Определение генетического полиморфизма оригинальной стерильной формы рапса озимого с помощью ISSR-маркеров
DOI:
https://doi.org/10.30835/2413-7510.2017.104885Ключевые слова:
рапс озимый, стерильная форма, праймер, ISSR-маркер, генетическоерасстояние, индекс Шенона, бутстреп-анализАннотация
Цель и задачи исследования. Определить генетические различия потомства оригинальной стерильной формы рапса озимого селекции ИР им. В. Я. Юрьева методом микросателитного анализа от образцов, созданных на основе типов стерильности Оgura и Polіma.
Материалы и методы. Исследования проводили на протяжении 2014–2016 годов в Институте растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН. Проведен ПЦР-анализ с использованием ІSSR-маркеров в горизонтальном приборе Hoefer Super Sub 100 (США). Были изучены семь образцов, полученных на основе стерильности Оgura , Polіma и оригинальной стерильной формы. Использовали маркеры молекулярной массы 1 Kb («СибЭнзим», Россия). Полученные гели документировали при помощи фотосистемы Nikon D50. Определение количества и размеров продуктов амплификации проводили при помощи демо-версии программы Totallab 100. Частоты аллелей локусов рассчитывали в программе Excel. Данные профилей амплификации оценивали с использованием техники фингерпринтинга при помощи информативных параметров, таких как индекс информативности праймера (РІС). Использовали классификацию Botsteinetal, индексы Шеннона. Полиморфизм ISSR-маркеров оценивали при помощи индекса генетического разнообразия Nei (Не). Для оценки дивергенции между образцами по ISSR-маркерам применяли программу PHYLIP. Дендрограммы строили методом присоединения ближайшего соседа.
Обсуждение результатов. В результате амплификации в исследуемых образцах при помощи пяти ISSR праймеров были идентифицированы 49 фрагментов ДНК, 31 из которых были полиморфными. Количество продуктов амплификации варьировало от пяти до 14 фрагментов, в среднем 9,8 на один используемый праймер. Максимальное количество локусов идентифицировано с использованием праймеров UBC810 і UBC 834.
Амплификацией пяти ISSR праймеров были выделены 12 аллельных вариантов (UBC810 (587 п.н.), UBC834 (988, 774, 709 п.н), UBC842 (1127, 475 п.н.), UBC847 (1349, 969, 496 п.н.), UBC857 (791, 520, 446 п.н.). Образец Polima не имел ни одного из маркерных локусов. Полученные результаты позволили утверждать, что среди рассмотренной выборки образцов дуплетные генотипы отсутствуют.
По абсолютным и нормированным значениям индекса Шеннона наиболее полиморфным ISSR- маркером был UBC 810 (H’ = 0,495, H’norm = 0,715). Наименьший уровень полиморфизма показал ISSR маркер UBC 857 (H’ =0,364, H’norm = 0,525). Общий уровень изменчивости ISSR-маркеров составил H’ – 0,445, а за H’norm– 0,642.
В полученной дендрограмме выделены три противоположных кластера образцов рапса. В первый кластер вошли образцы Бекр (1) Д 21, Бекр (1) Д 2, Бекр (2) Д 16/2 (потомства оригинальной стерильной формы), во второй – образцы Polima і MON (потомства со стерильностью Polima), в третий –Inra і Д8 (in vivo) (потомства со стерильностью Оgura).
Выводы. Обнаружен по ISSR-маркерам високий диапазон внутривидовой изменчивости в исследуемых образцах рапса. Определены общие закономерности группирования образцов рапса при их классификации, полученной при помощи присоединения ближайшего соседа (NJ) кластерным анализом. Исследованиями доказано, что потомства оригинальной стерильной формы имеют один корень, а также весомые генетические отличия от образцов со стерильностью Оgura и PolіmaБиблиографические ссылки
Satina TG, Aniskina UV. Certification of rape varieties using microsatellite analysis. Materials VI International Conference of Young Scientists and Specialists. VSRIOC. 2011. P. 266-269.
BangaSS, BangaSK. Hybridcultivardevelopment. Springer Verlag-Berlin, Narosa Publishing House, New Delhi-London, 1998. P. 401-430.
Hiroshi Yamagishi, Shripad R. Bhat Cytoplasmic male sterility in Brassicaceae crops. Breed Science. 2014:64(1): 38–47.
Ogura H. Studies on the new male-sterility in japanese radish,with special reference to the utilization of this sterility towards thepractical raising of hybrid seeds. Memoirs of the Faculty of Agriculture, Kagoshima University. Kagoshima, Japan, Feb. 1968; VI(2): 39-78.
Thompson KF. Cytoplasmic male-sterility in oil-seed rape. Heredity. 1972; 29: 253–257. DOI:10.1038/sj.hdy.6800815.
Stiewe G et al. Establishing cytoplasmic male sterility in brassica napus by mitochondrial recombination with B. tournefortii. Plant Breeding. 1994; 113: 294–304. DOI: 10.1111/pbr.12412.
