Vestnik of Omsk SAU Vestnik of Omsk SAU ВЕСТНИК ОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 2222-0364 132014 BXTBMP АГРОНОМИЯ AGRONOMY АГРОНОМИЯ IDENTIFICATION OF RUSSIAN FESTULOLIUM VARIETIES USING MICROSATELLITE MARKERS ИДЕНТИФИКАЦИЯ РОССИЙСКИХ СОРТОВ ФЕСТУЛОЛИУМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ МАРКЕРОВ МАВЛЮТОВ Ю М MAVLYUTOV YU M Федеральный научный центр кормопроизводства и агроэкологии имени В.Р. Вильямса ru Federal Williams Research Center of Forage Production and Agroecology ru 25 09 2023 25 09 2023 51 3 60 68 06 09 2023 15 09 2023 https://vestnik.omgau.ru/en/nauka/article/132014/view

Использование современных молекулярно-генетических технологий позволяет существенно ускорить процесс селекции, упростить и повысить точность оценки исходного материала, оптимизировать систему госсортоиспытания при регистрации новых селекционных достижений. Цель настоящего исследования состояла в молекулярно-генетической идентификации российских сортов фестулолиума (× Festulolium F. Aschers. et Graebn.) с использованием микросателлитных маркеров. В нашем исследовании 6 SSR-локусов, разработанных на основе информации о геноме райграса пастбищного ( Lolium perenne L.), использовались для анализа коллекции из 10 российских сортов фестулолиума, представленных «балк-образцами» (30 генотипов от каждого сорта). По результатам тестирования отобраны 3 информативные комбинации SSR-праймеров (G03_089, AJ872206, LP165), позволяющие получить отчетливые и воспроизводимые ампликоны. В общей сложности с помощью данных локусов удалось обнаружить 31 полиморфный ПЦР-продукт. Полученные данные о распределении аллелей маркеров использовались для составления бинарных матриц и определения генетических дистанций между изучаемыми образцами. Особенности филогенетических связей сортов фестулолиума изучены с помощью дендрограммы, построенной методом ближайших соседей (Neighbor-Joining, NJ). По ее результатам образцы распределены в 3 выраженных кластера в соответствии с происхождением, морфотипом и хозяйственно-ценными признаками. На основе полученных данных о ДНК-профилях «балк-образцов» фестулолиума составлены молекулярно-генетические формулы. Сортоспецифичные ПЦР-продукты удалось обнаружить для 5 образцов (Пилигрим, Кафес, ВИК 90, Аэлита, Изумрудный) с использованием 2-х SSR-локусов (G03_089, AJ872206). При этом для всех сортов анализируемой коллекции выявлены уникальные ДНК-профили по совокупности информативных микросателлитных маркеров. Результаты исследования имеют практическую значимость для использования при сортовой идентификации с целью контроля генетической изменчивости сортов фестулолиума и защиты авторских прав селекционеров.

The use of modern molecular genetic technologies can accelerate significantly the breeding process, simplify and increase the accuracy of the initial material evaluation, improve the state variety testing system when registering new breeding achievements. The purpose of the research is the molecular genetic identification of Russian varieties of festulolium (× Festulolium F. Aschers. et Graebn.) using microsatellite markers. In our study 6 SSR loci, that were developed on the base of information about the genome of perennial ryegrass ( Lolium perenne L.), were used to analyze a collection of 10 Russian varieties of festulolium represented by “bulk samplesˮ (30 genotypes from each variety). Informative combinations of SSR primers (G03_089, AJ872206, LP165) with capacity to generate distinct and reproducible amplicons were selected. In total, 31 polymorphic PCR products were detected using these loci. The obtained data were used to compile binary matrices and to determine the genetic distances between the studied samples. Phylogenetic relationships between festulolium varieties were studied using a NJ dendrogram (Neighbor-Joining method). Following the results of the dendrogram analyzed samples were distributed into three distinct clusters according to their origin, morphological type and economically valuable characteristics. Based on the variety-specific DNA profiles molecular-genetic formulas were developed. Using 2 SSR loci (G03_089, AJ872206) specific PCR products were detected for 5 festulolium samples (Piligrim, Kafes, VIC 90, Aelita, Izumrudniy). At the same time unique DNA profiles were identified for every variety from the analyzed collection. The results of the study have practical signifycance for application in varietal identification in order to control the genetic variability of festulolium varieties and for protection of the breeder’s copyrights.

