ВИКОРИСТАННЯ RAPD-АНАЛІЗУ ДЛЯ ВИВЧЕННЯ ГЕНЕТИЧНОГО ПОЛІМОРФІЗМУ СОРТІВ ЛЬОНУ УКРАЇНСЬКОЇ ТА ЗАРУБІЖНОЇ СЕЛЕКЦІЇ

Ключові слова: льон, зразок, ДНК, полімеразна ланцюгова реакція, праймер, локус, кластер

Анотація

Льон є однією з найдавніших та найважливіших прядивних культур у світі. Вперше виявлений на півдні Іспанії, він розпочав свій селекційний рух, який триває і сьогодні. У наші часи селекція льону досягла значних результатів у підвищенні вмісту волокна у стеблах рослин, насіннєвої продуктивності, якісного складу олії, стійкості до основних хвороб та шкідників, таких як фузаріоз та антракноз. Льон відзначається високоякісною волокнистою та насіннєвою продукцією, що використовується для виготовлення різноманітних тканин та олії харчового та технічного напрямку. Лляна тканина характеризується високою міцністю та гіпоалергенністю, а олія містить у своєму складі незамінні поліненасичені кислоти. Сьогодні генетичні колекції льону, що зберігаються та використовуються науково-дослідними і навчальними установами, складають десятки тисяч екземплярів. Така кількість зразків, теоретично, дозволяє отримати різноманітний вихідний матеріал для успішної селекції, але разом з тим спостерігається і тенденція до генетичного збідніння виду через інтенсивний селекційний вплив. Ведення селекційного процесу з культурою льону завжди спирається на оцінку морфологічних показників величезної маси рослинного матеріалу з його щорічною польовою оцінкою. Така практика значно уповільнює створення нових сортів. Натомість, використання у селекційному процесі з культурою льону інструментів, здатних працювати зі спадковою основою організму напряму, значно прискорює процес створення нового матеріалу, робить його більш точним через ідентифікацію та добір цільових генів. Мета даної статті полягає в ідентифікації зразків льону Національної колекції з використанням випадково підібраних декамерних RAPD-праймерів (random аfmplified of polymorphic DNA). У роботі використовували зразки льону різного еколого-географічного походження. Полімеразну ланцюгову реакцію проводили з використанням двох декамерних праймерів Ver_1 AATCGGGCTG та Ver_2 GTTGCGATCC. У результаті досліджень було виявлено 55 локусів (25 та 30 відповідно до кожного праймера), що свідчать про результативність ампліфікації. Ступінь поліморфізму отриманих локусів склав від 57 до 78%. Також було встановлено, що генетично більш спорідненими зразками льону є українські; європейські зразки закономірно мають більш тісні генетичні зразки.

