Transferability of SSR Markers Developed on Gosseberry to Red and Black Currants

A. V. Pikunova; Пикунова А. В.; A. A. Pavlenko; Павленко А. А.; M. A. Dolzhikova; Должикова М. А.; O. D. Golyaeva; Голяева О. Д.; S. D. Knyazev; Князев С. Д.

doi:10.31857/S0016675824100114

Тестирование микросателлитных локусов крыжовника на черной и красной смородине

Авторы: Пикунова А.В.¹, Павленко А.А.¹, Должикова М.А.¹, Голяева О.Д.¹, Князев С.Д.¹
Учреждения:
1. Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур
Выпуск: Том 60, № 10 (2024)
Страницы: 117-121
Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
URL: https://journals.rcsi.science/0016-6758/article/view/273880
DOI: https://doi.org/10.31857/S0016675824100114
EDN: https://elibrary.ru/wekcgy
ID: 273880

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Одиннадцать микросателлитных маркеров, ранее разработанных на основании сиквенсов крыжовника, были протестированы на красной и черной смородине. В результате все микросателлитные локусы амплифицировали на представителях смородины черной, а на представителях смородины красной в трех локусах не было амплификации (RucANS, RucDFR2-1, RucDFR1-3). Выявлены полиморфные локусы как для черной, так и для красной смородины. В локусе MTT-7 у исследуемых генотипов черной смородины наблюдается амплификация трех фрагментов, возможно, данный локус дублицирован. При этом на красной смородине в локусе MTT-7 наблюдается амплификация, типичная для монолокусного микросателлита. Локусы RucHLH-1 и RucUFGT были протестированы на гибридной семье смородины красной (Белая Потапенко × 1426-21-80). Путем генетического картирования установлена локализация локуса RucHLH-1 на группе сцепления 4 в геноме красной смородины и локализация RucUFGT (предположительно) на группе сцепления 1. Набор микросателлитных локусов для рода Смородина на данный момент ограничен. В данной работе показано, что часть SSR-маркеров, разработанных на крыжовнике, амплифицируются и выявляют полиморфизм и на смородине тоже, а также могут быть использованы для исследований как черной, так и красной смородины.

Ключевые слова

смородина, крыжовник, микросателлитные локусы, ДНК-маркеры, SSR, Ribes L., генетический полиморфизм, генетическое картирование

Полный текст

Микросателлитные маркеры (SSR, simple sequence repeat) ограничивают повторы простых последовательностей ДНК, размер повторяющейся единицы которых не превышает 1–10 п. н. SSR ‒ мультиаллельные, кодоминантные маркеры, обладающие хорошей воспроизводимостью. Они широко используются как инструмент характеристики геномов различных живых организмов, в том числе сельскохозяйственно-значимых культур [1].

Первые микросателлитные маркеры для представителей рода Смородина были созданы шотландскими учеными в начале 2000-х гг. [2]. На данный момент набор протестированных микросателлитных локусов для смородин крайне ограничен и насчитывает не более 100 локусов, из них около 50 картированы в геноме черной или красной смородины [3, 4]. Для сравнения – база данных Hidras насчитывает 664 локуса для яблони (https://sites.unimi.it/camelot/hidras/HiDRAS-SSRdb/pages/CompleteSRRtable.php), большинство из которых картированы.

SSR применяют в фундаментальных исследованиях по оценке генетического полиморфизма, изучению филогенетических отношений, построению генетических карт для групп сцепления и в прикладных целях – для изучения родословных, формирования идентификационных систем, поиска маркеров, связанных с важными хозяйственно-биологическими свойствами, при маркер-вспомогательном отборе интересных с генетико-селекционной точки зрения генотипов в начале онтогенеза растений [5].

Род Смородина (Ribes L.) включает более 150 видов, хозяйственное значение имеют смородина черная (Ribes nigrum L.), смородина красная (Ribes rubrum L.) и крыжовник (Ribes uva-crispa L.) [6]. По современным взглядам, смородина и крыжовник принадлежат к одному роду Ribes [3, 7], хотя ранее относились к двум различным родам в пределах одного семейства в связи со значительными морфологическими отличиями [8]. Зачастую SSR-маркеры, разработанные для одного вида, могут использоваться и при исследовании близкородственных видов за счет консервативности генома [5].

