МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАЗМНОЖЕННЫХ IN VITRO КЛОНОВ POPULUS ALBA L. И POPULUS TREMULA L. С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ МАРКЕРОВ

Т.А. Гродецкая, О.Ю. Баранов, С.Г. Ржевский, Т.П. Федулова, Е.А. Шабанова, А.В. Константинов, О.С. Машкина

Скачать

№ 3 (43)

Экология

Аннотация: 

Одним из способов повышения продуктивности и биологической устойчивости лесных насаждений является использование посадочного материала лесных деревьев с улучшенными наследственными характеристиками, что требует принятия мер по развитию и совершенствованию селекционной базы с использованием современных подходов и методов генетики и биотехнологии. Была проведена молекулярно-генетическая оценка растений клонов осины (Populus tremula L.) и тополя белого (Populus alba L.) из длительно сохраняемой коллекции in vitro (до 24 лет), посаженных в теплице и полевых условиях (питомник). В качестве ДНК-маркеров использовали SSR-локусы серии PTR (PTR5, PTR7, PTR8, PTR12, PTR14). Оценка плоидности клонов проводилась на основании диагноза эффекта «потери гетерозиготности» (LOH). Анализ 5 микросателлитных локусов образцов показал их высокую внутриклональную генотипическую стабильность и однородность in vitro и ex vitro. Впервые представлены данные по результатам сравнительного определения плоидности с помощью кариологического и микросателлитного анализа. По результатам проведенного SSR-анализа можно сделать вывод о стабильности структуры молекулярных маркеров среди образцов одного клона, находящихся в длительном культивировании. Соотношение представленности (дозы) электрофоретических вариантов ПЦР-продуктов служит косвенным признаком определения плоидности, но для его достоверной оценки необходимо изучить количество локусов, в три раза превышающих основной набор хромосом. В выборке также необходима информация о коэффициенте амплификации исследуемых маркеров. Таким образом, для достоверной оценки внутриклоновой однородности различных образцов, развития представления о формировании генотипов клонов и определения их плоидности необходимо использовать как хромосомный, так и микросателлитный анализ.

 

Ключевые слова: 

Populus alba L., Populus tremula L., культивирование in vitro, микросателлитный анализ, генетическая паспортизация, плоидность

 

Для цитирования: 

Молекулярно-генетический анализ размноженных in vitro клонов Populus alba L. и Populus tremula L. с использованием микросателлитных маркеров / Т. А. Гродецкая, О. Ю. Баранов, С. Г. Ржевский, Т. П. Федулова, Е. А. Шабанова, А. В. Константинов, О. С. Машкина // Лесотехнический журнал. – 2021. – Т. 11. – № 3 (43). – С. 16–30. – Библиогр.: с. 27–28 (27 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2021.3/2.

