Спосіб генетичного маркування і відбору дерев з великою кількістю гетерозиготного насіння у природних популяціях сосни крейдяної

Спосіб генетичного маркування і відбору дерев з великою кількістю гетерозиготного насіння у природних популяціях сосни крейдяної, який включає електрофоретичне розділення ізоферментів і визначення генотипів за даними ізоферментних локусів, який відрізняється тим, що як генетичні маркери дерев використовують ізоферментні локуси малатдегідрогенази Mdh-2 та Mdh-3 і глутаматдегідрогенази Gdh. (19) (21) u200512328 (22) 21.12.2005 (24) 15.06.2006 (46) 15.06.2006, Бюл. № 6, 2006 р. (72) Коршиков Іван Іванович, Мудрик Олена Анатоліївна (73) ДОНЕЦЬКИЙ БОТАНІЧНИЙ САД НАН УКРАЇНИ 3 15153 4 подією, що залежить від багатьох факторів. Тому корисної моделі з результатом, що досягається, при селекційному відборі рослин у деревостанах полягає у наступному. хвойних генетичні показники насіннєвого потомстПошук генетичних маркерів дерев сосни крейва можливо прогнозувати лише у відношенні мадяної, що продукують насіння з підвищеною гететеринських рослин. Відомо, що генетичні особлирозиготністю, здійснювали використовуючи 9 повості дорослих рослин обумовлюють генетичну ліморфних локусів, що кодують синтез якість насіння. ізоферментів 6 ген-ферментних систем (глутамаЯк прототип вибрано спосіб відбору життєздатоксалоацетаттрансамінази (локуси Got-2, Got-3), тних, потенційно високопродуктивних рослин глутаматдегідрогенази (Gdh), супероксиддісмутази хвойних за рахунок визначення їх генетичної різ(Sod-4), кислої фосфатази (Аср), лейцинамінопепноманітності на прикладі сосни звичайної [А.с. тідази (Lap-1, Lap-2), малатдегідрогенази (Mdh-2, 1281216 СССР МКИ А01Η1/4, А01G23/00. Способ Mdh-3)). отбора сеянцев хвойных растений / Духарев Β.Α., Генотипи материнських дерев визначали шляЖивотовский Л.А. 1987], в якому аналізують 3 ізохом електрофоретичного розділення ізоферментів ферментні локуси неспецифічних естераз хвої тканин гаплоїдних мегагаметофітів (ендоспермів) сіянців. Ці локуси використовують для визначення насіння, генотипи потомства - диплоїдних тканин якісного вмісту білків, аналізуючи отриману електзародків насіння. Для встановлення генотипу кожрофоретичним шляхом ділянку ізоферментного ного дерева аналізували 6-7 випадково обраних спектру, що кодує синтез естераз, і виділяють роснасінин із різних шишок, оскільки вірогідність полини, які мають максимальну або близьку до неї милкового віднесення гетерозиготних дерев до генетичну гетерогенність даної ділянки. гомозиготних розраховують із співвідношення Загальними ознаками рішення, що заявляєтьΡ=0,5n-1 (де n кількість ендоспермів). Електрофося, і прототипу є: спосіб селекційного відбору росрез ізоферментів ендоспермів та зародків насіння лин хвойних, що характеризуються кращими генепроводили одночасно на сусідніх доріжках у поліатичними показниками, використовуючи в якості кріламідному гелі. Отримані ізоферментні спектри генетичних маркерів ізоферментні локуси. використовували у визначенні генотипів дерев та Однак, в описаному способі аналізувались їх потомства. лише сіянці, з яких до створення штучних насаТехнічна задача корисної моделі – на основі джень рекомендовано використовувати окремі, що порівняльного аналізу кількості гетерозиготних мають найбільшу генетичну різноманітність. Але дерев і зародків їх насіння встановити ізофермендля створення лісонасіннєвих плантацій хвойних тні локуси материнських рослин, за якими кількість необхідно проводити пошук таких дерев та генетигетерозиготного потомства найбільша. чних маркерів (ізоферментних локусів), за якими Технічний результат способу генетичного марможливо відбирати рослини, що продукують накування дерев полягає в тому, що при створенні сіння з покращеними генетичними якостями (гетелісонасіннєвих плантацій використання насіння з розиготне). При цьому слід мати на увазі, що ізодерев, що продукують велику кількість гетерозигоферментні локуси як генетичні маркери тних зародків насіння за локусами Mdh-2, Mdh-3 і материнського дерева мають видову специфіку. Gdh, дозволить мінімізувати частку гомозиготних В основу корисної моделі поставлене завданпроростків. ня розробки способу генетичного маркування у Нижче наводиться описання способу генетичприродних популяціях сосни крейдяної дерев, що ного маркування дерев сосни крейдяної з великою продукують насіння з великою кількістю гетерозикількістю гетерозиготного насіння у природній погот. пуляції, і приклад його конкретної реалізації. Поставлене завдання вирішується тим, що у Приклад 1. способі генетичного маркування дерев сосни Вивчали 48 дерев сосни крейдяної з природної крейдяної з великою кількістю гетерозиготного популяції, розташованої на території національнонасіння, відповідно до корисної моделі, у якості го природного парку "Святі Гори" у Донбасі. Загагенетичних маркерів використовують ізоферментні льна вибірка зародків насіння з цих дерев склала локуси малатдегідрогенази Mdh-2 та Mdh-3 і глу416. таматдегідрогенази Gdh. На основі аналізу електрофоретичних спектрів Зазначені ознаки складають сутність корисної встановлено 42 генотипи материнських дерев га моделі. зародків насіння 9 ізоферментних локусів (таблиПричинно-наслідковий зв'язок істотних ознак ця 1). 