Козлятник широко используется в качестве лекарственного растения и на корм скоту, в биологическом земледелии и для получения биогаза. К настоящему времени в России создано 18 высокопродуктивных сортов козлятника восточного ( Galega orientalis Lam.). Активная селекционная работа продолжается, однако отсутствуют надежные методы определения сортовой и видовой принадлежности. Цель наших исследований состояла в изучении потенциала SRAP-маркеров и метода рестрикционного анализа спейсера trnH-psbA для ДНК-идентификации сортов и видов рода Galega. Исследования по оценке меж- и внутрисортового генетического полиморфизма проведены на выборке из российских сортов козлятника восточного, включенных в Госреестр селекционных достижений Российской Федерации. С использованием восьми комбинаций SRAP-праймеров получены 283 фрагмента амплифицированной ДНК, из которых 105 (37.1 %) оказались полиморфными. Эффективное число аллелей в среднем равнялось 1.37, показатель информационного содержания (PIC) - 0.787; средние значения индексов генетического разнообразия по Нею (He) и Шеннона (I) составили соответственно 0.25 и 0.41. Кластеризация образцов методом главных координат разделила их на три группы в зависимости от происхождения и хозяйственного назначения при возделывании в различных регионах. Для сортов Вест и Юбиляр, выделившихся уникальными, сортоспецифичными ампликонами, разработаны ДНК-паспорта. При амплификации с использованием практически всех комбинаций SRAP-праймеров выявлены существенные отличия в ДНК-профиле сорта Еля-Ты в сравнении с другими изучаемыми образцами. Для уточнения видовой принадлежности данного сорта был применен метод рестрикционного анализа ДНК-баркода trnH-psbA. Результаты исследования показали, что SRAP-маркеры можно успешно использовать для оценки генетического разнообразия и сортовой ДНК-идентификации козлятника восточного. Метод рестрикционного анализа спейсеров хлоропластной ДНК является эффективным подходом для различения видов в составе рода Galega.
Идентификаторы и классификаторы
Козлятник восточный – многолетнее травянистое растение, имеющее прямые стебли высотой до 150 см, с соцветием в форме многоцветковой кисти. Характеризуется высоким содержанием протеина при сниженной концентрации антипитательных веществ, поэтому представляет ценность в качестве кормовой культуры. На корм используют зеленую массу и семена. Козлятник восточный может успешно применяться при рекультивации земель и в адаптивноландшафтных системах земледелия: он улучшает структуру почвы, предохраняет ее от эрозии и насыщает биологическим азотом; в странах ЕС выращивается для получения биогаза (Трузина, 2012; Вагунин и др., 2019; Золотарев, Коровина, 2021). Культура – перекрестноопыляемая, с диплоидным набором хромосом (2n = 16).
Список литературы
1. Вагунин Д.А., Иванова Н.Н., Амбросимова Н.Н. Многолетние травостои на основе новых сортов козлятника восточного и интенсивных видов злаковых трав. Междунар. науч.-исслед. журн. 2019;6(84):97-100. DOI: 10.23670/IRJ.2019.84.6.021 EDN: HKZPYV
Vagunin D.A., Ivanova N.N., Ambrosimova N.N. Long-term plant formation on the basis of new varieties of eastern galega and intensive types of cereal grasses. Mezhdunarodnyi Nauchno-issledovatel’skii Zhurnal = International Research Journal. 2019;6(84):97-100. 10.23670/IRJ.2019.84.6.021 (in Russian). DOI: 10.23670/IRJ.2019.84.6.021(inRussian) EDN: HKZPYV