Литература: 
  1. Alía L, Lüttschwager D, Ewald D. Investigation of gas exchange and biometric parameters in isogenic lines of poplar differing in ploidy. Silvae Genetica. 2015; 64(1-6): 46-59. DOI:10.1515/sg-2015-0004.
  2. Jansons Ā., Zeps M., Rieksts–Riekstiņš J., Matisons R., Krišāns O. Height increment of hybrid aspen Populus tremuloides x P. tremula as a function of weather conditions in central part of Latvia. Silva Fennica. 2014; 48(5). DOI:10.14214/sf.1124.
  3. Johansson T. Biomass production of hybrid aspen growing on former farm land in Sweden. Journal of Forestry Research. 2012; 24(2): 237-246. DOI:10.1007/s11676-012-0305-x.
  4. Kaeppler S., Kaeppler H., Rhee Y. Epigenetic aspects of somaclonal variation in plants. . 2000: 59-68. DOI: 10.1007/978-94-011-4183-3_4.
  5. Mashkina O. S. The formation of unreduced pollen in Populus exposed to high temperatures and chemical mutagens. Cytogenetic studies of forest trees and shrub species. Zagreb. 1997: 241-252.
  6. Mason A. SSR Genotyping. . 2014: 77-89. DOI: 10.1007/978-1-4939-1966-6_6.
  7. Miguel C., Marum L. An epigenetic view of plant cells cultured in vitro: somaclonal variation and beyond. . 2011; 62(11): 3713-3725. DOI:10.1093/jxb/err155.
  8. Politov D., Belokon Y., Shatokhina A. (et al.) Molecular identification and karyological analysis of a rampant aspen Populus tremula L. (Salicaceae) Clone. Int J Plant Genomics. 2017; 2017: 1-8. DOI:10.1155/2017/5636314.
  9. Rahman M., Dayanandan S., Rajora O. Microsatellite DNA markers in Populus tremuloides. . 2000; 43(2): 293-297. DOI: 10.1139/g99-134.
  10. Rahman М., Rajora О. Microsatellite DNA somaclonal variation in micropropagated trembling aspen (Populus tremuloides). Plant Cell Rep. 2001; 20(6): 531-536. DOI: 10.1007/s002990100365.
  11. Sabatti M., Fabbrini F., Harfouche A. (et al.) Evaluation of biomass production potential and heating value of hybrid poplar genotypes in a short-rotation culture in Italy. Industrial Crops and Products. 2014; 61: 62-73. DOI: 10.1016/j.indcrop.2014.06.043.
  12. Orlović S., Galović V., Zorić M. (et al.) Evaluation of interspecific DNA variability in poplars using AFLP and SSR markers. African Journal of Biotechnology. 2009; 8(20): 1-10. URL: https://www.ajol.info/index.php/ajb/article/view/65955.
  13. Tuskan G., DiFazio S., Jansson S. (et al.) The genome of black cottonwood, Populus trichocarpa (Torr. & Gray). Science. 2006; 313(5793): 1596-1604. DOI:10.1126/science.1128691.
  14. Wang Q., Wang L. An evolutionary view of plant tissue culture: somaclonal variation and selection. . 2012; 31(9): 1535-1547. DOI: 10.1007/s00299-012-1281-5.
  15. Yang S., Lu L., Ni Y. Cloned poplar as a new fibre resource for the Chinese pulp and paper industry. Pulp and Paper Canada. 2006; 107(2): 34-37.
  16. Баранов О. Ю., Балюцкас В. Использование молекулярно-генетических маркеров для анализа плоидности осины и березы. Проблемы лесоведения и лесоводства. 2009;69: 689-696.
  17. Bakri A. M. A review on somaclonal variation of Theobroma cacao L. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing. 2019; 293: 012005. DOI:10.1088/1755-1315/293/1/012005.
  18. Матвеева Т. В., Павлова О. А., Богомаз Д. И. (и др.) Молекулярные маркеры для видоидентификации и филогенетики растений. Экологическая генетика. 2011;9(1): 32-43.
  19. Выращивание посадочного материала тополя белого (Populus alba L.) на основе коллекции in vitro и оценка его себестоимости / О. С. Машкина, Т. М. Табацкая, С. С. Морковина [и др.] // Лесотехнический журнал. – 2016. – Т. 6. № 1. – С. 28–44. DOI: 10.12737/18725.
  20. Машкина О. С., Табацкая Т. М., Стародубцева Л. М. Длительное микрочеренкование для массового клонального размножения карельской березы и тополя. Физиология растений.
  21. Машкина О. С., Федулова Т. П., Табацкая Т. М. (и др.) Молекулярно-генетическая и цитогенетическая оценка перспективных гибридов и размноженных in vitro клонов тополя и осины. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2016;2: 60-69.
  22. Русина Л. М., Русин Н. С., Горевалова С. Ю. Перспективные клоны и гибриды осины для создания плантационных насаждений. Достижения и проблемы лесной генетики и селекции. 2010: 225-228.
  23. Рябушкина Н. А., Омашева М. Е., Галиакпаров Н. Н. Специфика выделения ДНК из растительных объектов. Eurasian Journal of Applied Biotechnology. 2012;2: 9-26.
  24. Шамина З. Б. Особенности генетической изменчивости соматических клеток растений. Биотехнология. 1987; 3(3): 361.