IRAP-анализ для оценки генетической стабильности эндемичных и исчезающих видов флоры Западного Кавказа в коллекции in vitro


https://doi.org/10.18699/VJ19.455

Полный текст:


Аннотация

Характеристика генетического разнообразия является одной из главных составляющих создания коллекций геноресурсов. Молекулярные маркеры – наиболее эффективный инструмент характеристики и оценки генетического разнообразия. IRAP (inter-retrotransposons amplified polymorphism) маркеры зарекомендовали себя как одни из наиболее эффективных для характеристики и оценки геноресурсных коллекций растений, подтверждения генетической стабильности сохраняемых in vitro сортов и видов. В связи с этим цель настоящей работы – подобрать IRAP ДНК-праймеры для оценки генетической стабильности трех редких и исчезающих видов растений Западного Кавказа, сохраняемых в коллекции in vitro. Выполнена апробация 16 IRAP-праймеров на исследуемых видах: синеголовник приморский (Eryngium maritimum L.), подснежник Воронова (Galanthus woronowii Losinsk.) и колокольчик твердолистный (Campanula sclerophylla Kolak). Результаты апробации маркеров позволили выявить наиболее перспективные для использования в анализе генетической стабильности растения-регенеранты. У синеголовника приморского по 8 из 16 использованных в работе IRAP-праймеров были получены ПЦР-продукты. В ходе апробации на образцах подснежника Воронова фрагменты амплификации были обнаружены у 8 из 16 IRAP-праймеров, при этом число фрагментов варьировало от 2 до 12. У колокольчика твердолистного в выборке из 16 апробированных IRAP-праймеров у 9 была установлена амплификация. Количество фрагментов у образцов, в зависимости от маркера, варьировало от 1 до 11. Результаты генотипирования регенерантов сопоставлялись с данными по маточным растениям, экспланты которых были введены в стерильную культуру и размножены in vitro. Всего в работе было задействовано по 60 регенерантов для каждого из видов природной флоры Западного Кавказа. Полученные в ходе генотипирования сведения позволяют предположить отсутствие генетических изменений в процессе консервации in vitro у всех изученных видов. Расширенная выборка регенерантов для каждого вида была проанализирована для определения генетической стабильности с использованием ранее апробированных ISSR-маркеров. Эти результаты свидетельствуют о низкой вероятности возникновения генетических изменений в процессе размножения и сохранения in vitro трех исследуемых видов.

Об авторах

И. И. Супрун
Всероссийский научно-исследовательский институт цветоводства и субтропических культур
Россия
Сочи


В. И. Маляровская
Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства и виноделия
Россия
Краснодар


И. В. Степанов
Всероссийский научно-исследовательский институт цветоводства и субтропических культур
Россия
Сочи


Л. С. Самарина
Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства и виноделия
Россия
Краснодар


Список литературы

1. Боронникова С.В. Генетическая паспортизация популяций редких видов растений рода Adonis с использованием ISSR- и IRAPмаркеров. Изв. ТСХА. 2009;1:82-88.

2. Боронникова С.В., Календарь Р.Н. Использование IRAP-метода для анализа генетической изменчивости популяций ресурсных и редких видов растений. Генетика. 2010;46(1):44-50.

3. Коломиец Т.М., Маляровская В.И., Гвасалия М.В., Самарина Л.С., Соколов Р.Н. Микроразмножение in vitro субтропических, декоративных культур и эндемиков Западного Кавказа: оригинальные и оптимизированные протоколы. С.-х. биология. 2014;3:49-58.

4. Коломиец Т.М., Соколов Р.Н., Маляровская В.И. Микроразмножение синеголовника приморского (Eringium maritimum L.) в культуре in vitro. Субтропическое и декоративное садоводство. 2014; 50:196-204.

5. Маляровская В.И., Коломиец Т.М., Соколов Р.Н., Самарина Л.С. Влияние спектрального состава света на рост и развитие Lilium caucasicum в условиях культуры in vitro. Науч. журн. КубГАУ (Электронный ресурс). 2013;10(094). http://ej.kubagro. ru/2013/10/pdf/12.pdf.

6. Рындин А.В., Белоус О.Г., Притула З.В., Маляровская В.И. Лаборатория биотехнологии, физиологии и биохимии растений Всероссийского научно-исследовательского института цветоводства и субтропических культур: вчера, сегодня, завтра. Субтропическое и декоративное садоводство. 2015;54:9-21.

7. Супрун И.И., Коломиец Т.М., Маляровская В.И., Соколов Р.Н., Самарина Л.С., Слепченко Н.А. Апробация ISSR ДНК-маркеров для генотипирования редких видов растений Западного Кавказа: Lilium caucasicum Miscz. ex Grossh., Galanthus woronowii Kolak., Pancratium maritimum L. Науч. журн. КубГАУ. (Электронный ресурс). 2014а;103(09):http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/37.pdf.

8. Супрун И.И., Коломиец Т.М., Маляровская В.И., Соколов Р.Н., Самарина Л.С. Поиск оптимальных ISSR маркеров для проведения генотипирования панкрация морского. Плодоводство и виноградарство Юга России (Электронный ресурс). 2014б;30(06): http://journal.kubansad.ru/pdf/14/06/02.pdf.