2. Егги Э.Э., Гаврилюк И.П. Электрофорез белков семян для сортовой идентификации высокополиморфных культур на примере козлятника восточного (Galega orientalis Lam.). Аграр. Россия. 2015;11:14-20. DOI: 10.30906/1999-5636-2015-11-14-20 EDN: YLMFRZ
Eggi Eh.Eh., Gavrilyuk I.P. Seed protein electrophoresis for varietal identification of highly polymorphic crops on the example of oriental goatgrass (Galega orientalis Lam.). Agrarnaya Rossiya = Agrarian Russia. 2015;11:14-20. 10.30906/1999-5636-2015-11-14-20 (in Russian). DOI: 10.30906/1999-5636-2015-11-14-20(inRussian)
3. Золотарев В.Н., Коровина В.Л. Сорт козлятника восточного (Galega orientalis Lam.) с маркерным признаком. Адапт. кормопроизводство. 2021;1:6-14. DOI: 10.33814/AFP-2222-5366-2021-1-6-14 EDN: HEWULG
Zolotarev V.N., Korovina V.L. Eastern goat’s rue variety (Galega orientalis Lam.) with a marker characteristic. Adaptivnoe Kormoproizvodstvo = Adaptive Fodder Production. 2021;1:6-14. 10.33814/AFP-2222-5366-2021-1-6-14 (in Russian). DOI: 10.33814/AFP-2222-5366-2021-1-6-14(inRussian) EDN: HEWULG
4. Зубарев Ю.Н., Фалалеева Л.В., Субботина Я.В., Нечунаев М.А. Козлятник восточный - культура XXI века. Перм. аграр. вестн. 2016;4(16):4-9. EDN: XDZNYB
Zubarev Yu.N., Falaleeva L.V., Subbotina Ya.V., Nechunaev M.A. Oriental goatgrass - a crop of the XXI century. Permskii Agrarnyi Vestnik = Perm Agrarian Journal. 2016;4(16):4-9 (in Russian).
5. Клименко И.А., Коровина В.Л., Козлов Н.Н. Использование RAPD-маркеров для идентификации сортообразцов и межвидовых гибридов кормовых культур. Многофункциональное адапт. кормопроизводство. 2016;12(60):11-18. EDN: YFRCDX
Klimenko I.A., Korovina V.L., Kozlov N.N. Identification of varietysamples and interspecies hybrids of forage crops using RAPD markers. Mnogofunktsional’noe Adaptivnoe Kormoproizvodstvo = Multifunctional Adaptive Fodder Production. 2016;12(60):11-18 (in Russian). EDN: YFRCDX
6. Клименко И.А., Антонов А.А., Душкин В.А., Шамустакимова А.О., Мавлютов Ю.М. Эффективный способ выделения ДНК для ПЦР-анализа из “балк-образцов” проростков. Адапт. кормопроизводство. 2021;3:29-48. DOI: 10.33814/AFP-2222-5366-2021-3-29-48 EDN: PJTTRN
Klimenko I.A., Antonov A.A. Dushkin V.A., Shamustakimova A.O., Mavlyutov Yu.M. Efficient method of DNA isolation from bulking samples of seedlings. Adaptivnoe Kormoproizvodstvo = Adaptive Fodder Production. 2021;3:29-48. 10.33814/AFP-2222-5366-2021-3-29-48 (in Russian). DOI: 10.33814/AFP-2222-5366-2021-3-29-48(inRussian) EDN: PJTTRN
7. Трузина Л.А. Эффективность возделывания травостоя козлятника восточного (Galega orientalis Lam.) в условиях Центрального района Нечерноземной зоны. Кормопроизводство. 2012;6:20-21. EDN: OYKBBJ
Truzina L.A. Efficiency of cultivating eastern goats rue (Galega orientalis Lam.) in the central area of the Non-Chernozem zone. Kormoproizvodstvo = Fodder Production. 2012;6:20-21 (in Russian). EDN: OYKBBJ
8. Чесноков Ю.В., Артемьева А.М. Оценка меры информационного полиморфизма генетического разнообразия. С.-х. биология. 2015;5:571-578. DOI: 10.15389/agrobiology.2015.5.571rus EDN: UXSRIX
Chesnokov Yu.V., Artem’eva A.M. Estimation of the measure of information polymorphism of genetic diversity. Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya = Agricultural Вiology. 2015;5:571-578. DOI: 10.15389/agrobiology.2015.5.571eng EDN: UXSRIX
