Анализ генетических взаимосвязей сортов риса  из разных эколого-географических групп с использованием SSR  маркеров

Микросателлитные ДНК-маркеры нашли широкое применение в ге-нетических исследованиях риса: как в части изучения генетического разнообразия коллекций генетических ресурсов, выяснении микро-эволюционных процессов в пределах рода Oryza L. и при анализе генетических взаимосвязей генофондов из разных регионов мира, так и в картировании генов, при выполнении маркер-опосредованного отбора в селекции, а также ДНК-паспортизации сортов. Учитывая объем коллекции генофонда Всероссийского научно-исследовательского института риса, насчитывающей в общей сложности около 7000 образцов, актуальным является вопрос анализа ее генетической структуры и изучения генетического разнообразия, в том числе и с использованием молекулярно-генетических методов. Целью работы являлось выяснение генетических взаимосвязей современных отечественных сортов риса и сортов из различных регионов Азии (Средняя Азия, Восточная Азия) и представляющих различные эколого-географические группы с применением микросателлитных ДНК-маркеров. Объектом исследования являлись 32 сорта риса, представляющие три различных эколого-географических группы: восточную, среднеазиатскую и европейскую. В работе использовали 10 SSR-маркеров, по которым было выявлено от двух (RM11, RM316, RM19) до восьми аллелей (RM1). Суммарно по десяти локусам было идентифицировано 46 аллелей. Среднее значение показателя PIC - 0,45. Результаты Байесовского анализа и кластеризации методом UPGMA позволили сделать заключение о сложной генетической структуре изученной выборки образцов, что согласуется с наличием сортов из разных эколого-географических групп (ЭГГ). Был выявлен ряд сортов, занимающих переходное положение между эколого-географическими группами, что, очевидно, является следствием активного использования в селекции скрещиваний сортов, относящихся к разным ЭГГ. Отнесение отечественных сортов, которые, в соответствии с морфологическими характеристиками, принадлежат к европейской эколого-географической группе, к группе сортов, включающей также некоторые сорта из средней Азии и из восточной ЭГГ, является следствием использования в отечественной селекции сортов, принадлежавших к данным эколого-географическим группам.

1. Choudhary G, Ranjitkumar N, Surapaneni M, Deborah DA, Vipparla A, Anuradha G, SiddiqA E, Reddy Vemireddy L (2013) Molecular Genetic Diversity of Major Indian Rice Cultivars over Decadal Periods. PLoS ONE; 8(6): e66197. DOI: 10.1371/joumal. pone.0066197

2. Das B, Sengupta S, Panda SK (2013) Genetic diversity and population structure of rice landraces from Eastern and North Eastern States of India. BMC Genetics; 14: 71.

3. Gao L-Z, Zhang C-H (2005) Comparisons of microsatellite variability and population genetic structure of two endangered wild rice species, Oryza rufipogon and O. officinalis, and their conservation implications. Biodiversity and Conservation; 14: 1663-1679. DOI: 10.1007/s10531-004-0537-y

4. Korotenko TL (2018) Perspective initial material of rice for breeding programs of the South of Russia (Perspektivnyj iskhodnyj material risa dlya selekcionnyh programm yuga Rossii). Nauchnoe obespechenie innovacionnyh tekhnologij proizvodstva i hraneniya sel'skohozyajstvennoj i pishchevoj produkcii: Sbornik materialov 1-oj Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii molodyh uchenyh i aspirantov. Krasnodar: FGBNU VNIITTI 9-23 aprelya — Scientific support of innovative technologies for the production and storage of agricultural and food products: Collection of materials of the 1st International Scientific and Practical Conference of Young Scientists and Postgraduates April 9-23 2018. Krasnodar: FGBNU VNIITTI [in Russian] (Коротенко Т. Л. Перспективный исходный материал риса для селекционных программ Юга России // «Научное обеспечение инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции»: Сборник материалов 1-й Международной научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов 9-23 апреля 2018. Краснодар: ФГБНУ ВНИИТТИ, 2018. С. 40-49).