9. Супрун И.И., Маляровская В.И., Степанов И.В., Коломиец Т.М., Самарина Л.С., Слепченко Н.А. Апробация ISSR ДНК-маркеров для генотипирования вида Galanthus woronowii Losinsk. и анализ генетической стабильности растений, полученных в культуре in vitro. Науч. журн. КубГАУ (Электронный ресурс). 2017;133(09): http://dx.doi.org/10.21515/1990-4665-133-088.

10. Börner A., Khlestkina E.K., Chebotar S., Nagel M., Arif M.A., Neumann K., Kobiljski B., Lohwasser U., Röder M.S. Molecular markers in management of ex situ PGR – A case study. J. Biosci. 2012;37(5):871-877.

11. Ferreira M.E. Molecular analysis of gene banks for sustainable conservation and increased use of crop genetic resources. Eds. J. Ruane, A. Sonnino. The Role of Biotechnology in Exploring and Protecting Agricultural Genetic Resources. Rome: FAO, 2006;121-127. http://www.fao.org/biotech/docs/ferreira.pdf.

12. Jawdat D., Al-Faoury H., Ayyoubi Z., Al-Safadi B. Molecular and ecological study of Eryngium species in Syria. Biologia. 2010;65(5):796804. DOI 10.2478/s11756-010-0086-7.

13. Kalendar R., Flavell A.J., Ellis T.H.N., Sjakste T., Moisy C., Schulman A.H. Analysis of plant diversity with retrotransposon-based molecular markers. Heredity. 2011;106(4):520-530. DOI 10.1038/hdy.2010.93.

14. Kolomiets T.M., Malyarovskaya V.I., Samarina L.S. In vitro conservation of Campanula sclerophylla Kolak – endemic endangered species of Western Caucasus. Plant Tissue Cult. & Biotech. 2016; 26(2):143-149.

15. Kour B., Kour G., Kaul S., Dhar M.K. In vitro mass multiplication and assessment of genetic stability of in vitro raised Artemisia absinthium L. plants using ISSR and SSAP molecular markers. Adv. Bot. 2014;13(8):1-7. DOI 10.1155/2014/727020.

16. Lanteri S., Barcaccia G. Molecular markers based analysis for crop germplasm preservation. Eds. J. Ruane, A. Sonnino. The Role of Biotechnology in Exploring and Protecting Agricultural Genetic Resources. Rome: FAO, 2006;55-66.

17. Liu X., Yang G. Adventitious shoot regeneration of oriental lily (Lilium orientalis) and genetic stability evaluation based on ISSR marker variation. In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. 2012;48:72-179.

18. Lucchin N., Barcaccia G., Parrini P. Characterization of a flint maize (Zea mays var. indurata) Italian landrace: I. Morpho-phenological and agronomic traits. Gen. Res. Crop Evol. 2003;50(3):315-327.

19. Mahjoob B., Zarini H.N., Hashemi S.H., Shamasbi V. Comparison of ISSR, IRAP and REMAP markers for assessing genetic diversity in different species of Brassica sp. Russ. J. Genet. 2016;52:1272. DOI 10.1134/S1022795416120073.

20. Murray M.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Res. 1980;8(19):4321-4325.

21. Negri V., Tosti N., Falcinelli M., Veronesi F. Characterization of thirteen cowpea landraces from Umbria (Italy). Strategy for their conservation and promotion. Genet. Resour. Crop Evol. 2000;47:141-146.

22. Rahmani M.-S., Rahmani P.M., Pijut P.M., Pijut N., Shabanian N., Shabanian M.N. Genetic fidelity assessment of in vitro-regenerated plants of Albizia julibrissin using SCoT and IRAP fingerprinting. In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. 2015;51(4):407-419. DOI 10.1007/s11627-015-9692-y.

23. Santana M.F., de Araújo E.F., de Souza J.T., Mizubuti E.S.G., de Queiroz M.V. Development of molecular markers based on retrotransposons for the analysis of genetic variability in Moniliophthora perniciosa. Eur. J. Plant. Pathol. 2012;134:497-507. DOI 10.1007/s10658-012-0031-4.

24. Senková S., Žiarovská J., Bežo M., Štefúnová V., Ražná K. Utilization of IRAP technique for plums genotypes differentiation. Biosci. Res. 2013;10(1):1-7.

25. Singh S., Nandhaa P.S., Singh J.S. Transposon-based genetic diversity assessment in wild and cultivated barley. Crop J. 2017;5(4):296-304. DOI 10.1016/j.cj.2017.01.003.

26. Tomás D., Dias A.L., Silva M., Oliveira H.R., Suso M.J., Viegas W., Veloso M.M. Genetic diversity assessment of Portuguese cultivated Vicia faba L. through IRAP markers. Diversity. 2016;8(2):8. DOI 10.3390/d8020008.

27. Yuying S., Xiajunb D., Feia W., Binhuaa C., Zhihonga G., Zhena Z. Analysis of genetic diversity in Japanese apricot (Prunus mume Sieb. et Zucc.) based on REMAP and IRAP molecular markers. Sci. Hortic. 2011;132(5):50-58. DOI 10.1016/j.scienta. 2011.10.005.


Дополнительные файлы

Просмотров: 85

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


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


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)