Цель настоящей работы – проверить переносимость микросателлитных локусов, разработанных для крыжовника на черной и красной смородине.

Таблица 1. Микросателлитные локусы, задействованные в работе

№	Название локуса	T отжига, °С	Последовательность праймеров 5–3′		Источник
№	Название локуса	T отжига, °С	F	R	Источник
1	MTT-5	56	GCGATTCCATTACGACACTTTGCA	gtttATAGGCAAGCATCACCTCACC	[10]
2	MTT-7	50	CACCCAACATACTGTAATGGATCGAAG	gtttACACGATCTCGTTCTATC
3	MTT-9	50	ATGACTCTGATACCACACCAG	gttTGCGTATGTGATTCTGCTCTG
5	RucANS	60	TCTTAACCCTAAAATTGCAGCC	gtttCCATTCCACCAACTTCTTTCTC	[11]
6	RucHLH-1	60	TTTCACTAGAGCCATTCTTGCC	gtttGAAAATACGTTCACGATGGAGC
7	RucHLH-2	60	TTTTCTCTTCCTCGTGTTGCTC	gtttCCCTCTCTGTAGTGCCAAATTC
8	RucHLH-3	60	GAATTTGGCACTACAGAGAGGG	gttTGAAGTTGAGTGTTCGGAGAGA
9	RucDFR1-2	50	ACCCTACTTGGCAGAATGAAGT	gtttCGTGGTCTTCGACACAAAATAC
10	RucDFR1-3	60	CTAGTGGTTGGTCCTTTCATCA	gtttCTAGGCTGGTCCCTAAATCGTA
11	RucDFR2-1	60	CTATATCGTTCGAGCAACCGTA	gttTGGCAAGTCTAACAAATGCTTC
12	RucUFGT	55	GTGCTCATGTTTATACCGACTTCA	gtttCAAAGCAAAGGGAAGAGGTTG

ДНК выделяли из молодых листьев смородины CTAB-методом с небольшими модификациями [9]. В настоящей работе протестировали 11 микросателлитных локусов (табл. 1) на красной (сорт Белая Потапенко и гибридная форма 1426-21-80) и черной смородине (сорта Кипиана, Арапка, Воевода, гибридная форма 3516-14-46). Локусы RucHLH-1 и RucUFGT также были протестированы на гибридах картирующей популяции красной смородины, полученной от скрещивания Белая Потапенко и формы 1426-21-80, всего 139 гибридов (шесть из них были исключены в процессе картирования в связи с большим количеством выпадов). Разделение фрагментов проводили в 8%-ном ПААГ с окрашиванием нитратом серебра. Значение коэффициентов гетерозиготности вычисляли в программе GenAIEx 6.5 [12]. Генетическую карту составляли с применением программы Join Map3/0, регрессионное картирование с использованием функции Kosambi.

Микросателлитные локусы, задействованные в работе, ранее были получены на основании сиквенсов крыжовника в работах K. Antonius с соавт. [10] и E. Vidyagina с соавт. [11]. В результате все микросателлитные локусы амплифицировали на представителях смородины черной, а на представителях смородины красной не было амплификации в трех локусах: RucANS, RucDFR2-1, RucDFR1-3 (табл. 2). Данный факт может опосредованно отражать большую генетическую близость крыжовника к смородине черной, нежели чем к смородине красной, отмеченную ранее на основании исследований с применением различных типов молекулярно-генетических данных [13, 14].

Диапазон амплифицируемых на образцах смородины фрагментов в целом аналогичен диапазону аллелей на крыжовнике, кроме локусов RucUFGT и RucDFR1-3, в которых размеры фрагментов для крыжовника и смородин значительно различаются. Локус RucHLH-2 оказался мономорфным у всех проанализированных образцов красной и черной смородины, в нем был амплифицирован один фрагмент размером около 245 п. н. У образцов черной смородины в локусах RucDFR1-3, RucDFR2-1, RucHLH-3 также амплифицировался один мономорфный фрагмент (160, 230, 310 п. н. соответственно). У образцов красной смородины мономорфный фрагмент амплифицировался также в локусе MTT-5. При этом в локусах MTT-9, RucHLH-3 и RucDFR1-2 у образцов красной смородины наблюдалась амплификация лишь у одного из тестируемых образцов, данные локусы мы рассматриваем как полиморфные.

