Молекулярно-генетична оцінка однорідності сортів льону-довгунця на основі полімофізму довжини інтронів генів актину та мікросателітних локусів

Постовойтова А.С., Йотка О.Ю., Пірко Я.В., Блюм Я.Б.

Оригінальна работа 

РЕЗЮМЕ. Исследованы внутрисортовой полиморфизм длины интронов генов актина и микросателлитных локусов для оценки генетической однородности генотипов льна-долгунца на примере сортов украинской селекции. Установлено, что подавляющее большинство исследованных сортов льна-долгунца являются генетически гетерогенными. По результатам анализа полиморфизма интронов генов актина и микросателлитных маркеров генетически однородными оказались сорта селекции Института лубяных культур НААН Украины. Показано, что полиморфизм длины интронов генов актина есть не менее информативной маркерной системой для генетического профилирования по сравнению с SSR-маркерами. Получены данные, подтверждающие целе-сообразность дальнейшего одновременного использования упомянутых ДНК-маркерных систем для оценки генетического разнообразия сортов льна-долгунца.

Досліджено внутрішньосортовий поліморфізм довжини інтронів генів актину та мікросателітних локусів для оцінки генетичної однорідності генотипів льону-довгунця на прикладі сортів української селекції. Встановлено, що переважна більшість досліджених сортів льону-довгунця є генетично гетерогенними. За результатами аналізу поліморфізму інтронів генів актину та мікросателітних маркерів генетично однорідними виявилися сорти селекції Інституту луб’яних культур НААН України. Показано, що поліморфізм довжини інтронів генів актину є не менш інформативною маркерною системою для генетичного профілювання в порівнянні з SSR-маркерами. Отримано дані, які підтверджують доцільність подальшого одночасного використання згаданих ДНК-маркерних систем для оцінки генетичної різноманітності сортів льону-довгунця.

Ключові слова: ДНК-маркер, актин, полиморфизм длин интронов, SSR (simple sequence repeats), внутрисортовой полиморфизм, лен-долгунец (Linum usitatissimum L.)
ДНК-маркер, актин, поліморфізм довжин інтронів, SSR (simple sequence repeats), внутрішньо-сортовий поліморфізм, льон-довгунець (Linum usitatissimum L.)

Цитологія і генетика 2018, том 52, № 6, C. 71-85

• Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України, Київ 04123, Україна, м. Київ, вул. Осиповського, 2а
• Інститут луб‘яних культур НААН України, 41400, Україна, м. Глухів Сумської обл., вул. Терещенків, 45

E-mail: nastya.postovoytova gmail.com, flax­dslk ukr.net, yarvp1 gmail.com, cellbio cellbio.freenet.viaduk.net

Постовойтова А.С., Йотка О.Ю., Пірко Я.В., Блюм Я.Б. Молекулярно-генетична оцінка однорідності сортів льону-довгунця на основі полімофізму довжини інтронів генів актину та мікросателітних локусів, Цитологія і генетика., 2018, том 52, № 6, C. 71-85.

В "Cytology and Genetics". Якщо тільки можливо, цитуйте статтю по нашій англомовній версії:
A. S. Postovoitova, O. Yu. Yotka, Ya. V. Pirko, Ya. B. Blume Molecular Genetic Evaluation of Ukrainian Flax Cultivar Homogeneity Based on Intron Length Polymorphism of Actin Genes and Microsatellite Loci, Cytol Genet., 2018, vol. 52, no. 6, pp. 448–460
DOI: 10.3103/S0095452718060099

Посилання

1. Gupta, P.K. and Rustgi, S., Molecular markers from the transcribed/expressed region of the genome in higher plants, Funct. Integr. Genomics, 2004, vol. 4, no. 3, pp. 139–162. doi 10.1007/s10142-004-0107-0

2. Andersen, J.R. and Lübberstedt, T., Functional markers in plants, Trends Plant Sci., 2003, vol. 8, no. 11, pp. 554–560. doi 10.1016/j.tplants.2003.09.010

3. Kalendar, R., Flavell, A.J., Ellis, T.H.N., Sjakste, T., Moisy, C., and Schulman, A.H., Analysis of plant diversity with retrotransposon-based molecular markers, Heredity, 2011, vol. 106, no. 4, pp. 520–530. doi 10.1038/hdy.2010.93

4. Everaert, I., Riek, J.D., Loose, M.D., Waes, J.V., and Bockstaele, E.V., Most similar variety grouping for distinctness evaluation of flax and linseed (Linum usitatissimum L.) varieties by means of AFLP and morphological data, Plant Var. Seeds, 2001, vol. 14, no. 2, pp. 69–87.

5. Ranamukhaarachchi, D.G., Kane, M.E., Guy, C.L., and Li, Q.B., Modified AFLP technique for rapid genetic characterization in plants, Biotechniques, 2000, vol. 29, no. 4, pp. 858–866.

