Визначення внутрішньовидової диференціації генотипів горіха грецького (Juglans regia L.)
Анотація
Диференціація сортів і гібридних форм горіха грецького за морфологічним описом є недостатньою для генетичного контролю саджанців щодо їх відповідності сорту. Наразі існує потреба у створенні системи генетичної ідентифікації та ДНК-паспортизації сортів і гібридних форм J. regia. Наведено метод полімеразно-ланцюгової реакції для диференціації генотипів горіха грецького з використанням чотирьох ISSR-праймерів такого складу: (GA)8TC, (CA)8TG, (GA)8CG, (GA)8GT. Оптимізовано умови ПЛР та здійснено електрофоретичне розділення ампліконів у 6 % поліакриламідному гелі, фарбованого азотнокислим сріблом. За цими праймерами було проаналізовано 12 генотипів J. regia та отримано 50 ампліконів різної довжини, з яких 30 поліморфних та 20 мономорфних. Визначено значну частку поліморфності у праймера CR-252-80 %. Найменшу частку поліморфності – 65 %, виявлено у праймера CR-253. Визначено мономорфні амплікони із довжинами: 120 п.н., 125 п.н., 230 п.н., 275 п.н., 300 п.н., 375 п.н., 380 п.н., 510 п.н., 580 пар нуклеотидів і поліморфні амплікони із довжинами: 135-170 п.н., 190-225 п.н., 240-260 п.н., 320-360 п.н., 400-500 п.н., 520-560 п.н., 590-1010 п.н. Продемонстровано практичне застосування ISSR-аналізу для порівняння генотипів горіха грецького на відповідність заявлених сортів восьми саджанців, придбаних на українському ринку. Здійснено кластерний аналіз генотипів саджанців і визначено їх коефіцієнти розбіжності. З'ясовано, що саджанці заявленого сорту Вебу-6 № 1 та Вебу-6 № 2 – це різні гібридні форми насіннєвого походження, коефіцієнт розбіжності становить 0,46. Саджанці заявленого сорту Юкалівський крепиш № 1 та Юкалівський крепиш № 2 є генетично близькоспоріднені з найменшим коефіцієнтом розбіжності – 0,04, але мають насіннєве походження. Встановлено, що заявлені саджанці сорту Чандлер № 1 та Чандлер № 2, які походять від різних постачальників – це також різні генотипи з коефіцієнтом розбіжності 0,24. Запропоновано молекулярно-генетичне маркування генотипів горіха грецького з метою ДНК-паспортизації на підставі апробованих чотирьох ISSR-праймерів.
Завантаження
Посилання
Bernard, A., Barreneche, T., Lheureux, F., & Dirlewanger, E. (2018). Analysis of genetic diversity and structure in a worldwide walnut (Juglans regia L.) germplasm using SSR markers. PLoS ONE, 13(11), 1–19. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0208021
Christopoulos, M. V., Rouskas, D., Tsantili, E., & Bebeli, P. J. (2010). Germplasm diversity and genetic relationships among walnut (Juglans regia L.) cultivars and Greek local selections revealed by Inter-Simple Sequence Repeat (ISSR) markers. Scientia Horticulturae, 125(4), 584–592. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2010.05.006
Dubin, O., V., & Boboshko-Bardyn, I. M. (2013). ISSR-analysis of genetic homogeneity of plants regenerants of magnolia kobus (Magnolia kobus DC.). Ukrainian journal of forest and wood science, 187, part 3, 231–236. [In Ukrainian]. URL: https://forestscience.com.ua/uk/journals/187-chastina-3-2013/issr-analiz-gyenyetichnoyi-odnoridnosti-roslin-ryegyenyerantiv-magnoliyi-kobus-magnolia-kobus-dc
Fallah, F., Minaei Chenar H., Amiri, H., Omodipour, S., Shirbande Ghods, F., Kahrizi, D., Sohrabi, M., Ghorbani, T., & Kazemi, E. (2017). Comparison of two DNA extraction protocols from leave samples of Cotinus coggygria, Citrus sinensis and Genus Juglans. Cell Mol Biol (Noisy le Grand), 63(2), 76–78. https://doi.org/10.14715/cmb/2017.63.2.11
Gout, R. T., Radchenko, M. V., & Krynytskyi, G. T. (2004). Application of ISSR markers to determine convergent evolutionary relationships of the genus Fagus. Cytology and genetics, 38(3), 60–65. [In Ukrainian]. URL: https://cytgen.com/ru/2004/60-65N3V38.htm