Посилання

1. Ahmed, M. Z.S. Masoud, I. M. & Zedan, S. Z.A. (2019). Molecular Characterization and Genetic Relationships of Cultivated Flax (Linum usitatissimum L.) Genotypes Using ISSR Markers. Middle East Journal of Agriculture Research, 8(3), 898–908.
2. Amarnath, K., Babu, K. J. & Kumar, M. V. S. (2021). Selection of optimal Flax Fiber Reinforced Components for Experimental Investigation by using TOPSIS method. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1057, 1–8. doi: 10.1088/1757-899X/1057/1/012055
3. Bayrak, A., Kiralan, M., Ipek, A., Arslan, N., Cosge, B., & Khawar, K.M. (2010). Fatty Acid Compositions of Linseed (Linum Usitatissimum L.) Genotypes of Different Origin Cultivated in Turkey. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 24(2), 1836–1842. doi: 10.2478/V10133-010-0034-2
4. Chandrawati, D., Singh, N., Kumar, R., Kumar, S., Ranade, S. A., & Yadav, H. K. (2017). Agro-Morphological Traits and Microsatellite Markers Based Genetic Diversity in Indian Genotypes of Linseed (Linum usitatissimum L.). Journal of Agriculture Science Technology, 19, 707–718.
5. Cullis, C. A. (2005). Mechanisms and Control of Rapid Genomic Changes in Flax. Annals of Botany, 95, 201–206. doi:10.1093/aob/mci013
6. Didora, V. H., Malynovskyi, A. S., Derecha, O. A., Rybak, M. F., Derebon, I. Iu., & Viuntsov, S. M. (2008). Lonarstvo [Flax growing]. Zhytomyr: Vyd-vo DVNZ Zhytomyrskyi natsionalnyi ahroekolohichnyi universytet, 488 (in Ukrainian).
7. Doaa, M. I., AL-Sadek, A., Maysa, S., Marwa, G. M. & Morsi, A. A. N. (2022). Genetic Diversity Assessment of some Flax Genotypes Using Morphological and Molecular Markers. Direct Research Journal of Agriculture and Food Science, 10, 289–299. doi: 10.26765/DRJAFS16499643
8. Dorota, H. M., Voloshchuk, O. P. & Shuvar, A. M. (2020). Otsinka selektsiinoho materialu lonu za osnovnymy hospodarsko tsinnymy pokaznykamy v umovakh zakhidnoho rehionu [Evaluation of flax breeding material according to the main economic indicators in the conditions of the western region]. Peredhirne ta hirske zemlerobstvo i tvarynnytstvo, 68(2), 67–80. (in Ukrainian). doi: 10.32636/01308521.2020-(68)-2-5
9. El-Nasr, A., Hassanein, M.S., Ottai, M.E.S. & Al-Kordy, M.A. (2014). Genetic Diversity Among Five Romanian Linseed Varieties Under Egyptian Conditions. Middle East Journal of Applied Sciences, 4(1), 114–121.
10. El Sayed, A. A., Ezzat, S. M., Mostafa, S. H., Zedan, S. Z., Abdel-Sattar, E., & El Tanbouly, N. (2021). Inter Simple Sequence Repeat Analysis of Genetic Diversity and Relationship in Four Egyptian Flaxseed Genotypes. Pharmacognosy Research, 10(2), 166–172. doi: 10.4103/pr.pr_126_17
11. Fadel, A. A., Abdulhamed, Z. A. & Yousif, S. A. (2022). RAPD Technique to Determine the Genetic Divergence of Barley Genotypes. Earth and Environmental Science, 1060, 1–12. doi: 10.1088/1755-1315/1060/1/012123
12. Fu, Y.-Bi., Peterson, G., Diederichsen, A. & Richards, K.W. (2002). RAPD analysis of genetic relationships of seven flax species in the genus Linum L. Genetic Resources and Crop Evolution, 49, 253–259.
13. Fu, Y.-Bi., Rowland, G. G., Duguid, S. D. & Richards, K. W. (2003). RAPD analysis of 54 North American flax cultivars. Crop Science, 43, 1510–1515. doi: 10.2135/cropsci2003.1510
14. Guo, D., Jiang, H., Yan, W., Yang, L., Ye, J., Wang, Y., Yan, Q., Chen, J., Gao, Y., Duan, L., Liu H. & Xie, L. (2020). Resequencing 200 Flax Cultivated Accessions Identifies Candidate Genes Related to Seed Size and Weight and Reveals Signatures of Artificial Selection. Frontiers in Plant Science, 1(10), 1–15. doi: 10.3389/fpls.2019.01682.
15. Heller, K., Аndruszewska, A. & Wielgusz, K. (2010). The Cultivation of Linseed by Ecological Methods. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 55(3), 112–116.
16. Heller, K. & Wielgusz, K. (2011). Yields of Linseed Cultivar Bukoz in Organic and Conventional Farming. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 56(3), 138–142.
