en   ru   uk  
 
 
Физиология растений и генетика 2019, том 51, № 6, 529-540, doi: https://doi.org/10.15407/frg2019.06.529

Применение SSR маркеров для оценки полиморфизма кукурузы (Zea mays L.) в экспертизе на отличие, однородность, стабильность

Присяжнюк Л.М., Черний С.А., Таганцова М.М., Ткачик С.А.

  • Украинский институт экспертизы сортов растений, Киев

Представлены результаты исследований линий кукурузы по SSR и морфологическим маркерам. Определен полиморфизм исследованных линий кукурузы по 8 SSR маркерам: phi064, umc1448, umc1792, bnlg1782, bnlg1129, phi084, phi015, phi083. Согласно полученным по результатам полимеразной цепной реакции (ПЦР) аллелям, рассчитаны их частоты и индекс полиморфности локуса (PIC). В исследованных линиях идентифицировано от 2 до 9 аллелей в соответствии с использованными маркерами. Частоты идентифицированных аллелей составляли 0,01—0,72. Наиболее полиморфным оказался маркер umc1448 (PIC 0,83), наименее полиморфным — phi015 (PIC 0,46). Высокий PIC имели маркеры phi064 и bnlg1782. Установлено наличие уникальных для исследованных линий аллелей по маркерам umc1448 — аллель 132 пн, по маркеру bnlg1782 — аллели 240 и 242 пн. По результатам кластерного анализа на основе степени проявления морфологических признаков определены различия между 91 линией. Одинаковыми по 36 признакам оказались пары линий с различным типом цитоплазмы (фертильная линия и ее стерильный аналог). Генетические дистанции, рассчитанные в соответствии с наличием/отсутствием идентифицированных аллелей, позволили выявить 88 отличных линий. Установлено, что одна пара линий — фертильная линия и ее стерильный аналог — не имеют различий по двум исследованным маркерным системам, кроме типа цитоплазмы, который определяется по наличию пыльцы в полевых условиях. Это значит, что необходимо привлекать как минимум еще один SSR маркер для определения различий в данной выборке линий. Линии, которые оказались одинаковыми по SSR маркерам, отличаются по морфологическим признакам, что указывает на эффектив­ность комплексного подхода к определению различия линий в процессе квалификационной экспертизы на отличие, однородность и стабильность (ООС).

Ключевые слова: Zea mays L., SSR маркеры, генетические дистанции, отличие линий

Физиология растений и генетика
2019, том 51, № 6, 529-540

Полный текст и дополнительные материалы

В свободном доступе: PDF  

Цитированная литература

1. State register of plant varieties suitable for distribution in Ukraine. URL: https:// sops.gov.ua/reestr-sortiv-roslin (01.10.2019)

2. Drozdov, V.I. (2010). Manual for using the Statistica 6.0. Kursk: Izdatelstvo YuZGU [in Russian].

3. Ermantraut, E.R., Prysiazhniuk, O.I. & Shevchenko, I.L. (2007). Statistical analysis of agronomic study data in the software suite Statistica 6.0. Kyiv: PolihrafKonsaltynh [in Ukrainian].

4. Tkachik, S.O. (Ed.) (2015). Methods of examination of plant varieties of cereals, cereals and legumes for suitability for distribution in Ukraine Vinnytsia: FOP Korzun D. Yu. [in Ukrainian].

5. Syvolap, Yu.M., Kalendar, R.N. & Verbytskaia, T.H. (1998). The use of PCR analysis in genetic selection studies. Kiev: Ahrarna nauka [in Russian].

