Аллельный полиморфизм гена самонесовместимости при опылении у сортов абрикоса автохтонного дагестанского происхождения

Абрикос обыкновенный является перекрестноопыляемой культурой, востребованной в садоводстве. Механизм самонесовместимости при опылении у абрикоса (Prunus armeniaca L.) генетически обусловлен действием S-локуса, включающего S-ген и SFB-ген. Сведения об аллельном составе S-гена имеют важное значение при подборе сортов-опылителей и выявлении самоплодных форм, что способствует повышению продуктивности садовых насаждений. Также изучение полиморфизма S-гена позволяет лучше понять генетические взаимоотношения между локальными генофондами. К одному из наиболее перспективных регионов России для возделывания абрикоса можно отнести Республику Дагестан, что актуализирует генетические исследования местных сортов. В данной работе был проведен анализ аллельного состава S-гена для 32 автохтонных сортов из Дагестана, исходя из полиморфизма двух интронов гена. Для 12 сортов выявлены две аллели гена, у 14 сортов идентифицирована только одна из аллелей, у шести сортов ПЦР-продукты не были отнесены ни к одной из ранее установленных аллелей. Cорта с установленными двумя аллелями гена были распределены по группам самонесовместимости при опылении. Определение группы самонесовместимости для сортов позволяет осуществлять на практике подбор оптимальных комбинаций сортов-опылителей при закладке садовых насаждений. Знание о совместимости сортов необходимо при подборе сортов для скрещивания в рамках выполнения селекционных программ. Было установлено, что среди дагестанских сортов распространены аллели S₁₁, S₁₂, S₂, S₈. Аллель S_C, определяющая самоплодность у абрикоса, была обнаружена у трех сортов: ‘Салта 9’, ‘Сеянец Бухары №2’, ‘Камха 2’. Аллели S₁₁, S₁₂, S₈ также распространены среди абрикосов из Армении и восточной части Турции, в связи с чем было сделано предположение об их родстве с дагестанскими сортами. Таким образом, выполненное исследование позволило расширить знания о генетическом разнообразии S-гена абрикоса и определить характерные особенности локальной дагестанской генплазмы по данному локусу.

1. Igic B., Kohn J. R. Evolutionary relationships among self-incompatibility RNases, Proc Natl Acad Sci. 2001;98:13167-13171. DOI: 10.1073/pnas.231386798.

2. Xue Y., Carpenter R., Dickinson H. G., Coen E. S. Origin of allelic diversity in Antirrhinum S locus RNases, Plant Cell. 1996;8:805-814. DOI: 10.1105/tpc.8.5.805.

3. Ushijima K., Sassa H., Dandekar A. M. et al. Structural and transcriptional analysis of the self-incompatibility locus of almond: Identification of a pollen-expressed F-box gene with haplotype-specific polymorphism, Plant Cell. 2003;15:771-781. DOI: 10.1105/tpc.009290.

4. Sijacic P., Wang X., Skirpan A. L. et al. Identification of the pollen determinant of S-RNase-mediated self-incompatibility, Nature. 2004;429:302-305. DOI: 10.1038/nature02523.

5. Hua Z., Kao T. H. Identification and characterization of components of a putative Petunia S-locus F-box-containing E3 ligase complex involved in SRNase based self-incompatibility, Plant Cell. 2006;18:2531-2553. DOI: 10.1105/tpc.106.041061.

6. Xu Y., Sui Z. H., Ye Y. P. et al. An involvement of a new zinc finger protein PbrZFP719 into pear self-incompatibility reaction, Plant Cell Rep. 2025;44:37. DOI: 10.1007/s00299-024-03418-1.

7. Chakraborty S., Dutta S., Das M. Genetics Behind Sexual Incompatibility in Plants: How Much We Know and What More to Uncover? J Plant Growth Regul. 2023;42:7164-7188. DOI: 10.1007/s00344-023-11005-z.

8. Abe K., Moriya S., Nishio S. et al. Breakdown of self-incompatibility of apple (Malus × domestica Borkh.) induced by gamma-ray mutagenesis, Tree Genetics & Genomes. 2024;20:11. DOI: 10.1007/s11295-024-01644-y.