9. Чесноков Ю.В., Косолапов В.М. Генетические ресурсы растений и ускорение селекционного процесса. М.: Угрешская тип., 2016. EDN: WIZXLF
Chesnokov Yu.V., Kosolapov V.M. Plant Genetic Resources and Acceleration of the Breeding Process. Moscow: Ugreshskaya Tipografiya, 2016 (in Russian). EDN: WIZXLF
10. Alghamdi S., Al-Faifi S., Migdadi H., Khan M., El-harty E., Ammar M. Molecular diversity assessment using sequence related amplified polymorphism (SRAP) markers in Vicia faba L. Int. J. Mol. Sci. 2012;13:16457-16471. DOI: 10.3390/ijms131216457 EDN: RHXVNX
11. Alongi F., Hansen A.J., Laufenberg D., Keane R.E., Legg K., Lavin M. An economical approach to distinguish genetically needles of limber from whitebark pine. Forests. 2019;10(12):1060. DOI: 10.3390/f10121060
12. Castonguay Y., Cloutier J., Bertrand A., Michaud R., Laberge S. SRAP polymorphisms associated with superior freezing tolerance in alfalfa (Medicago sativa spp. sativa ). Theor. Appl. Genet. 2010;120(8):1611-1619. DOI: 10.1007/s00122-010-1280-2 EDN: OWVPLK
13. Comlekcioglu N., Simsek O., Boncuk M., Aka-Kacar Y. Genetic characterization of heat tolerant tomato (Solanum lycopersicon) genotypes by SRAP and RAPD markers. Genet. Mol. Res. 2010;9(4):2263-2274. DOI: 10.4238/vol9-4gmr876
14. Gilbert J.E., Lewis R.V., Wilkinson M.J., Caligari P.D.S. Developing an appropriate strategy to assess genetic variability in plant germplasm collections. Theor. Appl. Genet. 1999;98:1125-1131. DOI: 10.1007/s001220051176 EDN: FKQPCZ
15. Kress W.J. Plant DNA barcodes: applications today and in the future. J. Syst. Evol. 2017;55(4):291-307. DOI: 10.1111/jse.12254
16. Kress W.J., García-Robledo C., Uriarte M., Erickson D.L. DNA barcodes for ecology, evolution, and conservation. Trends Ecol. Evol. 2015;30(1):25-35. DOI: 10.1016/j.tree.2014.10.008 EDN: UPMBVZ
17. Li G., Quiros C.F. Sequence-related amplified polymorphism (SRAP), a new marker system based on a simple PCR reaction: its application to mapping and gene tagging in Brassica. Theor. Appl. Genet. 2001;103:455-461. DOI: 10.1007/s001220100570 EDN: ATAHCL
18. Loera-Sánchez M., Studer B., Kölliker R. DNA barcode trnH-psbA is a promising candidate for efficient identification of forage legumes and grasses. BMC Res. Notes. 2020;13(1):35. DOI: 10.1186/s13104-020-4897-5 EDN: AOGIKN
19. Nei M., Li W.H. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1979;76(10):5269-5273. DOI: 10.1073/pnas.76.10.5269
20. Peakall R.O.D., Smouse P.E. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Mol. Ecol. Notes. 2006;6(1):288-295. DOI: 10.1111/j.1471-8286.2005.01155.x
21. Rhouma H.B., Taski-Ajdukovic K., Zitouna N., Sdouga D., Milic D., Trifi-Farah N. Assessment of the genetic variation in alfalfa genotypes using SRAP markers for breeding purposes. Chil. J. Agric. Res. 2017;77(4):332-339. DOI: 10.4067/S0718-58392017000400332
22. Wang Z., Wang J.-E., Wang X.-M., Gao H.-W., Dzyubenko N.I., Chapurin V.F. Assessment of genetic diversity in Galega officinalis L. using ISSR and SRAP markers. Genet. Resour. Crop Evol. 2012;59(5):865-873. DOI: 10.1007/s10722-011-9727-0 EDN: PDOVCT
23. Yeh F.C., Yang R.C., Boyle T.B.J., Ye Z.H., Mao J.X. POPGENE, the User-friendly Shareware for Population Genetic Analysis, Molecular Biology and Biotechnology Centre. University of Alberta, 1997.