Guney, M., Kafkas, S., Keles, H., Zarifikhosroshahi, M., Gundesli, M. A., Ercisli, S., Necas, T., & Bujdoso, G. (2021). Genetic Diversity among Some Walnut (Juglans regia L.) Genotypes by SSR Markers. Sustainability, 13(12). https://doi.org/10.3390/su13126830
Houmanat, K., Abdellah, K., Hssaini, L., Razouk, R., Hanine, H., Jaafary, S. & Charafi, J. (2021). Molecular Diversity of Walnut (Juglans regia L.) Among Two Major Areas in Morocco in Contrast with Foreign Varieties. International Journal of Fruit Science, 21(1), 180–192. https://doi.org/10.1080/15538362.2020.1862734
Hrynyk, H. H., Zadorozhnyy, A. I., & Hrynyk, O. M. (2021). The trunk bioproductivity of spruce stands of the Polonyn ridge of the Ukrainian Carpathians. Scientific Bulletin of UNFU, 31(6), 26–34. https://doi.org/10.36930/40310603
Ivanovych, Ya. I., Udovychenko, K. M., Bublyk, M. O., & Volkov, R. A. (2017). ISSR-PCR fingerprinting of Ukrainian sweet cherry (Prunus avium L.) cultivars. Cytology and Genetics, 51(1), 40–47. https://doi.org/10.3103/S0095452717010066
Kabiri, G., Bouda, S., Elhansali, M., & Haddioui, A. (2019). Genetic diversity and structure of walnut (Juglans regia L.) genotypes from Middle and High Atlas mountains of Morocco as investigated by Inter-Simple Sequence Repeat (ISSR) markers. Australian Journal of Crop Science, 13(12), 1983–1991. https://doi.org/10.21475/ajcs.19.13.12.p1932
Kaya, E. (2015). ISSR Analysis for Determination of Genetic Diversity and Relationship in Eight Turkish Olive (Olea europaea L.) Cultivars. Not Bot Horti Agrobo, 43(1), 96–99. https://doi.org/10.15835/nbha4319818
Keskin, S., Akca, Y. & Ercisli, S. (2022). Analysis of Genetic Relationships of Mulberry (Morus L.) Genotypes Using Inter-Simple Sequence Repeats (ISSR) Markers. Erwerbs-Obstba, 64, 75–83. https://doi.org/10.1007/s10341-021-00614-1
Khachtib, Y., Bouda, S., Bella, Y. A., Zinelabidine, L. H., & Haddioui, A. (2023). Use of ISSR markers for assessing genetic diversity of apple (Malus x domestica) cultivars growing in Morocco. International Journal of Plant Research, 36(3). https://doi.org/10.1007/s42535-023-00712-3
Kyslyuk, V. V., & Hrynyk, H. H. (2024). The breast height form factors of scots pine trees in fresh mixed broad-leaf forests on the border of the distribution of pine forest types in the Volhynian Upland. Scientific Bulletin of UNFU, 34(2), 7–16. https://doi.org/10.36930/40340201
Kolesnyk, O. O., Chebotar, S. V., Volkova, N. E., Balvinska, M. S., Solodenko, A. E., & Galaev, I. V. (2015). DNA typing of agricultural crops by microsatellite analysis for the purposes of genotype differentiation, identification and registration. Collection of scientific papers of the SGEI-NCSC, 25(65), 213–226. URL: https://sgi.in.ua/data/documents/Zbirnik-naukovih-prac-SGI-NCNS-no-2565.pdf
Kovaleva, V. A., Yusypovych, Yu. M., Shalovylo, Y. I., Hrunyk, N. I., & Gout, R. T. (2018). Differentiation of scots pine genotypes by intron length polymorphism of defensin genes. Scientific Bulletin of UNFU, 28(8), 40–44. https://doi.org/10.15421/40280808
Lankaster, Y. M., Kondratenko, S. I., Lymanska, S. V., Tereniak, Y. M., Chernyshenko, G. E., & Popov, V. M. (2019). Studies on the genetic polymorphism of courgetti (Cucurbita pepo L.) accessions by ISSR analysis. Plant Varieties Studying and Protection, 15(4), 442–450. [In Ukrainian]. URL: https://journal.sops.gov.ua/article/view/189081
Magige, E. A., Fan, P.-Z., Wambulwa, M. C., Milne, R., Wu, Z.-Y., Luo, Y.-H., Khan, R., Wu, H.-Y., Qi, H.-L., Zhu, G.-F., Maity, D., Khan, I., Gao, L.-M., & Liu, J. (2022). Genetic Diversity and Structure of Persian Walnut (Juglans regia L.) in Pakistan. Implications for Conservation. Plants., 11. https://doi.org/10.3390/plants11131652
National Library of Medicine. National Center for Biotechnology Information. USA. Basic Local Alignment Search Tool. (2023). URL: https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?CMD=Web&PAGETYPE=BLASTHome (accessed on 31 August 2024)
