Анализ полиморфизма генома представителей синтетического вида ×Trititrigia cziczinii Tsvel. методом AFLP

×Trititrigia cziczinii Tsvel. – синтетический вид, полученный в результа те гибридизации различных видов пшеницы и пырея. ×T. cziczinii, – обладает уникальными признаками: многолетность, способность к отрастанию после скашивания на зерно, высокая адаптивность, устойчивость к болезням и вредителям, высокое содержание белка и клейковины в зерне. Это позволяет считать его перспективной сельскохозяйственной культурой. Новый вид является удобным  объектом для проведения фундаментальных исследований в области генетики, филогении и эволюции злаков (Poaceae). Однако прежде генетические исследования ×T. cziczinii практически не проводились. Цель настоящей работы – изучение генетиче ского разнообразия 24 представителей двух подвидов (ssp. Submi tans и ssp. Perenne) вида ×T. cziczinii. Для оценки межвидовых раз личий в анализ было включено 17 образцов других видов трибы Triticeae (Triticum aes ti vum, Triticum durum, Agropyron glaucum и Agropyron elongatum, а так же образцы пшенично-пырейных и пшенично-элимусных гибридов (ППГ и ПЭГ)). В работе был применен метод маркирования AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism), который позволил вы явить достаточно высокий уровень полимор физма изученных образцов. С помощью двух комбинаций праймер/фермент (EcoRI-ACT/MseI-CCC и EcoRI-ACT/MseI-CTA) удалось идентифицировать 227 фрагментов, из которых 224 были поли морфны (98.68 %), а уровень внутривидового полиморфизма 24 образцов ×T. cziczinii составил 68.15 %. Найдены фрагменты AFLP-спектров, специфичные для представителей ×T. cziczinii и изу ченных видов пырея, которые могут стать основой для создания маркеров, выявляющих интрогрессии генетического материала рода Agropyron в геноме представителей ×T. cziczinii. Полученные результаты свидетельствуют о большей генетической близости ×T. cziczinii к T. aestivum, чем к представителям рода Agropyron. Так, по данным кластерного анализа, представители ×T. cziczinii и сорта мягкой пшеницы объединились в один подкластер, внутри которого образцы двух видов образуют отдельные группы. При этом в результате оценки внутривидового генетического разнообразия ×T. cziczinii не было выявлено достоверной дифференциации представителей подвидов Submitans и Perenne, что, вероятно, связано с не до конца определенной генетической природой многолетности, основного признака, по которому эти подвиды разделены. Проведенное изучение части уникальной коллекции синтетического вида ×T. cziczinii позволило получить первые данные о  генетике вида, более ранние исследования затрагивали в основном фенотипические и хозяйственно ценные при знаки. Применяемый в на стоящем исследовании метод AFLP-маркиро вания показал высокую эффективность при работе с малоизученным видом, а его результаты перспективны и полезны для понимания генетической структуры нового вида (×T. cziczinii Tsvel.).

xTrititrigia cziczinii Tsvel., синтетический вид, межвидовая гибридизация, AFLP-анализ, генетическое разнообразие

1. Altinkut A., Kazan K., Gozukirmizi N. AFLP marker linked to waterstress­tolerant bulks in barley (Hordeum vulgare L.). Genet. Mol. Biol. 2003;26(1):77­82. https://doi.org/10.1590/S1415­47572003000100013.

2. Benbouza H., Jacquemin J., Baudoin J., Mergeai G. Optimization of a reliable, fast, cheap and sensitive silver staining method to detect SSR markers in polyacrylamide gels. Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 2006;10(2):77­81.

3. Colomba M.S., Gregorini A. Genetic diversity analysis of the durum wheat Graziella Ra, Triticum turgidum L. subsp. durum (Desf.) Husn. (Poales, Poaceae). Biodivers. J. 2011;2:73­84.

4. Doyle J. DNA protocols for plants. Molecular Techniques in Taxonomy NATO ASI Series. 1991;57:283­293.

5. Duarte J.M., Santos J.B.D., Melo L.C. Comparison of similarity coefficients based on RAPD markers in the common bean. Genet. Mol. Biol. 1999;22(3):427­432. https://doi.org/10.1590/S1415­47571999000300024.