24. Zolotarev V.N., Klimenko I.A., Kosolapov V.M., Korovina V.L., Antonov A.A. Marker-trait association for breeding fodder galega (Galega orientalis Lam.). Russ. Agric. Sci. 2022;48(4):270-275. DOI: 10.3103/S1068367422040152 EDN: HGTNOI
Выпуск
Другие статьи выпуска
В настоящее время необходима замена расходных материалов и реагентов от производителей из США и Евросоюза. В этой работе проводится сравнение наборов для измерения концентрации ДНК методом флюоресценции от производителей из Российской Федерации (Raissol Bio Spectra Q HS) и КНР (Vazyme Equalbit dsDNA HS) с набором производства США (Invitrogen™ Qubit™ dsDNA HS). С использованием данных наборов измерена концентрация ДНК 24 образцов плазмы периферической крови человека. Установлено, что абсолютные значения концентраций ДНК, определенных с помощью трех наборов, имели статистически значимые различия при парных сравнениях. При этом наибольшее медианное значение концентрации ДНК было зафиксировано с применением набора Raissol Bio Spectra Q HS (0.751 нг/мкл) по сравнению с наборами Vazyme Equalbit dsDNA HS (0.498 нг/мкл) и Invitrogen™ Qubit™ dsDNA HS (0.437 нг/мкл). Регрессионный анализ выявил значимые зависимости между концентрациями ДНК, измеренными с помощью различных наборов. Наибольший коэффициент детерминации (R2 = 0.93) был определен при сравнении значений концентраций ДНК, измеренных с использованием наборов Invitrogen: Vazyme. Для оставшихся двух пар, Invitrogen: Raissol и Vazyme: Raissol, коэффициенты детерминации не превышали значения в 0.521. Таким образом, измеренные концентрации ДНК с применением указанных наборов оказались сопоставимы между собой и могут быть пересчитаны относительно друг друга с помощью уравнений регрессии.
В Западно-Сибирском регионе наиболее распространены грибные болезни твердой яровой пшеницы: Puccinia triticina, P. graminis, Erisiphe graminis, Tilletia caries, Ustilago tritici. Сравнительный анализ поражения проведен по сортам Алмаз, Омский рубин, Ангел, Омская янтарная. Выявлено некоторое преимущество сортов Ангел и Омская янтарная по устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине, мучнистой росе, пыльной головне. Динамика поражения возбудителями болезней (бурой, стеблевой ржавчиной, мучнистой росой, твердой головней) представлена на примере сортов Алмаз за 1981-2022 гг. и Омский рубин за 1984-2022 гг. Динамика поражения возбудителем пыльной головни для этих же сортов представлена за 1981-2012 и1984-2012 гг. соответственно. Прослеживаются тенденции увеличения поражения бурой и стеблевой ржавчиной, мучнистой росой и снижения - твердой головней. Выявлена отрицательная связь развития возбудителя бурой ржавчины с температурой июня и суммой активных температур. С осадками и гидротермическим коэффициентом (ГТК) отмечена положительная корреляция в июне только в первой декаде, отрицательная - с температурой первой декады июля и второй декады августа. Зависимость проявления стеблевой ржавчины от метеорологических факторов наблюдалась в основном в июле: положительная корреляция - с осадками, относительной влажностью воздуха и ГТК, отрицательная - с суммой эффективных температур. В августе связь с температурой воздуха и суммой температур становится положительной, а с относительной влажностью воздуха - отрицательной со второй декады. Поражение твердой головней определяется метеорологическими условиями в мае. Обнаружена отрицательная корреляция между степенью поражения и температурой воздуха и суммой активных температур, проявляющаяся в третьей декаде мая. По пыльной головне в мае (третья декада) отмечена положительная связь с температурой воздуха и отрицательная - с относительной влажностью. В июне связь с температурой отрицательная, особенно во второй декаде, и положительная - с относительной влажностью воздуха и ГТК. В первой декаде июля (стадия колошения) связь с температурой воздуха становится положительной, а с относительной влажностью воздуха - отрицательной. Мучнистая роса в сильной степени зависит в июне от осадков и относительной влажности воздуха. В июле отрицательная связь наблюдалась с температурой воздуха и суммой эффективных температур. В августе отмечена слабая положительная связь с осадками, ГТК и отрицательная - с суммой эффективных температур. Изменения климатических условий в южной лесостепи Омской области в некоторой степени повлияли на снижение развития твердой головни пшеницы и на рост поражения мучнистой росой, бурой и стеблевой ржавчиной, пыльной головней.
