Preview

Садоводство и виноградарство

Расширенный поиск

Молекулярное маркирование и генетическая паспортизация: использование в селекции, биотехнологии и идентификации садовых культур

https://doi.org/10.31676/0235-2591-2019-5-11

Полный текст:

Аннотация

Проведен анализ современных исследований по молекулярному маркированию и генетической паспортизации для использования в селекции, биотехнологии и идентификации садовых культур. В России и за рубежом ведутся активные работы по идентификации и паспортизации садовых культур: яблони, груши, различных видов косточковых, малины, земляники, смородины, крыжовника. В настоящее время наиболее эффективными и часто используемыми являются SSR-маркеры. Разработаны генетические паспорта для многих плодовых и ягодных культур, которые находят применение в селекционных исследованиях, работах по изучению генетического разнообразия, в сортовой диагностике и диагностике патогенов, анализе родословных. В ранее проведенных исследованиях с использованием SSR-маркеров выполнено генотипирование 16 сортов яблони, 10 сортов вишни, 29 сортов малины и 12 сортов груши современной селекции ВСТИСП. Появление генетических паспортов растений способствовало развитию маркер-ориентированной селекции, сделав возможной идентификацию и отбор генотипов, несущих целевые гены и локусы количественных признаков (QTLs), используя лишь данные ДНК-анализа без предварительной фенотипической оценки. Молекулярно-генетический паспорт может служить надежным инструментом защиты авторских прав селекционеров. Однако в условиях Российской Федерации требуется расширение исследований по геномному анализу плодовых и ягодных культур, совершенствование и унификация методов ДНК-идентификации и методик маркирования, разработка единых требований к уровню информативности маркеров, принципов и методик оценки посадочного материала и коллекций in vitro. Перед исследователями стоит задача создания четкой системы молекулярно-генетической идентификации и паспортизации посадочного материала, которая позволит разрабатывать и внедрять в производство сорта, обладающие известными характеристиками, осуществлять контроль за растительным материалом на всех этапах питомниководства и коммерческого распространения сортов. Необходимо шире использовать методы молекулярно-генетического маркирования в биотехнологических работах для контроля генетической стабильности коллекций in vitro, оценки соответствия сортотипу и уровня клонового полиморфизма.

Об авторах

А. А. Янковская
ФГБНУ «Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства»
Россия

Янковская Александра Александровна, кандидат биологических наук, научный сотрудник  лаборатории  репродуктивной  биотехнологии

115598, Москва, Загорьевская ул., д.4



И. В. Князева
ФГБНУ «Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства»
Россия

кандидат биологических наук, заместитель заведующего лабораторией репродуктивной биотехнологии

г. Москва



М. Т. Упадышев
ФГБНУ «Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства»
Россия

член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор РАН, заведующий лабораторией  репродуктивной  биотехнологии

г. Москва



Список литературы

1. Bhat Z. A., Dhillon W. S., Rashid R. et al. The role of molecular markers in improvement of fruit crops, Not Sci. Biol. 2010;2(2):22-30.

2. Хлесткина Е. К. Молекулярные маркеры в генетических исследованиях и в селекции, Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013;17(4/2):1044-1054.

3. Шамшин И. Н. Оценка генетического разнообразия сортов и форм яблони с использованием ДНК-маркеров: дисс. ... к. б. наук. Мичуринск-наукоград РФ, 2014, 117 c.

4. Куликов И. М., Кудрявцев А. М., Марченко Л. А. и др. Полиморфизм микросателлитных локусов сортов яблони (Malus domestica Borkh.) современной селекции ФГБНУ ВСТИСП, Садоводство и виноградарство. 2018;1:6-10. DOI: 10.25556/VSTISP.2018.1.10495.

5. Куликов И. М., Кудрявцев А. М., Марченко Л. А. и др. Полиморфизм микросателлитных локусов сортов вишни (Prunus cerasus L.) современной селекции Всероссийского селекционно-технологического института садоводства и питомниководства, Садоводство и виноградарство. 2018;5:5-9. DOI: 10.31676/0235-2591-2018-5-5-9.

6. Лебедев В. Г., Субботина Н. М., Киркач В. В. и др. Анализ микросателлитных локусов как первый этап на пути к маркерной селекции малины и земляники, Селекция и сорторазведение садовых культур. 2018;5(1):65-68.

7. Сухарева А. С., Кулуев Б. Р. ДНК-маркеры для генетического анализа сортов культурных растений, Биомика. 2018;10(1):69-84. DOI: 10.31301/2221-6197.bmcs.2018-15.

8. Козловская З. А., Леонович И. С., Гашенко Т. А. и др. Молекулярно-генетическая паспортизация национальной коллекции яблони в Беларуси, Сб. научных трудов ГНБС. 2017;144(I):134-138.