5. Lyakhovkin AG (2005) Rice. World production and gene pool (Ris. Mirovoe proizvodstvo i genofond). 2-e izd. SPb.: «PROFI- INFORM» 2nd ed. SPb.: “PROFI-INFORM”: 288 [in Russian] (ЛяховкинА. Г. Рис. Мировое производство и генофонд. 2-е изд. СПб.: ПРОФИ-ИНФОРМ», 2005. 288 с.)

6. McCouch SR, Chen X, Panaud O, Temnykh S, Xu Y, Cho YG, Huang N, Ishii T, Blair (1997) Microsatellite marker development, mapping and applications in rice genetics and breeding. Plant Mol. Biol.; 35: 89-99.

7. McCouch SR, Temnykh S, Lukashova A, Coburn J, DeClerck G, Cartinhour S, Harrington S, Thomson M, Septiningsih E, Semon M, Moncada P, Jiming Li (2008) Microsatellite markers in rice: abundance, diversity, and applications. Rice Genetics Collection; 4: 117-135 DOI: 10.1142/9789812814296_0008

8. Moumeni A, Bahman YS, Wu J, Leung H (2003) Genetic diversity and relatedness of selected Iranian rice cultivars and disease resistance donors assayed by simple sequence repeats and candidate defense gene markers. Euphytica; 131: 275-284.

9. Murray MG, Thompson WF (1980) Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Research; 10: 4321-4325.

10. Rahman MS, Sohag MKH, Rahman L (2010) Microsatellite based DNA fingerprinting of 28 local rice (Oryza sativa L.) varieties of Bangladesh. BangladeshAgril. Univ.; 8(1): 7-17. DOI: 10.3329/ jbau.v8i1.6391

11. Ram SG, Thiruvengadam V, Ram SG, VinodK (2007) Genetic diversity among cultivars, landraces and wild relatives of rice as revealed by microsatellite markers. Journal of Applied Genetics; 48(4): 337-345

12. Ravi M, Geethanjali S, Sameeyafarheen F, Maheswaran M (2003) Bangladesh Agril Molecular Marker based Genetic Diversity Analysis in Rice (Oryza sativa L.) using RAPD and SSR markers. Euphytica; 133: 243-252. DOI: 10.1023/A:1025513111279

13. Siwach P, Jain S, Salni N, Chowdhury VK, Jain RK (2003) Allelic diversity among basmati and non-basmati long-grain indica rice varieties using microsatellite markers. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology; 13: 25-32

14. Suprun II, Kovalev VS (2015) Testing multiplex SSR analysis for DNA certification of rice varieties (Aprobaciya mul'tipleksnogo SSR-analiza dlya DNK-pasportizacii sortov risa). Politematicheskij setevoj ehlektronnyj nauchnyj zhurnal KubGAU — Scientific Journal of KubSAU; 10(114): 1417-1427 [in Russian] (Супрун И. И., Ковалев В. С. Апробация мультиплексного SSR-анализа для ДНК-паспортизации сортов риса // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. Краснодар: КубГАУ. 2015. № 10(114). С. 1417-1427)

15. Thomson MJ, Septiningsih EM, Suwardjo F, Santoso TJ, Silitonga TS, McCouch SR (2007) Genetic diversity analysis of traditional and improved Indonesian rice (Oryza sativa L.) germplasm using microsatellite markers. Theor. Appl. Genet.; 114: 559-568. DOI: 10.1007/s00122-006-0457-1

16. Weiguo Z, Jong-Wook C, Ma K-H, Kim T-S, Kim S-M, Shin D-I, Kim C-H, Koo H-M, Park Y-J (2009) Analysis of Genetic Diversity and Population Structure of Rice Cultivars from Korea, China and Japan using SSR Markers. Genes and Genomics'; 31(4): 283-292. DOI: 10.1007/BF03191201

17. Yelome OI, Audenaert K, Landschoot S, Dansi A, Vanhove W, Silue D, Damme PV, Haesaert G (2018) Analysis of population structure and genetic diversity reveals gene flow and geographic patterns in cultivated rice (O. sativa and O. glaberrima) in West Africa. Euphytica; 214: 21. DOI: 10.1007/s10681-018-2285-1