К проблеме динамики генетического полиморфизма у сортов гороха (Pisum sativum L.) отечественной селекции

Актуальность. В ходе селекции различных сельскохозяйственных культур существует риск утраты (эрозии) генетического разнообразия, связанный в первую очередь с использованием ограниченной части генофонда для выведения новых сортов. Отечественные сорта гороха посевного (Pisum sativum L.) имеют высокий уровень фенотипического разнообразия, однако динамика полиморфизма на уровне ДНК не изучена. Подобное исследование актуально с точки зрения перспектив дальнейшей селекции культуры и планирования мер по сохранению разнообразия в коллекциях генетических ресурсов. Материалы и методы. В анализ включены: 18 отечественных сортов гороха, созданных до 1991 г.; 22 сорта, созданных в более поздние годы; 40 зарубежных сортов; 7 образцов, представляющих маркерные линии и неокультуренные формы гороха. Этот материал был описан по ряду морфологических признаков, а также генотипирован с использованием различных ДНК-маркеров (14 CAPS на основе генов ядерной ДНК, 8 ядерных микросателлитных маркеров, а также два неядерных маркера). Уровень разнообразия оценивали как среднее значение коэффициента Жаккара от попарного сравнения сортов внутри группы. Дополнительно провели сравнение опубликованных характеристик сортов, включенных в Госреестр в 1994 - 2019 гг. Результаты. На фенотипическом уровне отмечено повышение уровня разнообразия у зерновых сортов и снижение – у овощных. При оценке полиморфизма ДНК выявлена сходная, но гораздо менее выраженная тенденция. Отмечен низкий уровень внутрисортового рестрикционного полиморфизма CAPS-маркеров и разнообразия аллелей SSR-маркеров. Уровень разнообразия среди зарубежных сортов в основном не превышал значений, установленных для отечественных сортов. Исключение составил уровень фенотипического полиморфизма овощных сортов, который у зарубежных сортов оказался выше, чем у отечественных. Характеристики продуктивности у включенных в Госреестр сортов раннего (1995 - 2000) и позднего (2016 - 2019) периодов селекции не различаются значимо. Выводы. Среди российских сортов гороха нет выраженного сокращения генетического разнообразия. Достоверной динамики увеличения значений основных хозяйственно-ценных признаков не выявлено.

коллекция генетических ресурсов, молекулярные маркеры, разнообразие, эрозия

1. Динамика популяционных генофондов при антропогенных воздействиях / под ред. Ю.П. Алтухова. Москва: Наука; 2004.

2. Baranger A., Aubert G., Arnau G., Lainé A.L., Deniot G., Potier J., Weinachter C., Lejeune-Hénaut I., Lallemand J., Burstin J. Genetic diversity within Pisum sativum using protein and PCR-based markers. Theoretical and Applied Genetics. 2004;108:1309-1321. DOI: 10.1007/s00122-003-1540-5

3. Cieslarová J., Hanáček P., Fialová E., Hýbl M., Smýkal P. Estimation of pea (Pisum sativum L.) microsatellite mutation rate based on pedigree and single-seed descent analyses. Journal of Applied Genetics. 2011a;52:391-401. DOI: 10.1007/s13353-011-0058-9

4. Cieslarová J., Smýkal P., Dočkalova Z., Hanáček P., Procházka S., Hýbl M., Griga M. Molecular evidence of genetic diversity changes in pea (Pisum sativum L.) germplasm after long-term maintenance. Genetic Resources and Crop Evolution. 2011b;58:439-451. DOI: 10.1007/s10722-010-9591-3

5. Cieslarová J., Hýbl M., Griga M., Smýkal P. Molecular analysis of temporal genetic structuring in pea (Pisum sativum L.) cultivars bred in the Czech Republic and in former Czechoslovakia since the mid-20th century. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding. 2012;48:61-73. DOI: 10.17221/127/2011-CJGPB

6. Ćupina B., Zlatković B., Smýkal P., Mikić A., Jajić I., Zeremski-Skorić T., Medović A. In situ evaluation of a Pisum sativum subsp. elatius population from the valley of the river Pćinija in southeastern Serbia. Pisum Genetics. 2011;43:20-24.

7. Дрибноходова О.П. Анализ ДНК-полиморфизма гороха посевного (Pisum sativum L.): (дис. канд. биол. наук). Москва: МГУ; 2009.

8. Дрибноходова О.П., Гостимский С.А. Исследование аллельного полиморфизма микросателлитных локусов у разных линий, сортов и мутантов гороха посевного (Pisum sativum L.) Генетика. 2009; 45(7):900-906. DOI: 10.1134/S1022795409070047

9. Международный классификатор СЭВ рода Pisum L. Ленинград; 1981.

10. Коновалов Ф.А. Картирование и молекулярно-генетический анализ генов гороха (Pisum sativum L.): (дис. канд. биол. наук). Москва: ИОГен; 2006.

11. Konovalov F., Toshchakova E., Gostimsky S. A CAPS marker set for mapping in linkage group III of pea (Pisum sativum L.). Cellular and Molecular Biology Letters. 2005;10:163-171.

12. Kosterin O.E., Bogdanova V.S. Relationship of wild and cultivated forms of Pisum L. as inferred from an analysis of three markers, of the plastid, mitochondrial and nuclear genomes. Genetic Resources and Crop Evolution. 2008;55:735-755. DOI: 10.1007/s10722-007-9281-y

13. Leino M.W., Boström E., Hagenblad J. Twentieth-century changes in the genetic composition of Swedish field pea metapopulations. Heredity. 2013;110:338-346. DOI: 10.1038/hdy.2012.93

14. Loridon K., McPhee K., Morin J., Dubreuil P., Pilet-Nayel M.L., Aubert G., Rameau C., Baranger A., Coyne C., Lejeune-Hènaut I., Burstin J. Microsatellite marker polymorphism and mapping in pea (Pisum sativum L.). Theoretical and Applied Genetics. 2005;111:1022-1031. DOI: 10.1007/s00122-005-0014-3

15. Manrique P., Hoshi M., Fasabi M., Nolasco O., Yori P., Calderón M., Gilman R.H., Kosek M.N., Vinetz J.M., Gamboa D. Assessment of an automated capillary system for Plasmodium vivax microsatellite genotyping. Malaria Journal. 2015;14:326. DOI: 10.1186/s12936-015-0842-9

16. Новикова Н.Е., Лаханов А.П., Амелин А.В. Физиологические изменения в растениях гороха в процессе длительной селекции на семенную продуктивность. Доклады ВАСХНИЛ. 1989;(9):16-19.

17. Синюшин А.А. Селекция растений в эпоху факториальной концепции наследственности. Зернобобовые и крупяные культуры. 2015;(4):27-36.

18. Sinjushin A.A., Konovalov F.A., Gostimskii S.A. Sym28, a gene controlling stem architecture and nodule number, is localized on linkage group V. Pisum Genetics. 2008;40:15-18.

19. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание) М.: ФГБНУ «Росинформагротех»; 2019.

20. Torres A.M., Weeden N.F., Martin A. Linkage among isozyme, RFLP and RAPD markers in Vicia faba. Theoretical and Applied Genetics. 1993;85:937-945. DOI: 10.1007/BF00215032

21. Зеленов А.Н. Комментарий к статье А.А. Синюшина «Селекция растений в эпоху факториальной концепции наследственности». Зернобобовые и крупяные культуры. 2015;(4):37-41.

22. Зеленов А.Н., Задорин А.М., Зеленов А.А. Первые результаты создания сортов гороха морфотипа хамелеон. Зернобобовые и крупяные культуры. 2018;(2):10-17.