6. Babu, R., Nair, S.K., Kumar, A., Venkatesh, S., Sekhar, J.C., Singh, N.N. & Gupta, H.S. (2005). Two-generation marker-aided backcrossing for rapid conversion of normal maize lines to quality protein maize (QPM). Theoretical and Applied Genetics, No. 5, pp. 888-897. https://doi.org/10.1007/s00122-005-0011-6

7. Everitt, B.S., Landau, S., Leese, M. & Stahl, D. (2011). Cluster analysis (5th ed.). Chichester: Wiley. https://doi.org/10.1002/9780470977811

8. Greveniotis, V.A., Giourieva, V.S., Bouloumpasi, E.C., Sioki, E.J. & Mitlianga, P.G. (2018). Morpho-physiological Characteristics and Molecular Markers of Maize Crosses Under Multi-location Evaluation. Journal of Agricultural Science, No. 11. http:// doi.org/10.5539/jas.v10n11p79 https://doi.org/10.5539/jas.v10n11p79

9. Guidelines for the conduct of tests for distinctness, uniformity and stability. Mays. URL: https://www.upov.int/edocs/tgdocs/en/tg002.pdf (01.10.2019)

10. Gunjaca, J., Buhinicek, I., Jukic, M., Sarcevic, H., Vragolovic, A., Kozic, Z. & Pejic, I. (2008). Discriminating maize inbred lines using molecular and DUS data. Euphytica, No. 1-2, pp. 165-172. https://doi.org/10.1007/s10681-007-9518-z

11. Gurung, D., George, M. & Dela Cruz, Q. (2010). Analysis of genetic diversity within Nepalese maize populations using SSR markers. Nepal J. Sci. Technol., No. 11, pp. 1-8. https://doi.org/10.3126/njst.v11i0.4082

12. Hossain, F., Muthusamy, V., Pandey, N., Vishwakarma, A.K., Baveja, A., Zunja- re, R.U. & Gupta, H.S. (2018). Marker-assisted introgression of opaque2 allele for rapid conversion of elite hybrids into quality protein maize. Journal of Genetics, No. 1, pp. 287-298. https://doi.org/10.1007/s12041-018-0914-z

13. International Rules for Seed Testing 2019. URL: https://www.seedtest.org/en/international-rules-for-seed-testing-_content--1-1083.html (01.10.2019) https://doi.org/10.15258/istarules.2019.10

14. Liu, X., Zhang, Y., Zheng, Z., Li, Z., He, C., Liu, D. & Tan, Z. (2010). QTL Mapping for Controlling Days to Pollen Shed under Different Nitrogen Regimes in Maize. Proceeding of 2010 4th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering. https://doi.org/10.1109/ICBBE.2010.5518247

15. Liu, Z., Peter, S.O., Long, M., Weingartner, U., Stamp, P. & Kaeser, O. (2002). A PCR assay for rapid discrimination of sterile cytoplasm types in maize. Crop science, No. 2, pp. 566-569. https://doi.org/10.2135/cropsci2002.0566

16. Lu, H. & Bernardo, R. (2001). Molecular marker diversity among current and historical maize inbreds Theoretical and Applied Genetics, No. 4, pp. 613-617. https://doi.org/10.1007/PL00002917

17. Molecular biomarker analysis - SSR analysis of maize (E) : ISO/TR 17623:2015. Geneva, 2015.

18. Nagy, E., Timar, I., Hegyi, Z., Spitko, T. & Marton, L. C. (2009). SSR markers as tools in maize breeding for high starch content. Maydica, No. 2, p. 253. http:// doi.org/10.3389/fpls.2016.00223

19. Namorato, H., Miranda, G.V., de Souza, L.V., Oliveira, L.R., DeLima, R.O. & Eder E. (2009). Comparing Biplot Multivariate Analyses with Eberhartand Russell' method for genotype x environmentinteraction Crop. Breeding and Applied Biotechnology, No. 9, pp. 299-307. https://doi.org/10.12702/1984-7033.v09n04a03

20. TGP/15 Guidance on the Use of Biochemical and Molecular Markers in the Examination of Distinctness, Uniformity and Stability (DUS). URL: https:// www.upov.int/edocs/tgpdocs/en/tgp_15.pdf (01.10.2019)

21. Yadav, V. K. & Singh, I. S. (2010). Comparative evaluation of maize inbred lines (Zea mays L.) according to DUS testing using morphological, physiological and molecular markers. Agricultural Sciences, No. 3, p. 131. https://doi.org/10.4236/as.2010.13016