Таблица 2. Результаты амплификации микросателлитных локусов на красной и черной смородине

№	Локус	Размеры фрагментов, п. н.			H_o	H_e
№	Локус	крыжовник*	черная смородина	красная смородина	H_o	H_e
1	MTT-5	145–261	140–152	162	0.50	0.68
2	MTT-7	151–193	150, 160, 198	140–153	1.00	0.74
3	MTT-9	–	225, 320	335	0.40	0.34
4	RucANS	237, 241	210, 212	–	0.75	0.47
5	RucHLH-1	198, 208	235–240	220–222	0.33	0.67
6	RucHLH-2	243–248	245	245	–	–
7	RucHLH-3	314–319	310	305	0.00	0.32
8	RucDFR1-2	364–397	375–480	340	0.20	0.46
9	RucDFR1-3	318–326	160	–	–	–
10	RucDFR2-1	257–261	230	–	–	–
11	RucUFGT	343–355	510, 515	685–700	0.50	0.74

Примечание. Прочерк - амплификации на протестированных образцах не было. * – по ранее опубликованным данным разработчиков локусов [11, 12]; H_o – наблюдаемая гетерозиготность; H_e – ожидаемая гетерозиготность.

По полученным данным были подсчитаны коэффициенты гетерозиготности (см. табл. 2). Наблюдаемая гетерозиготность варьировала от 0.2 (в локусе RucDFR1-2) до 1 (в локусе MTT-7), ожидаемая гетерозиготность варьировала от 0.32 (в локусе RucHLH-3) до 0.74 (в локусах MTT-7 и RucUFGT). MTT-7 на ДНК каждого образца черной смородины амплифицировал по три фрагмента и, возможно, является двулокусным. При этом на красной смородине наблюдается амплификация, типичная для монолокусного микросателлита. Возможно, в геноме черной смородины локус MTT-7 дублицирован. Однако для подтверждения данной гипотезы необходимы дополнительные исследования.

Таким образом, в результате были выявлены полиморфные локусы для черной (MTT-5, MTT-7, MTT-9, RucANS, RucHLH-1, RucDFR1-2, RucUFGT) и красной (MTT-9, RucHLH-3, RucDFR1, MTT-7, RucHLH-1, RucUFGT) смородины.

Локусы RucHLH-1 и RucUFGT протестировали на гибридной семье (Белая Потапенко × 1426-21-80). Полученные данные были использованы для построения генетической карты вместе с ранее полученной информацией о полиморфизме микросателлитных и SNP-маркеров [4]. Локус RucHLH-1 был локализован нами на группе сцепления 4 вместе с микросателлитным локусом e1-О21 и 94 SNP-маркерами (карта раунда 3, LOD 5, рис. 1).

Рис. 1. Генетическая карта группы сцепления 4 смородины красной и локализация на ней локуса RucHLH-1 (указан стрелкой).

Локус RucUFGT сгруппировался вместе с микросателлитным локусом g1-K04 и SNP-маркером TP1673 (карта раунда 1, LOD 5) на расстоянии 5 сМ от g1-K04. На предыдущей генетической карте красной смородины локус g1-K04 не был сгруппирован с другими маркерами [4], однако на ранее опубликованной генетической карте черной смородины он располагается на группе сцепления 1 [3]. Таким образом, в данной работе установлена локализация локуса RucHLH-1 на группе сцепления 4 в геноме смородины красной и локализация RucUFGT, предположительно, на группе сцепления 1.

В настоящей работе показано, что большая часть SSR-маркеров, разработанных на крыжовнике, амплифицируется и выявляет полиморфизм и на смородине, они могут быть использованы для исследований как черной, так и красной смородины.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ “Изучение генома смородины (Ribes L.) с помощью ДНК маркеров” 23-26-00160.

Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с использованием в качестве объекта животных.

Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием в качестве объекта людей.

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.