Оценка разнообразия генколлекции представителей рода Campsis на основе данных фенотипического и молекулярно-генетического анализов

Род Campsis представляет большой интерес как ценная декоративная культура, цветущая длительный период в сухие жаркие месяцы (июнь-сентябрь). Хозяйственно-биологические качества кампсиса (Campsis) дают возможность по-разному использовать это растение: как лиану для вертикального озеленения, с помощью сильной обрезки формировать компактные красивоцветущие кустарники, выращивать в штамбовой культуре. В декоративном садоводстве южных регионов России потенциал культуры до конца не раскрыт, научно обоснованный сортимент отсутствует, селекция не проводится. С 2014 г. В ФГБНУ СКФНЦСВВ (г. Краснодар) ведется интродукция и формируется коллекция представителей рода Campsis. Образцы поступают в коллекцию из разных источников, и в процессе изучения возникают вопросы уточнения сортовой принадлежности интродуцентов. ISSR-генотипирование представителей рода Campsis позволяет сформировать представление о имеющемся генетическом разнообразии коллекции и отобрать наиболее перспективные для дальнейшей работы маркеры. Цель исследования – изучить с помощью фенотипического и молекулярно-генетического анализов разнообразие рода Campsis генетической коллекции Северо-Кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. Исследование проводилось на 13 образцах рода Campsis, являющихся основой для формирующейся коллекции на Юге России. Фенотипическая оценка проводилась с 2020 по 2022 гг. на 11 образцах и включала анализ 4 морфологических и 4 хозяйственно-биологических признаков. 8 ISSR-маркеров были использованы для генотипирования 13 представителей рода, в качестве аутгруппы были добавлены генотипы видов катальпы, чатальпы и павлонии. Кластеризация образов по фенотипическим и генотипическим признакам проводилась методом UPGMA. Полученные в ходе комбинирования фенотипической оценки и ISSR-генотипирования результаты позволили провести корректировку коллекции образцов рода Campsis. Подтверждена общность двух генотипов C. x tagliabuana ‘Madam Galen’ и двух генотипов С. radicans ‘Flava’. Установлен новый генотип C. x tagliabuana, ранее ошибочно относимый к сорту ‘Madam Galen’. В связи с этим требуется уточнение сортовой принадлежности данного культивара. Гибридные формы кампсис № 1 и кампсис № 2 также подлежат дальнейшему изучению и идентификации генотипов. Было сделано предположение о их отнесении к виду C. grandiflora. Положение образцов Campsis относительно генотипов, представленных в аутгруппе, соответствует современному систематическому положению данного рода. Применение ISSR-маркеров в оценке ядра формирующейся генетической коллекции рода Campsis продемонстрировало их как простой и удобный инструмент генетического анализа.

1. Колесников А. И. Декоративная дендрология. Москва, 1974, 704 с.

2. Тыщенко Е. Л. К вопросу формирования ассортимента древесно-кустарниковых пород для садов продолжительного цветения на юге России. Субтропическое и декоративное садоводство. 2019;(71):122-131. DOI: 10.31360/2225-3068-2019-71-122-131.

3. Wen J., Hansen R.K. Morphological and molecular comparisons of Campsis grandiflora and C.radicans (Bignoniaceae), an eastern Asian and eastern North American vicariad species pair, Plant system Evolition. 1995;196:173-183. DOI: 10.1007/BF00982958.

4. Li J., Shoup S., Elias T.S. Molecular Confirmation of intergeneric Hybrid x Chitalpa tashkentensis (Bignoniaceae) HortScience. 2006;41(5):1162-1164. URL: https://www.researchgate.net/publication/277800251 [accessed January 19, 2023].

5. Nazir S. M., Mahajan R., Hashim M. J., Iqbal J., Alyemeni M. N., Ganai B. A., Zargar S. M. Deciphering allelic variability and population structure in buckwheat: An analogy between the efficiency of ISSR and SSR markers. Saudi Journal of Biological Sciences. 2021;28(11):6050-6056. DOI: 10.1016/j. sjbs.2021.07.061. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1319562X21006434.

6. Thakur J., Dwivedi M. D., Singh N., Uniyal P. L., Goel S., Pandey A. K. Applicability of Start Codon Targeted (SCoT) and Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) markers in assessing genetic diversity in Crepidium acuminatum (D. Don) Szlach. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants. 2021;23:100310. DOI: 10.1016/j.jarmap.2021.100310. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221478612100019X.