6. El Rabey H.A., Al­Malki A.L., Abulnaja K.O., Ebrahim M.K., Kumosani T., Khan J.A. Phylogeny of ten species of the genus Hordeum L. as revealed by AFLP markers and seed storage protein electrophoresis. Mol. Biol. Rep. 2014;41(1):365­372. https://doi.org/10.1007/s11033­0132870­2.

7. Goryunova S.V., Chikida N.N., Kochieva E.Z. AFLP, RAPD, and ISSR analysis of intraspecific polymorphism and interspecific differences of allotetraploid species Aegilops kotschyi Boiss. and Aegilops variabilis Eig. Russ. J. Genetics (Moscow). 2017;53(5):568­575. https://doi.org/10.1134/S1022795417050040.

8. Hammer O., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis. Paleontologia Electronica. 2001;4(1):1­9.

9. Jensen K.B., Yan X., Larson S.R., Wang R.R.C., Robins J.G. Agronomic and genetic diversity in intermediate wheatgrass (Thinopyrum intermedium). Plant Breed. 2016;135(6):751­758. https://doi.org/10.1111/ pbr.12420.

10. Kaya H.B., Demirci M., Tanyolac B. Genetic structure and diversity analysis revealed by AFLP on different Echinochloa spp. from northwest Turkey. Plant Syst. Evol. 2014;300(6):1337­1347. https://doi.org/10.1007/s00606­013­0965­9.

11. Khalighi M., Arzani A., Poursiahbidi M.A. Assessment of genetic diversity in Triticum spp. and Aegilops spp. using AFLP markers. Afr. J. Biotechnol. 2008;7(5):546­552.

12. Khan M.K., Pandey A., Choudhary S., Hakki E.E., Akkaya M.S., Thomas G. From RFLP to DArT: molecular tools for wheat (Triticum spp.) diversity analysis. Genet. Resour. Crop Evol. 2014;61(5):10011032. https://doi.org/10.1007/s10722­014­0114­5.

13. Krupin P.Yu., Diva shuk M.G., Fesenko I.A., Karlov G.I. Adaptation of wheat microsatellite SSR­markers for the genome analysis of intermediate wheatgrass, tall wheatgrass, and wheat­wheatgrass hybrids. Izves tiya Timiryazevskoy Selskokhozyaystvennoy Akademii = Proceedings of the Timiryazev Agricultural Academy. 2011;3:49­57. (in Russian)

14. Lage J., Warburton M.L., Crossa J., Skovmand B., Andersen S.B. Assessment of genetic diversity in synthetic hexaploid wheats and their Triticum dicoccum and Aegilops tauschii parents using AFLPs and agronomic traits. Euphytica. 2003;134(3):305­317.

15. Lyubimova V.F., Myasnikova A.P., Belov V.I. Cytogenetic study of the perennial wheat forms. Genetics and Breeding of Distant Hybrids. Moscow: Nauka Publ., 1976. (in Russian)

16. Sadigov G.B., Trifonova A.A., Kud ryavtsev A.M. Genetic diversity in collection of cultivars and varieties of Triticum durum Desf. from Azerbaijan. Russ. J. Gene tics. (Moscow). 2017;53(5):576­586. https://doi.org/10.1134/S1022795417050088.

17. Tsitsin N.V. New species and new varieties of wheat. Byulleten’ Glavnogo Botanicheskogo Sada = Bulletin of the Central Botanical Garden. 1960;38:38­41. (in Russian)

18. Tsvelev N.N. Conspectus specierum tribus Triticeae Dum. familiae Poaceae in flora USSR. Novosti Systematiki Vysshykh Rasteniy = News in Higher Plant Taxonomy. 1973;10:19­59. (in Russian)

19. Upelniek V.P., Belov V.I., Ivanova L.P., Dolgova S.P., Demidov A.S. Heritage of academician N.V. Tsitsin: state­of­the­art and potential of the collection of intermediate wheat × couch­grass hybrids. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2012;16(3): 667­674. (in Russian)

20. Vos P., Hogers R., Bleeker M., Reijans M., van de Lee T., Hornes M., Frijters A., Pot J., Peleman J., Kuiper M. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting. Nucleic Acids Res. 1995;23(21):4407­4414.

21. Xue Y., Chu L. A rapid identification of barley varieties using DNAAFLP. J. Institute of Brewing. 2015;121(4):496­501. https://doi.org/10.1002/jib.253.