6. Pali, V., Mehta, N., Balkrishna, V.S., Xalxo, M.S., and Saxena, R.R., Molecular diversity in flax (Linum usitatissimum L.) as revealed by DNA based markers, Vegetos, 2015, vol. 28, no. 1, pp. 157–165. doi 10.5958/ 2229-4473.2015.00022.1

7. Fu, Y.B., Redundancy and distinctiveness in flax germplasm as revealed by RAPD dissimilarity, Plant Genet. Res., 2006, vol. 4, no. 2, pp. 117–124. doi 10.1079/ PGR2005106

8. Simmons, M.P., Zhang, L.B., Webb, C.T., and Müller, K., A penalty of using anonymous dominant markers (AFLPs, ISSRs, and RAPDs) for phylogenetic inference, Mol. Phylogenet. Evol., 2007, vol. 42, no. 2, pp. 528–542. doi 0.1016/j.ympev.2006.08.008

9. Pali, V., Verma, K.S., Xalxo, M.S., Saxena, R.R., Mehta, N., and Verulkar, S.B., Identification of microsatellite markers for fingerprinting popular Indian flax (Linum usitatissimum L.) cultivars and their utilization in seed genetic purity assessments, Austral. J. Crop Sci., 2014, vol. 8, no. 1, pp. 119–126.

10. Singh, P., Mehta, N., and Sao, A., Genetic purity assessment in linseed (Linum usitatissimum L.) varieties using microsatellite markers, Suppl. Genetics Plant Breed., 2015, vol. 10, no. 4, pp. 2031–2036.

11. Varshney, R.K., Mahendar, T., Aggarwal, R.K., and Borner, A., Genetic molecular markers in plants: development and applications, Genomics-Assisted Crop Improvement, 2007, vol. 1, pp. 13–29. doi 10.1007/978-1-4020-6295-7_2

12. Wang, X., Zhao, X., Zhu, J., and Wu, W., Genome-wide investigation of intron length polymorphisms and their potential as molecular markers in rice (Oryza sativa L.), DNA Res., 2005, vol. 12, no. 6, pp. 417–427. doi 10.1093/dnares/dsi019

13. Väli, U., Brandström, M., Johansson, M., and Ellegren, H., Insertion-deletion polymorphisms (indels) as genetic markers in natural populations, BMC Genet., 2008, vol. 9, no. 1, p. 8. doi 10.1186/1471-2156-9-8

14. Postovoitova, A.S., Bayer, G.Ya., Pydiura, N.A., Pastukhova, N.L., Pirko, Ya.V., Yemets, A.I., and Blume, Ya.B., Search and analysis of sequences of the actin genes in flax genome, Sci. Rep. NULES Ukraine, 2015, vol. 8, no. 57.

15. Bardini, M., Lee, D., Donini, P., Mariani, A., Giani, S., Toschi, M., Lowe, C., and Breviario, D., Tubulin-based polymorphism (TBP): a new tool, based on functionally relevant sequences, to assess genetic diversity in plant species, Genome, 2004, vol. 47, no. 2, pp. 281–291. doi 10.1139/g03-132

16. Pirko, Ya.V., Studying of genetic diversity different species of plants by analyzing polymorphism of introns of β-tubulin genes, Industr. Bot., 2011, vol. 11, pp. 152–156.

17. Braglia, L., Manca, A., Mastromauro, F., and Breviario, D., cTBP: a successful intron length polymorphism (ILP)-based genotyping method targeted to well defined experimental needs, Diversity, 2010, vol. 2, pp. 572–585. doi 10.3390/d2040572

18. Rabokon, N., Pirko, Ya., Demkovych, A., and Blume, Ya., Intron length polymorphism of betatubulin genes as an effective instrument for plant genotyping, Mol. Appl. Genet. (Minsk), 2015, vol. 19, pp. 35–44.

19. Postovoitova, A.S., Pirko, Ya.V., and Blume, Ya.B., The second intron length polymorphism of actin genes in Linum usitatissimum L. genome, Factors Exp. Evol. Organisms, 2016, vol. 19, pp. 38–42.

20. Kvavadze, E., Bar-Yosef, O., Belfer-Cohen, A., Boaretto, E., Jakeli, N., Matskevich, Z., and Meshveliani, T., 30,000-Year-old wild flax fibers, Science, 2009, vol. 325, no. 5946, pp. 1359–1367. doi 10.1126/ science.1175404

21. Jhala, A.J. and Hall, L.M., Flax (Linum usitatissimum L.): current uses and future applications, Austral. J. Basic Appl. Sci., 2010, vol. 4, no. 9, pp. 4304–4312.

22. Murashige, T. and Skoog, F., A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures, Physiol. Plant, 1962, vol. 15, pp. 473–497. doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

23. Sambrook, J.F. and Russell, D.W., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, 2001.

24. Rahman, M.H., Jaquish, B., and Khasa, P.D., Optimization of PCR protocol in microsatellite analysis with silver and SYBR stains, Plant Mol. Biol. Rep., 2000, vol. 18, no. 4, pp. 339–348.

25. Kondratyuk, A.V., Kilchevsky, A.V., and Kuzminova, E.I., Microsatellite loci polymorphism analysis of Belarussian and foreign breeding potato varieties, Mol. Appl. Genet. (Minsk), 2005, vol. 13, pp. 24–29.

26. Rabokon, A.N., Pirko, Ya.V., Demkovych, A.Ye., and Blume, Ya.B., Comparative analysis of the efficiency of intron-length polymorphism of -tubulin genes and microsatellite loci for flax varieties genotyping, Cytol. Genet., 2018, vol. 52, no. 1, pp. 1–10. doi 10.3103/ S0095452718010115

27. Pydiura, N., Pirko, Ya., Galinousky, D., Postovoitova, A., Yemets, A., Kilchevsky, A., and Blume, Ya., Genome-wide identification, phylogenetic classification, and exon–intron structure characterisation of the tubulin and actin genes in flax (Linum usitatissimum), Cell Biol. Int., 2018. doi 10.1002/cbin.11001