Один из путей ускорения селекционного процесса основан на использовании в качестве исходных генотипов ДГ-линий (гаплоидов с удвоенным числом хромосом). В данной работе приведена характеристика по хозяйственно ценным показателям линии ДГ 48-3, которая изучалась с 2016 по 2022 г. по ускоренной селекционной схеме, начиная с селекционного питомника второго года, затем третьего (дважды) года изучения и конкурсного сортоиспытания. В результате на основе этой линии за шесть лет был создан новый сорт яровой мягкой пшеницы Сигма 5. В 2024 г. сорт включен в Государственный реестр селекционных достижений Российской Федерации по 9, 10 и 11-му регионам. Сорт Сигма 5 среднеспелый, ценный по качеству зерна, характеризуется высокой устойчивостью к листостебельным заболеваниям. Устойчивость к стеблевой ржавчине обеспечивается действием гена Sr31, к бурой ржавчине и мучнистой росе - действием генов Lr и Pm, интрогрессированных от Triticum dicoccoides. Сорт обладает высокой потенциальной продуктивностью: средняя урожайность в КСИ за 2019-2021 гг. составила 5.57 т/га. В годы массового развития ржавчинных заболеваний (2019 и 2020) его урожайность была 5.76 и 6.14 т/га соответственно, что превысило показатель неустойчивого к стеблевой ржавчине сорта-стандарта Дуэт на 3.73 и 4.05 т/га. Новый сорт превосходит сорт-стандарт и по следующим показателям качества зерна: натуре зерна, массе 1000 зерен, содержанию белка и клейковины, силе муки.
Генетические основы устойчивости мягкой пшеницы Нечерноземной зоны к возбудителю стеблевой ржавчины пшеницы, Puccinia graminis f. sp. tritici, обусловлены генами, экспрессирующими возрастной тип устойчивости, ценность которых состоит в долгосрочной защите от популяции патогена, представленной различными по вирулентности клонами гриба. В пяти сортах яровой и трех сортах озимой пшеницы, включенных в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, по Центральному региону РФ, с помощью метода ПЦР-анализа определены гены возрастной устойчивости к P. graminis f. sp. tritici: Sr2, Sr15, Sr22, Sr23 и Sr57. В генотипах трех сортов озимой мягкой пшеницы обнаружен ген возрастной устойчивости Sr23, сцепленный с геном устойчивости к бурой ржавчине Lr16, который встречается в селекционном материале мягкой яровой пшеницы Западной Сибири, обеспечивая эффективную защиту от ржавчинных болезней. В образцах яровой пшеницы найдены по одному-двум генам устойчивости: Sr2, Sr15, Sr22, Sr57. Фитопатологическая оценка материала в полевых условиях в сравнении со стандартами восприимчивости и устойчивости подтверждает, что сорта озимой мягкой пшеницы Московская 40, Немчиновская 24, Немчиновская 85, Сударыня, Злата, Каменка, Любава и яровой мягкой пшеницы Экада обладают качествами, способствующими получению более высокого урожая.
Издательство
- Издательство
- НИИТПМ
- Регион
- Россия, Новосибирск
- Почтовый адрес
- 630089, г. Новосибирск, ул. Б. Богаткова, 175/1, Метро "Золотая нива", Автобус "Молодежная, Кошурникова"
- Юр. адрес
- 630090, г. Новосибирск, пр-т Академика Лаврентьева, 10
- ФИО
- Рагино Юлия Игоревна (Руководитель)
- Контактный телефон
- +7 (383) 3730981
- Сайт
- https://iimed.ru/