Variability of Microsatellite Loci in Clone Archives and Test Crops of Scots Pine in Northern Kazakhstan

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In Kazakhstan, selection and genetic facilities established under a single all-Union programme in the 80—90s of the last century under the methodological guidance of the Central Research Institute of Forest Genetics and Selection (CRIFGS, Voronezh). Since the creation of experimental facilities on Scots pine, over more than 30 years of testing its clonal and seed progeny, certain results have been obtained — promising clones and half-sibs have been identified, clone varieties have been obtained based on phenotypic assessment of their productivity and stability. However, a genetic identification of selection and genetic facilities in Kazakhstan has yet to be carried out. The aim of the work is to study Pinus sylvestris L. in clone archives and test crops in the north of Kazakhstan based on the variability of microsatellite loci. As a result of the research, the indicator values for the main population parameters of individual and intraspecific variability, subdivision and differentiation of the 15 studied elite trees of Scots pine were established. A comparative analysis of the genetic characteristics of clones with their seed offspring (half-sibs) in three generations was carried out. Based on the results of microsatellite analysis, clones and families of half-sibs of 3 generations with the highest level of genetic diversity and the presence of rare and unique alleles in the genotypes were identified, which were deemed promising for use in further breeding and reforestation work,.

About the authors

N. K. Chebot’ko

Kazakh Scientific Research Institute of Forestry

Email: chebotkon@mail.ru
Kirova st. 58, Shchuchinsk, 020000 Republic of Kazakhstan

Ya. A. Krekova

Kazakh Scientific Research Institute of Forestry

Email: chebotkon@mail.ru
Kirova st. 58, Shchuchinsk, 020000 Republic of Kazakhstan

S. I. Ivanovskaya

Forest Research Institute of the National Academy of Sciences of Belarus

Email: chebotkon@mail.ru
Proletarskaya st. 71, Gomel, 246050 Republic of Belarus

A. V. Padutov

Forest Research Institute of the National Academy of Sciences of Belarus

Author for correspondence.
Email: chebotkon@mail.ru
Proletarskaya st. 71, Gomel, 246050 Republic of Belarus