7. Khodaee L., Azizinezhad R., Etminan A. R., Khosroshahi M. Assessment of genetic diversity among Iranian Aegilops triuncialis accessions using ISSR, SCoT, and CBDP markers. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2021;19(1):5. DOI: 10.1186/s43141-020-00107-w.

8. Ibrahim E. A. Genetic diversity in Egyptian bottle gourd genotypes based on ISSR markers, Ecological Genetics and Genomics. 2021;18:100079. DOI: 10.1016/j.egg.2021.100079.

9. Takele D., Tsegaw M., Indracanti M. Genetic diversity assessment in some landraces and varieties of date palm (Phoenix dactylifera L.) from Afar Region, Ethiopia, using ISSR markers. Ecological Genetics and Genomics. 2021;19:100085. DOI: 10.1016/j.egg.2021.100085.

10. Musarrat R., Sadia S., Naheed K., Rabia S., Iqtidar H., Ali S. A., Naveed A. M., Jawaher A., Mona A. Assessment of Inter simple sequence repeat (ISSR) and simple sequence repeat (SSR) markers to reveal genetic diversity among Tamarix ecotypes. Journal of King Saud University – Science. 2020;32(8):3437- 3446. DOI: 10.1016/j.jksus.2020.10.003.

11. Sheikh Z. N., Sharma V., Shah R. A., Sharma N., Summuna B., Al-Misned F. A., El- Serehy H. A., Mir J. I. Genetic diversity analysis and population structure in apricot (Prunus armeniaca L.) grown under north-western himalayas using ISSR markers. Saudi Journal of Biological Sciences. 2021;28(10):5986-5992. DOI: 10.1016/j.sjbs.2021.06.051.

12. Ramzan F., Kim H. T., Younis A., Ramzan Y., Lim K.-B. Genetic assessment of the effects of self-fertilization in a Lilium L. hybrids using molecular cytogenetic methods (FISH and ISSR). Saudi Journal of Biological Sciences. 2021;28(3):1770- 1778. DOI: 10.1016/j.sjbs.2020.12.019.

13. Faisal M., Abdel-Salam E. M., Alatar, A. A., Qahtan, A. A. Induction of somatic embryogenesis in Brassica juncea L. and analysis of regenerants using ISSR-PCR and flow cytometer. Saudi Journal of Biological Sciences. 2021;28(1):1147-1153. DOI: 10.1016/j.sjbs.2020.11.050.

14. Hassan F. A. S., Ismail I. A., Mazrou R., Hassan M. Applicability of inter-simple sequence repeat (ISSR), start codon targeted (SCoT) markers and ITS2 gene sequencing for genetic diversity assessment in Moringa oleifera Lam. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants. 2020;18:100256.

15. Bhadkaria A., Gupta N., Narvekar D. T., Bhadkariya, R., Saral, A., Srivastava N., Koul K. K., Bhagyawant S. S. ISSR-PCR approach as a means of studying genetic variation in moth bean (Vigna aconitifolia (Jacq.) Marechal). Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2020;30:101827. DOI: 10.1016/j.bcab.2020.101827.

16. György Z., Incze N., Pluhár, Z. Differentiating Thymus vulgaris chemotypes with ISSR molecular markers. Biochemical Systematics and Ecology. 2020;92:104118. DOI: 10.1016/j.bse.2020.104118.

17. Mao L., Zou Q., Liu J., Ding H., Tian D. Genetic diversity and genetic relationships among Curcuma accessions based on SRAP and ISSR analysis. Ecological Genetics and Genomics. 2020;15:100053. DOI: 10.1016/j.egg.2020.100053.

18. Rao G. K., Patel N. B., Kapadia C., Desai K. D., Narasimha M. P. N. Genetic diversity analysis of greater yam (Dioscorea alata L.) genotypes through RAPD and ISSR markers. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2020, 23:101495. DOI: 10.1016/j.bcab.2020.101495.

19. Bylov V. N., Kaprisonova P. A. Principles of creating and studying floral collections ornamental perennials, Vestnik Glavnogo botanicheskogo sada Akademii, 1978:549-555. (in Russ.).

20. Program and methodology for studying varieties of fruit, berry and nut crops,/ pod red. Ye.N. Sedova, T.R. Ogol’tsovoy. Orel: VNIISPK, 1999, 606 p. (in Russ.).

21. Methodology for phenological observations in botanical gardens of the USSR,/ Sovet botan. sadov SSSR. M.: GBS AN SSSR, 1975, 270 p. (in Russ.).

22. Royal Horticultural Society Colour Charts Edition V [Электронный ресурс]. URL: http://rhscf.orgfree.com/.