Генетическая паспортизация картофеля на основе мультиплексного анализа 10 микросателлитных маркеров

Генетическая паспортизация сортов картофеля является востребованным инструментом для усовершенствования системы регистрации и сертификации, защиты прав селекционеров и контроля генетической однородности сортов. Наиболее перспективным подходом для различения и идентификации сортов на генетическом уровне продолжает оставаться использование микросателлитных маркеров на основе коротких тандемных повторов STR. Их амплификация с последующим электрофорезом высокого разрешения позволяет получить индивидуальную характеристику сорта – ДНК-профиль. При анализе большого количества образцов методика получения генетических профилей требует создания мультиплексных систем фрагментного анализа, что повышает требования как к отбору маркеров, так и к протоколу анализа. Для генотипирования сортов картофеля были отобраны 10 информативных STR-маркеров: STI0032, STG0016, STI0001, STI0004, STM1104, STM5127, STI0030, STI0033, STI0014, STM5114, проведен дизайн праймеров с разделением локусов по длинам и флуоресцентным меткам, разработан протокол выделения ДНК из клубней и других частей растений картофеля на основе CTAB-метода, оптимизирован состав реакционной смеси и условия ПЦР для эффективной мультиплексной амплификации и анализа локусов методом капиллярного электрофореза. Использование генетического анализатора позволяет определять длину аллелей с точностью до одного нуклеотида и получать оцифрованные генетические профили. В исследование были включены 41 сорт отечественной и зарубежной селекции и 26 селекционных образцов. Получены уникальные профили для каждого генотипа, позволяющие различать и идентифицировать сорта и сортообразцы, для 8 сортов проведена оценка однородности. Предложенная методика генетической паспортизации позволяет провести анализ большого количества образцов в формате 96-луночного планшета в короткие сроки.

Solanum, картофель, фрагментный анализ, STR, генетическая идентификация

1. Antonova O.Y., Shvachko N.A., Novikova L.Y., Shuvalov O.Y., Kostina L.I., Klimenko N.S., Shuvalova A.R., Gavrilenko T.A. Genetic diversity of potato varieties bred in Russia and near-abroad countries based on polymorphism of SSR-loci and markers associated with resistance R-genes. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2016;20(5):596-606. https://doi.org/10.18699/VJ16.181. (in Russian)

2. Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem. Bull. 1987;19:11-15.

3. Gishlan M., Nunez J., Herrera M., Pignataro J., Guzman F., Bonierbale M., Spooner D.M. Robust and highly informative microsatellite-based genetic identity kit for potato. Mol. Breeding. 2009;23:377-388. https://doi.org/10.1007/s11032-008-9240-0.

4. Gosudarstvennyy reestr selektsionnykh dostizheniy, dopushchennykh k ispol’zovaniyu. T. 1. Sorta rasteniy (ofitsial’noe izdanie) [State Register of Breeding Achievements Approved for Use. Varieties of Plants (official publication). V. 1. Plant cultivars]. Moscow: Rosinformagrotekh Publ., 2016; http://reestr.gossort.com/docs/reestr_2016.pdf. (in Russian)

5. Nei M. Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1973;70:3321-3323.

6. Reid A., Kerr E.M. A rapid simple sequence repeat (SSR)-based identification method for potato cultivars. Plant Genet. Resources. 2007; 5(1):713. https://doi.org/10.1017/S1479262107192133.

7. Ryzhova N.N., Martirosyan E.V., Kochieva E.Z. Analysis of microsatellite locus polymorphism in potato (Solanum tuberosum) cultivars of Russian breeding. Genetika = Genetics (Moscow). 2010;46(4):425-430. (in Russian)

8. Velishaeva N.S., Khavkin E.E., Shilov L.A. Genotyping of potato and its wild relatives by microsatellite analysis. Doklady Rossiyskoy Akademii Selskokhozyaystvennykh Nauk = Proceedings of the Russian Academy of Agricultural Sciences. 2006;5:35. (in Russian)

9. Yessimseitova A.K., Shustov A.V., Ahmetollaev I.A., Krassavin V.F., Kakimzhanova A.A. Molecular-genetic certification of potato varieties and forms using SSR-markers. Eurasian J. Appl. Biotechnol. (Biotechnology: Theory and Practice). 2015;2. Available at: http://www.biotechlink.org/2-2015/article6. (in Russian)