Ідентифікація аллелів самонесумісності у сортів черешні (Prunus avium L.) української селекції
Анотація
Мета. Українськими селекціонерами створено велику кількість сортів черешні, які все ще за лишаються майже недослідженими на молекулярно-генетичному рівні. Метою роботи було провести ідентифікацію алелів самонесумісності (S-алелів) в українських сортів і форм черешні та з’ясувати їх приналежність до груп перехресної несумісності. Методи. Для генетичного профілювання сортів черешні було застосовано ПЛР із виродженими праймерами до першого та другого інтронів гена S-РНКази та до єдиного інтрону гена SFB. Електрофоретичний аналіз ПЛР-продуктів другого інтрону S-РНКази проводили в агарозному гелі, а детекцію флуоресцентно мічених фрагментів ДНК першого інтрону S-РНКази та інтрону SFB — на генетичному аналізаторі. Результати. Ідентифіковано S-алелі у 25 сортів черешні української селекції та десяти культивованих форм (ландрас). Оцінено частоти зустрічальності S-алелів та розподіл сортів та ландрас по групах перехресної несумісності, що може бути використано в селекційній роботі та при плануванні промислових насаджень. Висновки. У досліджуваній вибірці виявлено 12 різних S-алелів та 79 S-гаплотипів. Алелі S1, S3, S4, S5, S6 та S9 є найбільш поширеними серед українських сортів і форм черешні. Високі частоти зустрічальності алелів S5 та особливо S9 характерні для українських сортів і відрізняють їх від інших європейських. XXXVII (S5S9) група перехресної несумісності є найчисленнішою серед українських сортів черешні.
Ключові слова: українські сорти черешні, S-локус, S-генотипи, перехресна несумісність, Prunus avium.
Посилання
Sansavini S., Lugli S. Sweet cherry breeding programs in Europe and Asia. Acta Hortic. 2008. Vol. 795. P. 41–58. doi: 10.17660/ActaHortic.2008.795.1
FAOSTAT database collections. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome. URL: http://faostat3.fao.org/
Komarova N. Y., Grimm G. W., Hemleben V., Volkov R. A. Molecular evolution of 35S rDNA and taxonomic status of Lycopersicon within Solanum sect. Petota. Plant Syst. Evol. 2008. Vol. 276(1–2). P. 59–71. doi: 10.1007/s00606-008-0091-2
Laidò G., Mangini G., Taranto F., Gadaleta A., Blanco A., Cattivelli L., De Vita P. Genetic diversity and population structure of tetraploid wheats (Triticum turgidum L.) estimated by SSR, DArT and pedigree data. Plos One. 2013. Vol. 8(6). P. 1–17. doi: 10.1371/journal.pone.0067280
Boucheffa S., Miazzi M. M., di Rienzo V., Mangini G., Fanelli V., Tamendjari A., Montemurro C. The coexistence of oleaster and traditional varieties affects genetic diversity and population structure in Algerian olive (Olea europaea) germplasm. Genet. Resour. Crop Evol. 2017. Vol. 64(2). P. 379–390. doi: 10.1007/s10722-016-0365-4
Guarino C., Santoro S., De Simone L., Cipriani G. Prunus avium: nuclear DNA study in wild populations and sweet cherry cultivars. Genome. 2009. Vol. 52(4). P. 320–337. doi: 10.1139/g09-007
Ivanovych Ya. I., Udovychenko K. M., Bublyk M. O., Volkov R. A. ISSR-PCR fingerprinting of Ukrainian sweet cherry (Prunus avium L.) cultivars. Cytology and Genetics. 2017. Vol. 51(1). P. 40–47. doi: 10.3103/S0095452717010066
Ivanovych Ya., Volkov R. Genetic relatedness of sweet cherry (Prunus avium L.) cultivars from Ukraine determined by microsatellite markers. J. Hortic. Sci. Biotechnol. 2017. P. 1–9. doi: 10.1080/14620316.2017.1342568
Cai L., Voorrips R. E., van de Weg E., Peace C., Iezzoni A. Genetic structure of a QTL hotspot on chromosome 2 in sweet cherry indicates positive selection for favorable haplotypes. Mol. Breed. 2017. Vol. 37. P. 1–10. doi: 10.1007/s11032-017-0689-6
Biscarini F., Nazzicari N., Bink M., Arús P., Aranzana M. J., Verde I., Rossini, L. Genome enabled predictions for fruit weight and quality from repeated records in European peach progenies. BMC Genomics. 2017. Vol. 18(1). P. 1–15. doi: 10.1186/s12864-017-3781-8
Ivanovych Ya., Volkov R. Allelic status of PavCNR12 gene in Ukrainian sweet cherry (Prunus avium L.) cultivars. Bul. Vavilov Soc. Geneticists and Breeders of Ukraine. Vol. 15(1). P. 40–46.