 фестулолиум ssr-анализ генетическая паспортизация генотипирование днк-технологии festulolium ssr analysis genetic certification genotyping dna technologies

Ghesquiere M., Humphreys M.W., Zwierzykowski Z. Festulolium. Fodder crops and amenity grasses. New York, NY: Springer New York, 2009. 311 c. Ghesquiere M., Humphreys M.W., Zwierzykowski Z. Festulolium. Fodder crops and amenity grasses. New York, NY: Springer New York, 2009. 311 c. Переправо Н.И., Косолапов В.М., Рябова В.Э., Золотарев В.Н., Карпин В.И., Лебедева Н.Н., Победнов Ю.А., Зотов А.А., Привалова К.Н., Проворная Е.Е., Уланов А.Н., Журавленва Е.Л., Фокин И.В., Бакулина Ю.В. Возделывание и использование новой кормовой культуры-фестулолиума-на корм и семена: метод. пособие. Москва: ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева, 2012. 28 с. EDN: PWRAHD Perepravo N.I., Kosolapov V.M., Ryabova V.E., Zolotarev V.N., Karpin V.I., Lebedeva N.N., Pobednov Yu.A., Zotov A.A., Privalova K.N., Provornaya E.E., Ulanov A.N., Zhuravlenva E.L., Fokin I.V., Bakulina Yu.V. Vozdelyvanie i ispol'zovanie novoy kormovoy kul'tury-festuloliuma-na korm i semena: metod. posobie. Moskva: FGBOU VO RGAU - MSHA im. K.A. Timiryazeva, 2012. 28 s. EDN: PWRAHD Клименко И.А., Козлов Н.Н., Шамустакимова А.О. Изучение ДНК-полиморфизма сортов клевера лугового на основе микросателлитного анализа с целью их генетической паспортизации // Интеграция науки и высшего образования как основа инновационного развития аграрного производства: материалы Всерос. науч.-практ. конф. с международным участием. Ярославль, 2019. С. 73-74. EDN: BHYRFI Klimenko I.A., Kozlov N.N., Shamustakimova A.O. Izuchenie DNK-polimorfizma sortov klevera lugovogo na osnove mikrosatellitnogo analiza s cel'yu ih geneticheskoy pasportizacii // Integraciya nauki i vysshego obrazovaniya kak osnova innovacionnogo razvitiya agrarnogo proizvodstva: materialy Vseros. nauch.-prakt. konf. s mezhdunarodnym uchastiem. Yaroslavl', 2019. S. 73-74. EDN: BHYRFI Клименко И.А., Козлов Н.Н., Шамустакимова А.О., Душкин В.А. Изучение генетического разнообразия кормовых культур с помощью молекулярных ДНК-маркеров // Адаптивное кормопроизводство. 2019. № 4. С. 89-100. EDN: ZAMYFJ Klimenko I.A., Kozlov N.N., Shamustakimova A.O., Dushkin V.A. Izuchenie geneticheskogo raznoobraziya kormovyh kul'tur s pomosch'yu molekulyarnyh DNK-markerov // Adaptivnoe kormoproizvodstvo. 2019. № 4. S. 89-100. EDN: ZAMYFJ Сухарева А.С., Кулуев Б.Р. ДНК-маркеры для генетического анализа сортов культурных растений // Биомика. 2018. Т. 10. № 1. С. 069-084. EDN: XRLWSL Suhareva A.S., Kuluev B.R. DNK-markery dlya geneticheskogo analiza sortov kul'turnyh rasteniy // Biomika. 2018. T. 10. № 1. S. 069-084. EDN: XRLWSL Сапрыкин С.В., Золотарев В.Н., Иванов И.С., Степанова Г.В., Сапрыкина Н.В., Лабинская Р.М. Научные основы селекции и семеноводства многолетних трав в Центрально-Черноземном регионе России. Воронеж: АО "Воронежская областная типография", 2020. 496 с. EDN: HCJKAH Saprykin S.V., Zolotarev V.N., Ivanov I.S., Stepanova G.V., Saprykina N.V., Labinskaya R.M. Nauchnye osnovy selekcii i semenovodstva mnogoletnih trav v Central'no-Chernozemnom regione Rossii. Voronezh: AO "Voronezhskaya oblastnaya tipografiya", 2020. 496 s. EDN: HCJKAH Хлесткина Е.К. Молекулярные маркеры в генетических исследованиях и в селекции // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2015. Т. 17. № 4/2. С. 1044-1054. Hlestkina E.K. Molekulyarnye markery v geneticheskih issledovaniyah i v selekcii // Vavilovskiy zhurnal genetiki i selekcii. 2015. T. 17. № 4/2. S. 1044-1054. Kubik C., Sawkins M., Meyer W.A., Gaut B.S. Genetic diversity in seven perennial ryegrass (Lolium perenne L.) cultivars based on SSR markers. Crop science. 