References

  1. Auckland L.D., Bui T., Zhou Y., Shepherd M., Williams C., Conifer Microsatellite Handbook, TX, USA: Texas A&M University: College Station, 2002, 57 p.
  2. Belokon’ Yu.S., Gordeeva N.V., Gordon N.Yu., Belokon’ M.M., Politov D.V., Primenenie DNK-markerov dlya pasportizatsii LSP i sertifikatsii semyan khvoynykh porod (Application of DNA markers for certification of seed orchards and seed certification of coniferous species), Lesokhozyaystvennaya informatsiya, 2008, No. 3—4, pp. 35—38.
  3. Bernhardsson C., Floran V., Ganea S.L., García-Gil M.R., Present genetic structure is congruent with the common origin of distant Scots pine populations in its Romanian distribution, Forest Ecology and Management, 2016, Vol. 361, No. 77, pp. 131—143.
  4. Bilgen B.B., Kaya N., Genetic diversity among Pinus sylvestris L. populations and its implications for genetic conservation: comparison of nuclear and chloroplast microsatellite markers, Fresenius Environmental Bulletin, 2017, Vol. 26, No. 11, pp. 6873—6881.
  5. Chebot’ko N.K., Khadiyev R.M., Korniyenko M.A., Selektsionnye issledovaniya sosny obyknovennoy v Kazakhstane (Breeding studies of Scots pine in Kazakhstan), Innovatsionnye puti razvitiya lesnogo khozyaystva i osobo okhranyaemykh prirodnykh territoriy: problemy i perspektivy (Innovative ways of forestry and protected areas development: problems and prospects), September 9, 2011, Proc. of International Scientific-Practical Conf. dedicated to the 80th anniversary of Naurzum State Nature Reserve, Astana, 2011, pp. 354—358.
  6. Chebot’ko N.K., Krekova Ya.A., Beysenbay A.B., Sharipova A.K., Otsenka klonovogo potomstva plyusovykh derev’ev sosny obyknovennoi na severe Kazakhskogo melkosopochnika (Evaluation of clonal progeny of plus trees of Scots pine in northern Kazakh Upland), 3i: intellect, idea, innovation — intellekt, ideya, innovatsiya, 2022, No. 4, pp. 212—221.
  7. Dering M., Baranowska M., Beridze B. et al., The evolutionary heritage and ecological uniqueness of Scots pine in the Caucasus ecoregion is at risk of climate changes, Scientific Reports. 2021, Vol. 11, No. 1, pp. 22845.
  8. Gladkov Yu.F., Sheykina O.V., Modelirovanie sostava plyusovykh derev’ev dlya sozdaniya lesosemennoi plantatsii sosny obyknovennoi s ispol’zovaniem SSR-markerov (Modeling the composition of plus trees for establishing a Pinus sylvestris seed orchard with SSR-markers use), Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Ser.: Les. Ekologiya. Prirodopol’zovanie, 2022, No. 3 (55), pp. 63—75.
  9. Ilyinov A.A., Raevskii B.V., Sostoyanie genofonda sosny obyknovennoi Pinus sylvestris L. v Karelii (The current state of Pinus sylvestris L. gene pool in Karelia), Sibirskii lesnoi zhurnal, 2016, No. 5, pp. 45—54.
  10. Ilyinov A.A., Raevskii B.V., Sravnitel’naya otsenka geneticheskogo raznoobraziya estestvennykh populyatsiy i klonovykh plantatsiy sosny obyknovennoi i eli finskoi v Karelii (Genetic diversity comparative evaluation of Pinus sylvestris L. and Picea x fennica (Regel) Kom. native populations and clonal seed orchards in Russian Karelia), Ekologicheskaya genetika, 2015, Vol. 13, No. 4, pp. 55—67.
  11. Kavaliauskas D., Danusevičius D., Baliuckas V., New insight into genetic structure and diversity of Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations in Lithuania based on nuclear, chloroplast and mitochondrial DNA markers, Forests, 2022, Vol. 13, No. 8, 1179.
  12. Krekova Ya.A., Chebot’ko N.K., Kagan D.I., Selektsionnaya otsenka i genotipirovanie klonov plyusovykh derev’ev Pinus sylvestris L. v Severnom Kazakhstane (Selection evaluation and genotyping of clones of plus trees Pinus sylvestris L. in Northern Kazakhstan), Lesokhozyaystvennaya informatsiya, 2023, No. 2, pp. 115—126.
  13. Krekova Ya.A., Chebot’ko N.K., Kagan D.I., Selektsionno-geneticheskaya otsenka i molekulyarnaya pasportizatsiya klonov plyusovykh derev’ev sosny obyknovennoy Severnogo Kazakhstana (Breeding-genetic evaluation and molecular certification of plus tree clones of Scots pine in Northern Kazakhstan), Sokhranenie lesnykh geneticheskikh resursov (Conservation of forest genetic resources), Proc. of the 7th International Meeting on Forest Genetic Resources Conservation, Pushkino, 2022, pp. 14.
  14. Krivorotova T.N., Sheykina O.V., Geneticheskaya struktura lesosemennykh plantatsii i nasazhdenii sosny obyknovennoi v Srednem Povolzh’e (Genetic structure of seed orchards and natural stands of Pinus sylvestris in the Middle Volga region), Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Ser.: Les. Ekologiya. Prirodopol’zovanie, 2014, No. 1 (21), pp. 77—86.