9. Омашева М. Е., Пожарский А. С., Смайлов Б. Б., Галиакпаров Н. Н. Молекулярно-генетическая паспортизация сортов яблони: научно-методические рекомендации. Алматы, 2017, 50 с.

10. Madhuri S. S. Applications of molecular characterization in fruit crops, Int. Arch. App. Sci. Technol. 2017;8(3):88-95. DOI: 10.15515/iaast.0976-4828.8.3.8895.

11. Лыжин А. С., Соловченко А. Е. Создание генетических паспортов подвойных форм яблони на основе анализа полиморфизма микросателлитных последовательностей ДНК, Достижения науки и техники АПК. 2019;33(2):11-13. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10203.

12. Супрун И. И., Токмаков С. В., Малюченко О. П. и др. Генотипирование сортов яблони российской селекции с использованием микросателлитных маркеров, Известия ТСХА. 2011;6:162-166.

13. Степанов И. В., Супрун И. И. Использование SSR маркеров в генетических исследованиях рода Prunus, Научный журнал КубГАУ. 2013;90(6):1-14.

14. Супрун И. И., Токмаков С. В., Степанов И. В., Лободина Е. В. Методы молекулярного ДНК-маркирования в оценке генетического разнообразия косточковых культур, Научные труды СКФНЦСВВ. 2019;23:31-39. DOI: 10.30679/2587-9847-2019-23-31-39.

15. Супрун И. И., Смыков А. В., Степанов И. В. Использование микросателлитных маркеров для ДНК–паспортизации и изучения генетических взаимосвязей сортов персика, близких по происхождению, Бюллетень ГНБС. 2019;130:99-107. DOI: 10.25684/NBG.boolt.130.2019.13.

16. Плугатарь Ю. В., Бабина Р. Д., Супрун И. И. и др. Оценка сортов груши, выделенных из генофондовой коллекции Никитского ботанического сада по комплексу хозяйственно ценных признаков, с помощью микросателлитных маркеров, Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(1):60-68. DOI: 10.18699/VJ18.332.

17. Урбанович О. Ю. Оценка генетического разнообразия генофонда плодовых культур и разработка методов ДНК- идентификации и генотипирования сортов и видов: автореф. ... д. б. наук. Минск, 2015, 45 с.

18. Омашева М. Е., Пожарский А. С., Мауленбай А. Д. и др. SSR генотипирование сортов яблони казахстанской селекции и выявление аллелей, ассоциированных с устойчивостью к наиболее опасным патогенам, Биотехнология. Теория и практика. 2016;2:46-58.

19. Liu G. S., Zhang Y. G., Tao R. et al. Identifi cation of apple cultivars on the basis of simple sequence repeat markers, Gen. Mol. Res. 2014;13(3):7377-7387. DOI: http://dx.doi.org/10.4238/2014.September.12.3.

20. Girichev V., Hanke M.-V., Peil A., Flachowsky H. SSR fingerprinting of a German Rubus collection and pedigree based evaluation on trueness-to-type, Genet. Resour. Crop. Evol. 2017;64:189–203. DOI: 10.1007/s10722-015-0345-0.

21. Соболев В. В. Использование метода полимеразной цепной реакции для генетического маркирования ремонтантной малины: автореф. дисс. ... к. б. наук. Москва, 2004, 18 с.

22. Чесноков Ю. В., Косолапов В. М. Генетические ресурсы растений и ускорение селекционного процесса. М.: ООО «Угрешская типография», 2016, 172 с.

23. Карпеченко Н. А., Васильченко Е. Н., Колесникова Е. О. RFLP-анализ растений-регенерантов сахарной свеклы в культуре in vitro: «Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии», XVIII Всероссийская конференция молодых ученых, 19-20 апреля, Москва, 2018 г. Москва, 2018: 26-27.

24. Машкина О. С., Федулова Т. П., Табацкая Т. М. и др. Молекулярно-генетическая и цитогенетическая оценка перспективных гибридов и размноженных in vitro клонов тополя и осины, Вестник ВГУ, Серия: Химия. Биология. Фармация. 2016;(2): 60-69.

25. Молекулярные маркеры незаменимы в проверках сортосоответствия посадочного материала, 2018, URL:https://microklon.ru. Ссылка активна на 17.10.2019.

26. Пикунова А. В., Мартиросян Е. В., Князев С. Д., Рыжова Н. Н. Применение RAPD-анализа для изучения генетического полиморфизма и филогенетических связей у представителей рода Ribes L., Экологическая генетика. 2011;9(2):34-44.

