Структурна організація мікросателітних локусів для генетичної характеристики фундука української селекції

  • А. М. Міщенко Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м Київ, вул. Акад. Заболотного, 150 https://orcid.org/0009-0003-1310-3703
  • І. О. Андрєєв Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м Київ, вул. Акад. Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-3706-8514
  • В. М. Мельник Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м Київ, вул. Акад. Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-0084-3142
  • В. A. Кунах Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м Київ, вул. Акад. Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-9418-3172
DOI: https://doi.org/10.7124/visnyk.utgis.23.1-2.1776
Ключові слова: фундук, Corylus, SSR-маркери, нуклеотидна послідовність

Анотація

Мета. Метою даної роботи було дослідження структурної організації дев’яти мікросателітних локусів, використаних для характеристики українських сортів фундука, на основі аналізу даних сиквенування ПЛР-продуктів та послідовностей з бази даних NCBI GenBank. Методи. ПЛР-ампліфікація зі специфічними праймерами, клонування і сиквенування ПЛР-продуктів, біоінформатичний аналіз. Результати. Проведено ампліфікацію чотирьох SSR-локусів з подальшим клонуванням і сиквенуванням отриманих ПЛР-продуктів, також пошук алельних варіантів дев’яти SSR-локусів для п’яти видів Corylus. Визначено структурну організацію повторюваних ділянок цих локусів та характер їхньої мінливості, проаналізовано частотний розподіл алельних варіантів. Більшість локусів має консервативну послідовність і містить прості тринуклеотидні повтори, кількість одиниць в яких зумовлює розмір відповідних варіантів. У складі трьох локусів знайдено комбіновані ди- та тринуклеотидні повтори або перервані повтори, і виявлено делеції та інсерції в окремих варіантах. Такі структурні особливості зумовлюють складний характер розподілу варіантів цих локусів за розміром. Висновки. Визначено структурну організацію дев’яти SSR-локусів, які пропонуються для ідентифікації українських сортів фундука. Виявлені структурні особливості слід враховувати при інтерпретації результатів ПЛР-аналізу цих локусів у сортів фундука.

Посилання

Akin M., Nyberg A., Postman J., Mehlenbacher S., Bassil N. V. A multiplexed microsatellite fingerprinting set for hazelnut cultivar identification. European Journal of Horticultural Science. 2016. Vol. 81(6). P. 327–338. doi: 10.17660/eJHS.2016/81.6.6.

Altschup S.F., Gish W., Miller W., Myers E.W., Lipman D.J. Basic Local Alignment Search Tool. J Mol Biol. 1990. Vol. 215(3). P. 403–410. doi: 10.1016/S0022-2836(05)80360-2.

Ananda G., Hile S.E., Breski A., Wang Y., Kelkar Y., Makova K.D., Eckert K.A. Microsatellite interruptions stabilize primate genomes and exist as population-specific single nucleotide polymorphisms within individual human genomes. PLOS Genetics. 2014. Vol. 10(7). P. 1–20. doi: 10.1371/journal.pgen.1004498.

Bhattarai G., Mehlenbacher S.A. In silico development & characterization of tri-nucleotide simple sequence repeat markers in hazelnut (Corylus avellana L.). PLoS ONE. 2017. Vol. 12(5). doi: 10.1371/journal.pone.0178061.

Botta R., Molnar T.J., Erdogan V., Valentini N., Torello Marinoni D., Mehlenbacher S.A. Hazelnut (Corylus spp.) breeding In: Advances in Plant Breeding Strategies: Nut and Beverage Crops. Cham, Springer International Publishing, 2019. pp. 157–219.

Bull L.N., Pabon-Pena C.R., Freimer N.B. Compound microsatellite repeats: Practical and theoretical features. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1999. Vol. 9. P. 830–838.

Buschiazzo E., Gemmell N.J. The rise, fall and renaissance of microsatellites in eukaryotic genomes. BioEssays. 2006. Vol. 28. P. 1040–1050. doi: 10.1002/bies.20470.

Eckert K.A., Hile S.E. Every microsatellite is different: Intrinsic DNA features dictate mutagenesis of common microsatellites present in the human genome. Molecular Carcinogenesis. 2009. Vol. 48. P. 379–388. doi: 10.1002/mc.20499.

Ellegren H. Microsatellite mutations in the germline: implications for evolutionary inference. Trends Genet. 2000. Vol. 16(12). P. 551–558.

Ershadi A., Toolir J.F. Evaluation of genetic diversity of Iranians populations of hazlnut (Corylus avellana L.) using SSR markers. Journal of Nuts. 2022. Vol. 13(4). P. 273–288. doi: 10.22034/jon.2022.1955752.1162.

Freixas-Coutin J.A., An S., Postman J., Bassil N. V., Yates B., Shukla M., Saxena P.K. Development of a reliable Corylus sp. reference database through the implementation of a DNA fingerprinting test. Planta. 2019. Vol. 249(6). P. 1863–1874. doi: 10.1007/s00425-019-03131-4.

Gökirmak T., Mehlenbacher S.A., Bassil N. V. Characterization of European hazelnut (Corylus avellana) cultivars using SSR markers. Genetic Resources and Crop Evolution. 2009. Vol. 56(2). P. 147–172. doi: 10.1007/s10722-008-9352-8.

Gürcan K., Mehlenbacher S.A., Köse M.A., Balık H.I. Population structure analysis of European hazelnut (Corylus avellana). Acta Horticulturae. 2018. Vol. 1226. P. 87–92. doi: 10.17660/ActaHortic.2018.1226.12.

Li Y.-C., Korol A.B., Fahima T., Nevo E. Microsatellites within genes: Structure, function, and evolution. Molecular Biology and Evolution. 2004. Vol. 21(6). P. 991–1007. doi: 10.1093/molbev/msh073.

Mishchenko A.M., Andreev I.O. Selection and optimization of the method for DNA isolation and purification from Corylus species for PCR analysis. Faktori eksperimental’noi evolucii organizmiv. 2023. Vol. 32(1). P. 53–58. doi: 10.7124/FEEO.v32.1535.

Mishchenko A.M., Andreev I.O., Hryshchenko N. V., Kravchenko S.A., Kunakh V.A. Assessment of the informativeness of SSR markers for the identification and differentiation of Ukrainian hazelnut varieties. Cytology and Genetics. 2026. Vol. 60(2). P. in press.

Öztürk S.C., Göktay M., Allmer J., Doğanlar S., Frary A. Development of simple sequence repeat markers in hazelnut (Corylus avellana L.) by next-generation sequencing and discrimination of Turkish hazelnut cultivars. Plant Molecular Biology Reporter. 2018. Vol. 36(5–6). P. 800–811. doi: 10.1007/s11105-018-1120-0.

Sambrook J., Fritsch E.R., Maniatis T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2nd ed. Ed. Cold Spring Harbor, NY, Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1989.

Tanhuanpää P., Heinonen M., Bitz L., Rokka V.M. Genetic diversity and structure in the northern populations of European hazelnut (Corylus avellana L.). Genome. 2019. Vol. 62(8). P. 537–548. doi: 10.1139/gen-2018-0193.