9. Li Y., Mamonova E., Köhler N. et al. Breakdown of self-incompatibility due to genetic interaction between a specific S-allele and an unlinked modifier, Nat Commun. 2023;14:3420. DOI: 10.1038/s41467-023-38802-0.

10. Pınar H., Yıldız E., Bircan M. et al. Identification of Genetic Diversity Using Morphological Properties and Self-Incompatibility Alleles in Selected Prunus dulcis Miller (D.A. Webb) Genotypes, Erwerbs-Obstbau. 2023;65:1595-1602. DOI: 10.1007/s10341-023-00874-z.

11. Du J., Ge C., Li T. et al. Molecular characteristics of S-RNase alleles as the determinant of self-incompatibility in the style of Fragaria viridis, Hortic Res. 2021;8:185. DOI: 10.1038/s41438-021-00623-x.

12. Abdallah D., Ben Mustapha S., Balti I. et al. Self-(in)compatibility in Tunisian apple accessions (Malus domestica. Borkh): S-genotypes identification and pollen tube growth analysis, Planta. 2024;259:137. DOI: 10.1007/s00425-024-04418-x.

13. Sidiqui B., Malik A.R., Mushtaq R. et al. Characterization of self-incompatibility alleles in previously unidentified aromatic, scab resistant apple (Malus x domestica Borkh.) cultivars for use in breeding programmes, Nucleus. 2025;1-9. DOI: 10.1007/s13237-025-00579-6.

14. Cai G., Song D., Peng, K. et al. Identifying citrus self-incompatibility genotypes (S-genotypes) and discovering self-compatible mutants, Hortic. Adv. 2024;2:20. DOI: 10.1007/s44281-024-00035-6.

15. Sayyad-Amin P., Davarynejad G., Abedy B. The Effects of Self-incompatibility Control Substances On Yield and Fruit Growth Traits of Pear Pyrus communis L. Cultivar ‘Williams’, Erwerbs-Obstbau. 2021;63:117-123. DOI: 10.1007/s10341-021-00559-5.

16. Kivistik A., Jakobson L., Kahu K. et al. Wild and Rare Self-Incompatibility Allele S17 Found in 24 Sweet Cherry (Prunus avium L.) Cultivars, Plant Mol Biol Rep. 2022;40:376-388. DOI: 10.1007/s11105-021-01327-1.

17. Vieira J., Pimenta J., Gomes A. et al. The identification of the Rosa S-locus and implications on the evolution of the Rosaceae gametophytic self-incompatibility systems, Sci Rep. 2021;11:3710. DOI: 10.1038/s41598-021-83243-8.

18. Marić S., Radičević S., Sîrbu S. et al. Characterization of self-incompatibility genotypes in 48 sweet cherry cultivars and 21 promising hybrids bred in the Balkan region, Euphytica. 2025;221:50. DOI: 10.1007/s10681-025-03499-3.

19. Uzun A., Ozer L., Turgunbaev K. et al. Identification of Self-Incompatibility in Kyrgyzstan-Originated Apple Genotypes with Molecular Marker Technique, Erwerbs-Obstbau. 2022;64:401-406. DOI: 10.1007/s10341-022-00663-0.

20. Ozkan G., Sagbas H. I., Bozhuyuk M. R. et al. Evaluation of Self-Incompatibility of Some Wild Grown Almond Genotypes in Turkey, Erwerbs-Obstbau. 2023;65:181-186. DOI: 10.1007/s10341-022-00789-1.

21. Romero C., Vilanova S., Burgos L. et al. Analysis of the S-locus structure in Prunus armeniaca L. Identification of S-haplotype specific S-RNase and F-box genes, Plant Mol. Biol. 2004;56:145-157. DOI: 10.1007/s11103-004-2651-3.

22. Sutherland B. G., Robbins T. P., Tobutt K. R. Primers amplifying a range of Prunus S-alleles, Plant Breed. 2004;123(6):582-584. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2004.01016.x.

23. Halász J., Hegedüs A., Hermán R. et al. New self-incompatibility alleles in apricot (Prunus armeniaca L.) revealed by stylar ribonuclease assay and S-PCR analysis, Euphytica. 2005;145:57-66. DOI: 10.1007/s10681-005-0205-7.

24. Vilanova S., Romero C., Llacer G. et al. Identification of self-(in)compatibility alleles in apricot by PCR and sequence analysis, J. Am. Soc. Hort. Sci. 2005;130:893-898.

