Информативные EST-SSR-маркеры для типирования и внутривидовой дифференциации Brassica oleracea var. capitata L.

Капуста белокочанная как перекрестноопыляющаяся культура характеризуется высоким уровнем внутривидовой гетерогенности, что обусловливает трудности при создании генетически однородного материала и поддержании его чистоты. Одним из наиболее эффективных инструментов оценки генетического полиморфизма являются микросателлиты, которые относятся к высокополиморфным маркерам растительных геномов. Среди них наибольший интерес представляют EST-SSR, которые непосредственно связаны с экспрессирующимися областями и широко используются для анализа генетического разнообразия и структуры популяций. В связи с этим было проведено изучение эффективности использования трансферабельных EST-SSR- маркеров для межсортовой дифференциации и типирования индивидуальных растений B. oleracea var. capitata. В результате дана характеристика информативности 15 микросателлитных локусов. Определены эффективные мультиаллельные маркеры Bo20TR, BoDCTD4, BoPC34, BoPLD1, BoCalc, BoPC15 c высоким уровнем информационного содержания (PIC > 0,7), которые могут успешно использоваться для анализа меж- и внутрисортового полиморфизма B. oleracea var. capitata, включая типирование индивидуальных растений. На основе оценки аллельного состава SSR-локусов установлена генетическая структура селекционной коллекции капусты белокочанной и показано, что большинство экспериментальных форм, несмотря на различное происхождение, имеют общую предковую генетическую основу. Определены доноры редких аллелей, которые могут служить источником ценных генетических сегрегаций для селекционного улучшения капусты белокочанной. Показано, что межсортовой полиморфизм, выраженный в аллельном разнообразии изученных SSR-локусов, в значительной мере облегчает сортовую идентификацию и типирование индивидуальных растений при селекции. Полученная информация является основой для селекционного отбора генетически выровненного материала, а также дивергентных комбинаций скрещивания при селекции на гетерозис.

1. Belaj A., Satovich Z., Ismaili H., Panajoti D., Rallo L., Trujillo I. RAPD genetic diversity of Albanian olive germplasm and its relationships with other Mediterranian countries. Euphytica. 2003;130:387-395. DOI 10.1023/A:1023042014081

2. Bhargava A., Fuentes F.F. Mutational dynamics of microsatellites. Mol. Biotechnol. 2010;44(3):250-266. DOI 10.1007/s12033-009-9230-4

3. Cho Y.G., Ishii T., Temnykh S., Chen X. Diversity of microsatellites derived from genomic libraries and GenBank sequences in rice (Oryza sativa L.). Theor. Appl. Genet. 2000;100:713-722. DOI 10.1007/s001220051343

4. Eujay I., Sorrells M.E., Baum M., Wolters P., Powell W. Isolation of EST-derived microsatellite markers for genotyping the A and B genomes of wheat. Theor. Appl. Genet. 2002;104:399-407. DOI 10.1007/s001220100738

5. Fang Zh., Liu Y., Lou P., Liu G. Current trends in cabbage breeding. J. New Seeds. 2005;6(2/3):75-107. DOI 10.1300/J153v06n02_05

6. Kapil A., Rai P.K., Shanker A. ChloroSSRdb: a repository of perfect and imperfect chloroplastic simple sequence repeats (cpSSRs) of green plants. Database. Online J. of Biological Databases and Curation. 2014. DOI 10.1093/database/bau107

7. Kashi Y., King D.G. Simple sequence repeats as advantageous mutators in evolution. Trends Genet. 2006;22:253-259. DOI http://dx.doi. org/10.1016/j.tig.2006.03.00

8. Katti M.V., Ranjekar P.K., Gupta V.S. Differential distribution of simple sequence repeats in eukaryotic genome sequences. Mol. Biol. Evol. 2001;18:1161-1167. DOI 10.1093/oxfordjournals.molbev.a003903

9. Liu L., Liu G., Gong Y. Evaluation of genetic purity of F1 hybrid seeds in cabbage with RAPD, ISSR, SRAP, and SSR markers. Hortscience. 2007;42(3):724-727. (http://hortsci.ashspublications.org/content/42/3/724.full)

10. Louarn S., Torp A.M., Holme I.B., Andersen S.B., Jensen B.D. Database derived microsatellite markers (SSRs) for cultivar differentiation in Brassica oleracea L. Genet. Resour. Crop. Evol. 2007;54:1717-1725. DOI 10.1007/s10722-006-9181-6

11. Morgante M., Hanafey M., Powell W. Microsatellites are preferentially associated with nonrepetitive DNA in plant genomes. Nat. Genet. 2002;30:194-200. DOI 10.1038/ng822

12. Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research-an update. Bioinformatics. 2012;28:2537-2539.

13. Pritchard M., Wen W., Falush D. Documentation for Structure Software: Version 2.3. Department of Human Genetic, Department of Statistics. University of Chicago USA, 2009. DOI http://pritchardlab. stanford.edu/home.html

14. Reif J.C., Warburton M.L., Xia X.C., Hoisington D.A., Crossa J., Taba S., Muminovic J., Bohn M., Frisch M., Melchinger A.E. Grouping of accessions of Mexican races of maize revisited with SSR markers. Theor. Appl. Genet. 2006;113:177-185. DOI 10.1007/s00122-006- 0283-5

15. Senan S., Kizhakayil D., Sasicumar B., Sheeja Th. Methods for development of microsatellite markers: an overview. Not. Sci. Biol. 2014;6(1):1-13. (http://notulaebiologicae.ro/index.php/nsb/article/viewFile/9199/7883)

16. Tonguc M., Griffiths Ph.D. Genetic relationships of Brassica vegetables determined using database derived simple sequence repeats. Euphytica. 2004;137:193-201. DOI 10.1023/B:EUPH.0000041577. 84388.43

17. Ye Sh., Wang Y., Huang D., Li J., Gong Y., Xu L., Liu L. Genetic purity testing of F1 hybrid seed with molecular markers in cabbage (Brassica oleracea var. capitata). Sci. Hortic. 2013;155:92-96. DOI 10.1016/j.scienta.2013.03.016

18. Zhang L., Yuan D., Yu Sh., Li Zh., Cao Y., Miao Zh., Qian H., Tang K. Preference of simple sequence repeats in coding and non-coding regions of Arabidopsis thaliana. Bioinformatics. 2004;20(7):1081- 1086. DOI 10.1093/bioinformatics/bth043