Nei, M., & Li, W. H. (1979). Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction end nucleases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 76(10), 5269–5273. https://doi.org/10.1073/pnas.76.10.5269
Oliynyk, T. M., Slobodian, S. O., & Grytsai, R. V. (2012). Application of potato microsatellite markers for phylogenetic analysis of varieties of domestic and foreign breeding. Potato farming, (41), 41–48. [In Ukrainian]. URL: https://moodle.znu.edu.ua/pluginfile.php/1041690/mod_resource/content/0/karto_2012_41_8.pdf
Petolescu, C., Velicevici, G., Petrescu, I., Sărac, I., & Gorinoiu, G. (2023). Paulownia in vitro plant regeneration and evaluation of genetic fidelity using ISSR marker. Journal of Horticulture, Forestry and Biotechnology, 27(1), 48–53. URL: https://www.cabidigitallibrary.org/doi/pdf/10.5555/20230301430
Phong, D. T., Thu Hien, V. T., Viet Thanh, T. T., Van, N. T., & Quoc, N. B. (2011). Genetic diversity on the tropical rare wood species of Dalbergia in Vietnam revealed by inter-simple sequence repeat (ISSR) markers. African Journal of Biotechnology, 10(55), 11397–11408. URL: https://www.ajol.info/index.php/ajb/article/view/96143
Pollegioni, P., S. Bartoli, F. Cannata, & Malvolti. M., E. (2003). Genetic differentiation of four Italian walnut (Juglans regia L.) varieties by inter simple sequence repeat (ISSR). J. Genet Plant. Breed, 57, 231–240. URL: https://www.researchgate.net/publication/279562513_Genetic_differentiation_of_four_Italian_walnut_Juglans_regia_L_varieties_by_inter_simple_sequence_repeat_ISSR
Potter, D., Gao, F., Aiello, G., Leslie, C., & McGranahan, G. (2002). Intersimple Sequence Repeat Markers for Fingerprinting and Determining Genetic Relationships of Walnut (Juglans regia) Cultivars. Journal of the American Society for Horticultural Science, 127(1), 75–81. https://doi.org/10.21273/JASHS.127.1.75
Prysiazhniuk, L. M., Chernii, S. O., Tagantsova, M. M., & Tkachyk, S. O. (2019). Application of SSR markers for evaluation of maize (Zea mays L.) polymorphism in the examination for difference, homogeneity, stability. Plant Physiology and Genetics., 51 (6), 529–540. https://doi.org/10.15407/frg2019.06.529
Shevchuk, Yu. H. (2015). Molecular genetic analysis of species of the genus Sorghum Moench. Collection of scientific papers of SGI-NCSSVR, 25(65), 129–134. [In Ukrainian]. URL: https:// sgi.in.ua/data/documents/Zbirnik-naukovih-prac-SGI-NCNS-no-2565.pdf
State register of plant sorts suitable for distribution in Ukraine. URL: https://sops.gov.ua/ua/derzavnij-reestr (accessed on 31 August 2024)
Stefanenko, M. S. (2009). Analysis of cattle by ISSR markers. Scientific Bulletin of LNUVMBT named after S. Z. Grzycki, 11, 2(41), part 3, 205–209. [In Ukrainian]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-tvarin-velikoyi-rogatoyi-hudobi-za-issr-markerami
Teixeira, G. C., Konzen, E. R., Faria, J. C. T., Gonçalves, D. S., Carvalho, D., & Brondani, G. E. (2020). Genetic diversity analysis of two Eucalyptus species using ISSR markers. Ci. Fl., Santa Maria, 30(1), 270–278. URL: https://www.scielo.br/j/cflo/a/8FM584pCfJ4tKn4HXnZ5RRk/?lang=en
Tkachyk, S. O. (Ed.). (2017). Methodology for the qualification examination of plant varieties for suitability for distribution in Ukraine. Methods of determining quality indicators of crop production (3rd ed.). Vinnytsia: FPE Korzun, 159. [In Ukrainian]. URL: https://sops.gov.ua/uploads/page/5b7e67fb8d4b9.pdf
Vischi, M., Chiabà, C., Raranciuc, S., Poggetti, L., Messina, R., Ermacora, P., Cipriani, G., Paffetti, D., Vettori, C., & Testolin, R. (2017). Genetic Diversity of Walnut (Juglans regia L.) in the Eastern Italian Alps. Forests, 8(3), 81–96. https://doi.org/10.3390/f8030081
Wu, W., Chen, F., Yeh, K., & Chen, J. (2019). ISSR Analysis of Genetic Diversity and Structure of Plum Varieties Cultivated in Southern China. Biology, 8(1), 2–13. https://doi.org/10.3390/biology8010002