2001;41(5):1565-1572. Kubik C., Sawkins M., Meyer W.A., Gaut B.S. Genetic diversity in seven perennial ryegrass (Lolium perenne L.) cultivars based on SSR markers. Crop science. 2001;41(5):1565-1572. Wang J., Dobrowolski M.P., Cogan N.O., Forster J.W., Smith K.F. Assignment of individual genotypes to specific forage cultivars of perennial ryegrass based on SSR markers. Crop Science. 2009;49(1):49-58. Wang J., Dobrowolski M.P., Cogan N.O., Forster J.W., Smith K.F. Assignment of individual genotypes to specific forage cultivars of perennial ryegrass based on SSR markers. Crop Science. 2009;49(1):49-58. Nie G., Huang T., Ma X., et al. Genetic variability evaluation and cultivar identification of tetraploid annual ryegrass using SSR markers. Peer J. 2019;7:e7742. Nie G., Huang T., Ma X., et al. Genetic variability evaluation and cultivar identification of tetraploid annual ryegrass using SSR markers. Peer J. 2019;7:e7742. Elazreg H., Ghariani S., Chtourou-Ghorbel N., Chakroun M., Trifi-Farah N. SSRs transferability and genetic diversity of Tunisian Festuca arundinacea and Lolium perenne. Biochemical Systematics and Ecology. 2011;39(2):79-87. Elazreg H., Ghariani S., Chtourou-Ghorbel N., Chakroun M., Trifi-Farah N. SSRs transferability and genetic diversity of Tunisian Festuca arundinacea and Lolium perenne. Biochemical Systematics and Ecology. 2011;39(2):79-87. Fu K., Guo Z., Zhang X., Fan Y., Wu W., Li D., Peng Y., Huang L., Sun M., Bai S., Ma X. Insight into the genetic variability analysis and cultivar identification of tall fescue by using SSR markers. Hereditas. 2016;153:1-9. EDN: WZWGPZ Fu K., Guo Z., Zhang X., Fan Y., Wu W., Li D., Peng Y., Huang L., Sun M., Bai S., Ma X. Insight into the genetic variability analysis and cultivar identification of tall fescue by using SSR markers. Hereditas. 2016;153:1-9. EDN: WZWGPZ Jiang L.F., Zhang X.Q., Ma X., et al. Identification of orchardgrass (Dactylis glomerata L.) cultivars by using simple sequence repeat markers. Genetics and Molecular Research: GMR. 2013;12(4):5111-5123. Jiang L.F., Zhang X.Q., Ma X., et al. Identification of orchardgrass (Dactylis glomerata L.) cultivars by using simple sequence repeat markers. Genetics and Molecular Research: GMR. 2013;12(4):5111-5123. Клименко И.А., Козлов Н.Н., Костенко С.И., Шамустакимова А.О., Мавлютов Ю.М. Идентификация и паспортизация сортов кормовых трав (клевера лугового, люцерны изменчивой, посевной и хмелевидной) на основе ДНК-маркеров: метод. рекомендации. М.а: Угреша, 2020. 35 с. EDN: IAJNIS Klimenko I.A., Kozlov N.N., Kostenko S.I., Shamustakimova A.O., Mavlyutov Yu.M. Identifikaciya i pasportizaciya sortov kormovyh trav (klevera lugovogo, lyucerny izmenchivoy, posevnoy i hmelevidnoy) na osnove DNK-markerov: metod. rekomendacii. M.a: Ugresha, 2020. 35 s. EDN: IAJNIS Studer B., Asp T., Frei U., et al. Expressed sequence tag-derived microsatellite markers of perennial ryegrass (Lolium perenne L.). Molecular Breeding. 2008;21:533-548. EDN: ERTAKU Studer B., Asp T., Frei U., et al. Expressed sequence tag-derived microsatellite markers of perennial ryegrass (Lolium perenne L.). Molecular Breeding. 2008;21:533-548. EDN: ERTAKU Lauvergeat V., Barre P., Bonnet M., Ghesquiere M. Sixty simple sequence repeat markers for use in the Festuca-Lolium complex of grasses. Molecular Ecology Notes. 2005;5(2):401-405. Lauvergeat V., Barre P., Bonnet M., Ghesquiere M. Sixty simple sequence repeat markers for use in the Festuca-Lolium complex of grasses. Molecular Ecology Notes. 2005;5(2):401-405. Perrier X., Jacquemoud-Collet J.P. DARwin software. Paris: CIRAD, 2006. Available from: https://darwin.cirad.fr/. Perrier X., Jacquemoud-Collet J.P. DARwin software. Paris: CIRAD, 2006. Available from: https://darwin.cirad.fr/.