  15. Lefort F., Echt C., Streiff R., Vendramin G.G., Microsatellite sequences: a new generation of molecular markers for forest genetics, Forest Genetics, 1999, Vol. 6 (1), pp. 15—20.
  16. Milyutin L.I., Analiz sovremennogo sostoyaniya otechestvennoi lesnoi selektsii (Analysis of the current state of domestic forest breeding), Plodovodstvo, semenovodstvo, introduktsiya drevesnykh rastenii, 2019, Vol. 22, pp. 130—132.
  17. Mosin V.I., Breusova A.I., Chebot’ko N.K., Itogi ispytaniya plyusovykh derev’ev i populyatsii sosny v Kazakhstane (Results of testing plus trees and pine populations in Kazakhstan), Lesnaya genetika i selektsiya na rubezhe tysyacheletii (Forest genetics and breeding at the turn of the millennium), Proc. of scientific-practical conf., Voronezh, 2002, pp. 119—125.
  18. Nei M., Genetic distance between populations, American Naturalist, 1972, Vol. 106, No. 949, pp. 283—392.
  19. Novikov P.S., Sheykina O.V., ISSR-analiz derev’ev sosny obyknovennoi (Pinus sylvestris) razlichnykh selektsionnykh kategorii (ISSR-analysis of Scots pine (Pinus sylvestris) trees of different selection categories), Nauchnyi zhurnal KubGAU, 2012, No. 82 (08), pp. 1—13.
  20. Padutov V.E., Baranov O.Y., Voropaev E.V., Metody molekulyarno-geneticheskogo analiza (Methods of molecular genetics studies), Minsk: Yunipol, 2007, 176 p.
  21. Peakall R., Smouse P.E., GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research — an update, Bioinformatics, 2012, Vol. 28, No. 19, pp. 2537—2539.
  22. Provan J., Soranzo N., Wilson N.J., McNicol J.W., Forrest G.I., Cottrell J., Powell W., Gene-pool variation in Caledonian and European Scots pine (Pinus sylvestris L.) revealed by chloroplast simple sequence repeats, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 1998, No. 265, pp. 1697—705.
  23. Rogozin M.V., Programma selektsii khvoinykh porod v lesosemennom raione (Breeding programs coniferous species in forest seed district), Conservation of forest genetic resources in Siberia, Proc. Conf., Barnaul, 24—29 August 2015, Barnaul: Izd-vo IL SO RAN, 2015, pp. 150—152.
  24. Scalfi M., Piotti A., Rossi M., Piovani P., Genetic variability of Italian southern Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations: the rear edge of the range, European Journal of Forest Research, 2009, Vol. 128, pp. 377—386.
  25. Sebastiani F., Pinzauti F., Kujala S.T., González-Martínez S.C., Vendramin G.G., Novel polymorphic nuclear microsatellite markers for Pinus sylvestris L., Conservation Genetics Resources, 2012, Vol. 4, pp. 231—234.
  26. Semerikov V.L., Semerikova S.A., Dymshakova O.S., Zatsepina K.G., Tarakanov V.V., Tikhonova I.V., Ekart A.K., Vidyakin A.I., Jamiyansuren S., Rogovtsev R.V., Kalchenko L.I., Microsatellite loci polymorphism of chloroplast DNA of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in Asia and Eastern Europe, Russian Journal of Genetics, 2014, Vol. 50, No. 6, pp. 577—585.
  27. Sheller M.A., Chiokyran E., Mikhailov P.V., Kulakov S.S., Kulakova N.N., Ibe A.A., Sukhikh T.V., Kurtu A.L., Geneticheskoe raznoobrazie sosny obyknovennoi (Pinus sylvestris L.) v Srednei Sibiri po rezul’tatam analiza izmenchivosti khloroplastnykh mikrosatellitnykh lokusov (Genetic diversity of Scots pine (P. sylvestris L.) in Middle Siberia assessed by analysis of variability of chloroplast microsatellite loci), Biosfera, 2023, Vol. 15, No. 4, pp. 343—348.
  28. Sheykina O.V., Lebedeva E.P., Shigapov Z. Kh., Fenotipicheskaya i geneticheskaya izmenchivost’ klonov plyusovykh derev’ev sosny obyknovennoi na lesosemennoi plantatsii v Chuvashskoi Respublike (Phenotypic and genetic variability of plus tree clones of Scots pine in a seed orchard in the Chuvash Republic), Yoshkar-Ola: PGTU, 2013, 160 p.
  29. Tikhonova I.V., Semerikov V.L., Semerikova S.A., Dymshakova O.V., Polezhaeva M.A., Ekart A.K., O vyborkakh v issledovaniyakh vnutrividovogo geneticheskogo raznoobraziya khvoinykh (Аbout samples in the research of intraspecific genetic diversity of Scots pine (Pinus sylvestris L.)), Sibirskii lesnoi zhurnal, 2014, No. 4, pp. 99—109.
  30. Yeh F.C., Yang R.C., Boyle T.B., Ye Z.H., Mao J.X., POPGENE Version 1.32: The User-Friendly Shareware for Population Genetic Analysis, Molecular Biology and Biotechnology Centre, Univ. Alberta, Canada, 1999.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».