Szikriszt B., Doğan A., Ercisli S., Akcay M. E., Hegedűs A., Halász J. Molecular typing of the self-incompatibility locus of Turkish sweet cherry genotypes reflects phylogenetic relationships among cherries and other Prunus species. Tree Genet. Genomes. 2012. Vol. 9(1). P. 155–165. doi: 10.1007/s11295-012-0543-2
Schuster M. Incompatible (S-) genotypes of sweet cherry cultivars (Prunus avium L.). Sci. Hortic. 2012. Vol. 148. P. 59–73. doi: 10.1016/j.scienta.2012.09.012
Cachi A. M., Wünsch A. Characterization and mapping of non-S gametophytic self-compatibility in sweet cherry (Prunus avium L.). J. Exp. Bot. 2011. Vol. 62(6). P. 1847–1856. doi: 10.1093/jxb/erq374
Ikeda K., Watari A., Ushijima K. Molecular markers for the self-compatible S4´-haplotype, a pollen-part mutant in sweet cherry (Prunus avium L.). J. Amer. Soc. Hort. Sci. 2004. Vol. 129(5). P. 724–728.
De Cuyper B., Sonneveld T., Tobutt K. R. Determining self-incompatibility genotypes in Belgian wild cherries. Mol. Ecol. 2005. Vol. 14(4). P. 945–955. doi: 10.1111/j.1365-294X.2005.02460.x
Cabrera A., Rosyara U. R., De Franceschi P., Sebolt A., Sooriyapathirana S. S., Dirlewanger E., van der Knaap E. Rosaceae conserved orthologous sequences marker polymorphism in sweet cherry germplasm and construction of a SNP-based map. Tree Genet. Genomes. 2012. Vol. 8(2). P. 237–247. doi: 10.1007/s11295-011-0436-9
Cachi A. M., Wunsch A., Vilanova A., Guardia M., Ciordia M., Aleta N. S-locus diversity and crosscompatibility of wild Prunus avium for timber breeding. Plant Breed. 2017. Vol. 136(1). P. 126–131. doi: 10.1111/pbr.12450
Marchese A., Giovannini D., Leone A., Mafrica R., Palasciano M., Cantini C., Marra F. P. S-genotype identification, genetic diversity and structure analysis of Italian sweet cherry germplasm. Tree Genet. Genomes. 2017. Vol. 13(5). P. 93. doi: 10.1007/s11295-017-1176-2
Sonneveld T., Tobutt K. R., Robbins T. P. Allelespecific PCR detection of sweet cherry self-incompatibility (S) alleles S1 to S16 using consensus and allele-specific primers. Theor. Appl. Genet. 2003. Vol. 107(6). P. 1059–1070. doi: 10.1007/s00122-003-1274-4
Hegedűs A., Taller D., Papp N., Szikriszt B., Ercisli S., Halász J., Stefanovits-Bányai É. Fruit antioxidant capacity and self-incompatibility genotype of Ukrainian sweet cherry (Prunus avium L.) cultivars highlight their breeding prospects. Euphytica. 2013. Vol. 191(1). P. 153–164. doi: 10.1007/s10681-013-0919-x
Sharma K., Cachi A. M., Sedlák P., Skřivanová A., Wünsch A. S-genotyping of 25 sweet cherry (Prunus avium L.) cultivars from the Czech Republic. J. Hortic. Sci. Biotechnol. 2016. Vol. 91(2). P. 117–121. doi: 10.1080/14620316.2015.1110997
Lisek A., Rozpara E., Głowacka A., Kucharska D., Zawadzka M. Identification of S-genotypes of sweet cherry cultivars from central and Eastern Europe. Hort. Sci. 2015. Vol. 42(1). P. 13–21. doi: 10.17221/103/2014-HORTSCI
Lytovchenko O. M., Pavliuk V. V., Omelchenko I. K. The best varieties of fruit, berry and nut crops of Ukrainian selection. Kyiv : Presa Ukrainy, 2011. 144 p.
Doyle J. J., Doyle J. L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem. Bull. 1987. Vol. 19. P. 11–15.
Sonneveld T., Robbins T. P., Tobutt K. R. Improved discrimination of self-incompatibility S-RNase alleles in cherry and high throughput genotyping by automated sizing of first intron polymerase chain reaction products. Plant Breed. 2006. Vol. 125(3). P. 305–307. doi: 10.1111/j.1439-0523.2006.01205.x
Vaughan S. P., Russell K., Sargent D. J., Tobutt K. R. Isolation of S-locus F-box alleles in Prunus avium and their application in a novel method to determine selfincompatibility genotype. Theor. Appl. Genet. 2006. Vol. 112(5). P. 856–866. doi: 10.1007/s00122-005-0187-9
Serres-Giardi L., Dufour J., Rusell K., Buret C., Laurens F., Santi F. Natural triploids of wild cherry. Can. J. For. Res. 2010. Vol. 40. P. 1951–1961. doi: 10.1139/X10-100
Ipek A., Gulen H., Akcay M. E., Ipek M., Ergin S., Eris A. Determination of self-incompatibility groups of sweet cherry genotypes from Turkey. Genet. Mol. Res. 2011. Vol. 10(1). P. 253–260. doi: 10.4238/vol10-1gmr1024
Schueler S., Tusch A., Scholz F. Comparative analysis of the within-population genetic structure in wild cherry (Prunus avium L.) at the selfincompatibility locus and nuclear microsatellites. Mol. Ecol. 2006. Vol. 15(11). P. 3231–3243. doi: 10.1111/j.1365-294X.2006.03029.x
Cachi A. M., Wunsch A. S-genotyping of sweet cherry varieties from Spain and S-locus diversity in Europe. Euphytica. 2014. Vol. 197(2). P. 229-236. doi: 10.1007/s10681-014-1061-0