Janeja HS et al. Alloplasmic male sterile Brassica napus with Enarthrocarpus lyratus cytoplasm: introgression and molecular mapping of an E. lyratus chromosome segment carrying a fertility restoring gene. Genome. 2003; 46(5): 792-797.
Gundimeda HR, Prakash Shyam, Shivanna KR. Intergeneric hybrids between Enarthrocarpus lyratus, a wild species, and crop brassicas. Theoretic and Applied Genetics. 1992; 83: 655-662. DOI: 10.1007/BF00226912.
Zhegong Fan, Stefansson BR. Influence of temperature on sterility of two cytoplasmic male-sterility systems in rape (Brassica napus L.). Canadian Journal of Plant Science. 1986; 66: 221-227.
Bartkowiak-Broda I. CMS POLIMA CO1995 A11: F1 Hybrid technology. Available from: http://gcirc.org/fileadmin/documents/Proceedings/IRC1995Cambridgevol1/CO1995A11.pdf.
Frauen Martin, Paulmann Werner. Breeding of hybrid varieties of winter oilseed rape based on the MSL-system. The Rejional Institute online publishing. Available from: http://www.regional.org.au/au/gcirc/4/258.htm.
Biology of Brassica Coenospecies. In: C Gómez-Campo, editor. Elsevier Science. 1999. 478 p.
KWS Suisse SA - OGURA Hybridsystem. Available from: www.kws-swiss.ch/.../ OGURA_Hybridsystem
Genome Mapping and Molecular Breeding in Plants: Oilseeds. In: Chittaranjan Kole, editor. Springer Verlag-Berlin. 2007. P. 64.
Zhao HX et al. Identifіcation of cytoplasm types in rapeseed (Brassica napus L.) accessions by a multiplex PCR assay. Theoretical and Applied Genetics. 2010; 121(4): 643–650.
Grelon M et al. Ogura cytoplasmic male‐sterility (CMS)‐associated orf138 is translated into a mitochondrial membrane polypeptide in male‐sterile Brassica cybrids. Molecular and General Genetics. 1994; 243: 540‐547. DOI:10.1007/BF00284202.
Brown GG. Unique aspects of cytoplasmic male sterility and fertility restoration in Brassica napus. The Journal Неrеdity. 1999; 90(3): 351-356.DOI:10.1093/jhered/esv127.
Gurjeet S, Banga SS. Indetification of new sterility maintainers for Polima CMS system in Brassica napus L.: Proceedings of 9th International Rapeseed Congress. Cambridge, 1995. Vol 1. A13. Р. 32-34.
Patent № А 2016 13671 UA Way to create sterile forms / Gluhova NA, Morgun VV, Boguslavski RL. Applicant Plant Production Institute nd a VYa Yuryev of NAAS, Ukraine, appl. 30.12.2016.
Primers University of British Columbia. Available from: http://download.bioon. com.cn/upload/month_0812/20081213_3e0a387c764331d0978dRPKoJqSzhDvl.attach.pdf.
Ausubel FM, Brent R, Kingston RE. Current protocol sin molecular biology. New York: John Wiley and Sons, 1987. P. 431–433.
Totallab 100. Available from: http://www.totallab.com.
Botstein D. Construction of a genetic linkage map inman using restriction fragment length polymorphisms. Am. J. Hum. Genet.1980; 32: 314-331.
Nei M, Li WH. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1979.Vol. 74. P. 5267–5273.
Zhang Xian, Zhang Yingjun, Yan Rong. Genetic variation of whiteclover (Trifolium repens L.) collections from Chinadetected by morphological traits, RAPD and SSR. African Journal of Biotechnology. 2010; 9(21): 3032–3041.
Akinina GE, Dugar UN, Popov VN. Statistical analysis of genetic data using computer programs ARLEQUIN, PHILYP, CLANN, STRUCTURE. Methodical instructions. Kharkiv: Plant Research. 2014. 100 p.]
PHYLIP. Available from: http://evolution.genetics.washington.edu/phylip.html.
Schneider A, Cannarozzi GM. Support patterns from different out group sprovideastrong phylogenetic signal. Molecular Biology and Evolution. 2009; 26(6): 1259–1272.
Akinina GE, Popov VN. Divergence of varieties of chickpeas of selection of different countries of the world on morphological features and molecular markers. In: Factors of experimental evolution of organisms. Кyiv: Logos, 2011. Vol. 10. P. 168–172.
Dugar UN. ISSR-analysis of Ukrainian varieties of clover meadow (Trifolium pratense L.). Journal of Kharkiv National Agrarian University. Ser. Biology. 2012; 2(26): 98–103.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2017 Н. А. Глухова, Г. Є. Акініна, Я. Ю. Шарипіна, В. С. Лютенко
![Лицензия Creative Commons](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
При размещении текстов статей в электронных ресурсах авторские права сохраняются за автором печатной публикации.
Автор может не соглашаться с правками рецензентов и редакции, мотивируя при этом свою точку зрения.
Автор может требовать от редакции разъяснений или изменений в случае обнаружения существенных ошибок в его статье.
Автор может использовать материалы, опубликованные в журнале «Селекция и семеноводство» в своих работах, обязательно ссылаясь на наш журнал.