189 (86,7 %) из которых оказались полиморфными и 19 ― уникальными для некоторых сортов. Каждый из 65 анализируемых образцов картофеля был охарактеризован специфичным AFLP-спектром. Значения генетических расстояний между анализируемыми сортами варьировали в широких пределах ― от 0,37 до 0,77 при среднем значении GD = 0,61. Вид Solanumstoloniferum, используемый в качестве образца внешней группы, имел наибольшее сходство с cортом Фиолетовый (GD = 0,59), а наибольшее различие ― с сортом Аврора (GD = 0,80). Был проведен статистический анализ результатов AFLP-маркирования и показано отсутствие статистически достоверной кластеризации. На дендрограммах, построенных с помощью программ PAST и Structure v. 2.3.4, наблюдалась тенденция кластеризации (с низкой бутстрэп-поддержкой) сортов селекции Всероссийского НИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха, сортов с устойчивостью к фитофторозу, нематоде или Y вирусу картофеля (PVY), а также сортов с желтой окраской кожуры клубней. Высокая степень общего полиморфизма анализируемой выборки сортов, отсутствие четкой кластеризации и «нестабильное» положение образцов могут быть связаны с тем, что в настоящее время идет интенсивный обмен селекционным материалом, а также с возрастающей популярностью использования генофонда дикорастущего картофеля в селекции.

Ключевые слова: Solanum tuberosum, картофель, российские сорта, иностранные сорта, геномный полиморфизм, окраска кожуры, окраска мякоти клубня, устойчивость, фитофтороз, золотистая цистообразующая нематода, PVY, AFLP-кластеризация.

 

 

GENOME VARIABILITY OF RUSSIAN POTATO CULTIVARS: AFLP-ANALYSIS DATA

E.A. Dyachenko, A.V. Kulakova, A.V. Shchennikova, E.Z. Kochieva

Plant breeding success largely depends on knowledge of the genetic diversity and pedigree of cultivars, which is important for determining parental pairs for crossbreeding, donor genotypes of valuable traits and intraspecific homogeneity. AFLP is one of the popular methods for detecting genomic polymorphism and genotyping plant accessions, cultivars and lines. In addition to solving taxonomic and phylogenetic problems, the AFLP method is widely used to determine the variability, homogeneity, and the introgression and hybridity degree of S. tuberosum cultivars, reconstruct their pedigrees, and also to search for markers linked to various traits. Despite the importance of cultivar certification and inter-cultivar genomic variability assessment, in the Russian Federation, there are few studies on molecular marking of the potato domestic and foreign cultivars farmed in Russia. In the present work, the nuclear genome variability of 60 potato cultivars and five perspective clones was evaluated using the multilocus AFLP analysis. With primer combinations E35/M40 and E41/M35, 218 AFLP fragments were detected, 189 (86.7 %) of which were polymorphic and 19 were unique for individual cultivars. Each of the 65 analyzed accessions was characterized by a specific AFLP spectrum. The genetic distances between the analyzed accessions varied widely from 0.37 to 0.77 with an average value of GD = 0.61. The species Solanum stoloniferum, used as an outgroup genotype, was most similar to the cv. Fioletovyi (GD = 0.59), and the greatest difference was to the cv. Aurora (GD = 0.80). Statistical analysis of the obtained AFLP data resulted in statistically insignificant clustering. On dendrograms constructed using the PAST and Structure v. 2.3.4 software, there was a tendency toward clustering (with low bootstrap support) of cultivars from the Lorch Potato Research Institute, and accessions with resistance to late blight, cyst nematode or PVY, as well as with yellow-coloured tuber peel. The high polymorphism level of the analyzed cultivars, the lack of their clear clustering and their “unstable” position at the dendrograms may be due to the current intensive exchange of breeding material, as well as to the increasing popularity of using wild potatoes in the potato breeding programs.

Keywords: Solanum tuberosum, potato, Russian cultivars, foreign cultivars, genomic polymorphism, tuber skin colour, tuber flesh colour, resistance, potato blight, cyst nematode, PVY, AFLP-clustering.

 

Институт биоинженерии,
ФИЦ Фундаментальные основы биотехнологии РАН

119071 Россия, г. Москва, Ленинский просп., 33, корп. 2, 
е-mail: dyachenko-el@yandex.ru ✉, kulakova_97@mail.ru,
shchennikova@yandex.ru, ekochieva@yandex.ru

Поступила в редакцию
28 февраля 2020 года

 

назад в начало