25. Zhang L., Chen X., Chen X. et al. Identification of self-incompatibility (S-) genotypes of Chinese apricot cultivars, Euphytica. 2008;160:241-248. DOI: 10.1007/s10681-007-9544-x.

26. Muñoz-Sanz J. V., Zuriaga E., López I. et al. Self-(in) compatibility in apricot germplasm is controlled by two major loci, S and M, BMC Plant Biol. 2017;17:82. DOI: 10.1186/s12870-017-1027-1.

27. Murathan Z. T., Kafkas S., Asma B. M., Topçu H. Sallele identification and genetic diversity analysis of apricot cultivars, J. Hortic. Sci. Biotechnol. 2017;92:251-260. DOI: 10.1080/14620316.2016.1255568.

28. Bourguiba H., Scotti I., Sauvage C., Zhebentyayeva T. et al. Genetic structure of a worldwide germplas collection of Prunus armeniaca L. reveals three major diffusion routes for varieties coming from the species’ center of Origin, Front Plant Sci. 2020;11(638):1-17. DOI: 10.3389/fpls.2020.00638.

29. Herrera S., Rodrigo J., Hormaza J. I., Lora J. Identification of Self-Incompatibility Alleles by Specific PCR Analysis and S-RNase Sequencing in Apricot, Int J Mol Sci. 2018;19(11):3612. DOI: 10.3390/ijms19113612.

30. Rogers S. O., Bendich A. J. Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified plant tissues, Plant Mol. Biol. 1985;5:69-76. DOI: 10.1007/BF00020088.

31. Tao R., Yamane H., Sugiura A. Molecular typing of S-alleles through identification, characterization and cDNA cloning for S-RNAses in sweet cherry, J. Amer. Soc. Hort. Sci. 1999;124(3):224-233.

32. Sonneveld T., Tobutt K. R., Robbins P. Allele-specific PCR detection of sweet cherry self-incompatibility (S) alleles S1 to S16 using consensus and allele-specific primers, Theor. Appl. Genet. 2003;107(6):1059-1070. DOI: 10.1007/s00122-003-1274-4.

33. Halász J., Pedryc A., Hegedűs A. Origin and dissemination of the pollen-part mutated SC-haplotype which confers self-compatibility in apricot (Prunus armeniaca L.), New Phytologist. 2007;176(4):792-803. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2007.02220.x

34. Yilmaz K. U., Basbug B., Gurcan K. et al. S-Genotype Profiles of Turkish Apricot Germplasm, Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 2016;44(1):67-71. DOI: 10.15835/nbha44110350.

35. Herrera S., Lora J., Hormaza J. I. et al. Optimizing Production in the New Generation of Apricot Cultivars: Self-incompatibility, S-RNase Allele Identification, and Incompatibility Group Assignment, Front. Plant Sci. 2018;9:527. DOI: 10.3389/fpls.2018.00527.

36. Halász J., Pedryc A., Ercisli S. et al. S-genotyping Supports the Genetic Relationships between Turkish and Hungarian Apricot Germplasm, Journal of the American Society for Horticultural Science. 2010;135(5):410-417. DOI: 10.21273/JASHS.135.5.410.

37. Анатов Д. М. Морфологические особенности генеративных структур абрикоса и оценка самоплодности представителей Дагестанской эколого-географической подгруппы, Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2023;148:148-152.

38. Herrera S., Lora J., Hormaza J. I., Rodrigo J. Self-Incompatibility in Apricot: Identifying Pollination Requirements to Optimize Fruit Production, Plants (Basel). 2022;11(15):2019. DOI: 10.3390/plants11152019.

39. Османов Р. М., Анатов Д. М. Новые перспективные формы абрикоса для культивирования в горном Дагестане, Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2024;152:66-75.

40. Казиев М.Р.А., Батталов С. Б., Алиев Х. А. Абрикосы северо-западного Дагестана: исследование состава и пищевой ценности плодов, Научные исследования: итоги и перспективы. 2022;3(1):52.

41. Гусейнова Б. М., Асабутаев И. Х., Даудова Т. И. Оценка макро-и микронутриентного состава сортов абрикоса, перспективных для выращивания в различных почвенноклиматических условиях Дагестана, Плодоводство и виноградарство Юга России. 2021;67:113-133.