17. Hoque, A., Fiedler, J. D. & Rahman M. (2020). Genetic diversity analysis of a flax (Linum usitatissimum L.) global collection. BMC Collection, 21(557), 1–13. doi: 10.1186/s12864-020-06922-2
18. Ijaz, A., Shahbaz, A., Ullah, I., Ali, S., Shaheen, T., ur-Rehman, M., & Ijaz, U., S. (2013). Molecular Characterization of Linseed Germplasm Using RAPD DNA Fingerprinting Markers. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Science, 13(9), 1266–1274. doi: 10.5829/idosi.aejaes.2013.13.09.11038
19. Kryvosheieva, L.M. (2017). Vykhidnyi material lonu-dovhuntsia v selektsii na yakist volokna [The source material of long flax in selection for fiber quality]. Lubiani ta tekhnichni kultury, 5, 114–119 (in Ukrainian).
20. Kryvosheieva, L.M. & Lohinov, M.I. (2008). Henetychni resursy roslyn lonu instytutu lubianykh kultur UAAN [Genetic resources of flax plants of the Institute of Bast Crops of the Ukrainian Academy of Sciences]. Faktory eksperymentalnoi evoliutsii orhanizmiv, 5, 68–72 (in Ukrainian).
21. Lohinov, M.I., Rosnovskyi, M.H. & Lohinov, A.M. (2014). Selektsiia lonu-dovhuntsia: istorychni aspekty rozvytku. [Breeding of long-growing flax: historical aspects of development]. Faktory eksperymentalnoi evoliutsii orhanizmiv, 14, 236–240 (in Ukrainian).
22. Nagabhushanam, B., Mir, M. I., Nagaraju, M. Sujatha, E., Devi, B. R. & Kumar, B. K. (2021). Genetic diversity analysis of Linseed (Linum usitatissimum L.) accessions using RAPD Markers. Emirates Journal of Food and Agriculture, 33(7), 589–599. doi: 10.9755/ejfa.2021.v33.i7.2736
23. Nôžková, J., Remeselníková, K. & Bjelková, M. (2014). Characterization and evaluation of flax seeds (Linum usitatissimum L.) on selected genotypes. Journal of Central European Agriculture, 15(1), 193–207. doi: 10.5513/JCEA01/15.1.1434
24. Pendleton, R. L., Kitchen, S. C., Mudge, J. & McArthurt, F. D. (2008). Origin Of the Flax Cultivar 'Appar' And Its Position Within the Linum Perenne Complex. International Journal of Plant Sciences, 169(3), 445–453. doi: 10.1086/526464
25. Soto-Cerda, B.J., Diederichsen, Axel., Ragupathy, R. & Cloutier, S. (2013). Genetic characterization of a core collection of flax (Linum usitatissimum L.) suitable for association mapping studies and evidence of divergent selection between fiber and linseed types. BioMedCentral Plant Biology, 13(78), 1–15.
26. Upadhyay, S., Mehta, N. & Tiwari, A. K. (2019). Assessment of Variability among Flax Type Linseed Genotypes (Linum usitatissimum L.) of Chhattisgarh Plains. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 8(6), 2633–2637. doi: 10.20546/ijcmas.2019.806.316
27. Wu, G., Yu, Y., Yuan, H., Wu, J., Liu, Y., Chen, S., Cheng, L., Kang, Q., Huang, W., Xie, D., Yao, Y., Song, X., Zhang, L., Guang, F. & Heller, K. (2015). Advances in Molecular Techniques Used Flax Research in China. Molecular Biology: Open Access, 4(4), 1–4. doi: 10.4172/2168-9547.1000146
28. Xie, D., Dai, Z., Yan, Z., Tang, Q., Sun, J., Yang, X., Song, X., Lu, Y., Zhao, D., Zhang, L., & Su, J. (2018). Genomic variations and association study of agronomic traits in flax. BMC Genomics, 19(512), 1–12. doi: 10.1186/s12864-018-4899-z
29. Yotka, O. Yu., Chuchvaha, V. I. & Kryvosheieva, L. M. (2017). Oznakova kolektsiia lonu za stiikistiu do fuzariozu ta antraknozu – dzherelo vykhidnoho materialu dlia selektsii [A characteristic collection of flax for resistance to fusarium and anthracnose – a source of raw material for selection]. Henetychni resursy roslyn, 20, 73–84 (in Ukrainian).
30. You, F. M., Duguid, S. D., Lam, I., Cloutier, S., Rashid, K. Y. & Booker, H. M. (2016). Pedigrees and genetic base of flax cultivars registered in Canada. Canadian Journal of Plant Science, 96(5), 837–852. doi: 10.1139/cjps-2015-0337
Опубліковано
2023-09-13
Як цитувати
Верещагін, І. В., Кандиба, Н. М., Собран, І. В., & Оничко, Т. О. (2023). ВИКОРИСТАННЯ RAPD-АНАЛІЗУ ДЛЯ ВИВЧЕННЯ ГЕНЕТИЧНОГО ПОЛІМОРФІЗМУ СОРТІВ ЛЬОНУ УКРАЇНСЬКОЇ ТА ЗАРУБІЖНОЇ СЕЛЕКЦІЇ. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: Агрономія і біологія, 52(2), 20-27. https://doi.org/10.32782/agrobio.2023.2.3