27. Пикунова А. В., Князев С. Д., Бахотская А. Ю., Кочумова А. А. Полиморфизм микросателлитных локусов у сортов черной смородины (Ribes nigrum L.) из коллекции ВНИИСПК, Сельскохозяйственная биология. 2015;50(1):46-54. DOI: 10.15389/agrobiology.2015.1.46rus.

28. Mezhnina O. A., Urbanovich O. Yu. Study of genetic variability of representatives of Ribes L. grown in Belarus, Cytology and Genetics. 2017;51(6):441-447. DOI: 10.3103/S0095452717060081.

29. Каган Д. И., Шестибратов К. А., Лебедев В. Г. и др. Паспортизация сортов малины и ежевики и изучение их филогенетических взаимоотношений методом RAPD-анализа, 2015, URL: http://club.wcb.ru/index.php?showtopic=5123. Ссылка активна на 17.10.2019.

30. Antonius K., Karhu S., Kaldma H. et al. Development of the Northern European Ribes core collection based on a microsatellite (SSR) marker diversity analysis, Plant Gen. Res.: Characterization and Utilization. 2012;10(1):70-73. DOI: 10.1017/S1479262111000980.

31. Palmieri L., Grando M.-S., Sordo M. et al. Establishment of molecular markers for germplasm management in a worldwide provenance Ribes spp. collection, POJ. 2013;6(3):165-174.

32. Butiuc-Keul A. L., Crəciunas C., Dobrotə C., Clapa D. Molecular characterization of new black currant cultivars bred in Romania exposed to changing climate conditions (Conference Paper), Acta Hortic. 2015;1100:155-160.

33. Lācis G. Application of DNA fi ngerprinting methods for fruit crop genetic resources characterization in Latvia, 2012, https://www.nordgen.org/ngdoc/nordgen/Eucarpia/Posters/P1_01_gunar_Lacis_.pdf; http://www.lvai.lv/pdf/Konference_2012/Lacis-Riga-2012.pdf. Ссылки активны на 17.10.2019.

34. Козловская З. А., Кондратенок Ю. Г., Гашенко Т. А., Ярмолич С. А. Выявление новых комплексных источников устойчивости к болезням яблони с использованием молекулярных методов в Беларуси, Садоводство и виноградарство. 2018;5:23-29. DOI:10.31676/0235-2591-2018-5-23-29.

35. Kim J., Lee S. Yi., Kim D. Lee et al. Genotyping of octoploid strawberry inbred lines by SNP discovery using genotyping by sequencing, Horticulture, Environment, and Biotechnology. 2019;60:69-80. doi.org/10.1007/s13580-018-0100-5.

36. Sharma S., Kaur R., Solanke A. K. U. et al. Transcriptome sequencing of Himalayan Raspberry (Rubus ellipticus) and development of simple sequence repeat markers, 3 Biotech. 2019;9:161. doi.org/10.1007/s13205-019-1685-9.

37. Aranzana M. J., Decroocq V., Dirlewanger E. et al. Prunus genetics and applications after de novo genome sequencing: achievements and prospects, Hortic. Res. 2019;6:58. doi.org/10.1038/s41438-019-0140-8.

38. Chung H. Y., Won S. Y., Kim Y.-K., Kim J. S. Development of the chloroplast genome-based InDel markers in Niitaka (Pyrus pyrifolia) and its application, Plant Biotech. Rep. 2019;13:51-61. doi.org/10.1007/s11816-018-00513-0.

39. Wang Y., Shahid M. Q., Ghouri F. et al. Transcriptome analysis and annotation: SNPs identifi ed from single copy annotated unigenes of three polyploidy blueberry crops, PLoS ONE. 2019;14(4): e0216299. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0216299.

40. Quero-García J., Campoy J. A., Barreneche T. et al. Present and future of marker-assisted breeding in sweet and sour cherry, Acta Horticulturae, VIII International Cherry Symposium, Eds.: K. Beppu et al., Acta Hortic. 1235, ISHS 2019. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2019.1235.1.


Для цитирования:


Янковская А.А., Князева И.В., Упадышев М.Т. Молекулярное маркирование и генетическая паспортизация: использование в селекции, биотехнологии и идентификации садовых культур. Садоводство и виноградарство. 2019;(5):5-11. https://doi.org/10.31676/0235-2591-2019-5-11

For citation:


Yankovskaya A.A., Knyazeva I.V., Upadishev M.T. Molecular marking and genetic certification: application in plant breeding, biotechnology and identification of horticultural crops. Horticulture and viticulture. 2019;(5):5-11. (In Russ.) https://doi.org/10.31676/0235-2591-2019-5-11

Просмотров: 131


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0235-2591 (Print)
ISSN 2618-9003 (Online)