5 15153 6 Таблиця 1 Кількість гомо- та гетерозиготних материнських рослин та кількість гетерозиготних зародків насіння, що вони продукують, частка гетерозиготного насіння у популяції сосни крейдяної за даними ізоферментних локусів. Локус Генотипи материнських рослин 1 Gdh Got-2 Got-3 Sod-4 Acp Lap-1 Lap-2 Mdh-2 Mdh-3 2 АА AB BB BG АА AB BB АА AB BB AH BH HH АА AB АА AB BB ВС CC BE СЕ AC AB BB ВС ЕЕ СЕ BG AB BB ВС СС BE СЕ AB BB АС ВС АА AB BB BI AI Кількість генотипів материнсЗагальна кількість гетероких рослин, шт. Частка гетерозиготнозиготних зародків насіння, го насіння, % що має гетерозиготні ніг. Загальна зародки насіння 3 4 5 6 1 0 0 0 18 18 50 42,4 28 21 33 18,1 1 1 3 50 6 22 65 33,9 26 45 151 41,9 16 17 45 24,5 2 2 10 76,9 10 10 34 36,9 25 7 10 6,2 5 5 29 61,7 5 5 17 42,5 1 1 7 100 46 0 0 0 2 2 4 30,8 2 1 6 50 5 5 17 42,5 14 3 8 9,0 20 17 52 38,2 2 0 0 0 2 9 5 38,5 2 2 8 57,1 1 0 0 0 3 3 5 26,3 37 2 3 1,2 5 2 4 12,5 1 0 0 0 1 1 5 83,34 1 1 4 28,57 2 2 10 52,63 32 2 4 1,87 4 3 8 30,77 7 1 4 8,69 1 1 3 42,86 2 1 1 7,69 10 10 73 82,95 36 14 40 15,21 1 1 7 100 1 1 6 100 27 17 37 18,88 17 15 62 48,06 2 1 5 38,46 1 1 12 100 1 1 6 42,85 Примітка. Латинськими літерами умовно позначені гени. Гомозиготні рослини позначені однаковими літерами, гетерозиготні – різними. Встановлено, що за локусами Sod-4, Eap-1 і Lap-2 більшість дерев гомозиготні, причому переважають генотипи одного типу (Sod-4АА, Lap-lВВ i Lар-2 ). Лише окремі з цих дерев продукують гетерозиготне потомство, а гетерозиготних рослин за цими локусами відмічено не більше чоти 7 15153 8 рьох за кожним генотипом, а в цілому - 9-10 (табність гетерозиготного насіння за всіма гетерозилиця 2) з 48, що вивчали. готними генотипами цього локусу, на що вказує За локусом Аср майже половина досліджувазначення показника, який виражає співвідношенних дерев були гетерозиготними за генотипом ня кількості гетерозиготних зародків насіння до АсрВС (див. таблиця 1) і більше половини - за кількості гетерозиготних материнських дерев сукупністю гетерозиготних генотипів (див. табли(див. таблиця 2). ця 2), але було встановлено низьку продуктивТаблиця 2 Кількість гетерозиготних зародків насіння та їх співвідношення з гегерозиготними материнськими рослинами у популяції сосни крейдяної за даними ізоферментних локусів Локус Gdh Got-2 Got-3 Sod-4 Acp Lap-1 Lap-2 Mdh2 Mdh3 Кількість материнських рослин, Співвідношення кількості гетерозиготних шт. Кількість гетерозиготних зародків насіння до гетерозиготних материнських рослин зародків насіння, шт. Гетерозисальтернативних готних гомозиготних 19 1 86 4,5 26 6/16 133 5,1 20 2/1 107 5,4 2 0 4 2 30 2/2 96 3,2 10 1 21 2,1 9 7 30 3,3 10,5 12 0 126 19 2 6,4 122 Примітка. Через дріб наведена кількість альтернативних гомозиготних материнських рослин. За локусами глутаматоксалоацетаттрансаминази Got-2 і Got-3 за сукупністю гетерозиготних материнських рослин встановлено велику кількість гетерозиготного насіння (див. таблиця 2), але за локусом Got-2 окрім домінуючого гетерозиготного генотипу Got-2АВ встановлено наявність значної кількості альтернативних гомозиготних рослин (6 і 16 дерев) (див. таблиця 1, 2). Ці дерева гомозиготні за різними алелями одного локусу, і можуть утворювати гетерозиготне потомство від перехресного запилення між собою. Тому локус Got-2 не можна розцінювати як маркерний для гетерозиготних дерев, що утворюють велику кількість гетерозиготного насіння. За локусом Gdh показник, що виражає співвідношення кількості гетерозиготних зародків насіння до кількості сукупної вибірки гетерозиготних материнських дерев, порівняно невеликий (див. таблиця 2), але за окремим гетерозиготним генотипом Gdh частка гетерозиготного насіння перевищує 40 % (див. таблиця 1). Тому цей локус можна використовувати для генетичного маркування гетерозиготних дерев з великою продуктивністю гетерозиготного насіння. Не зважаючи на те, що за локусами малатдегідрогенази Mdh-2 і Mdh-3 у популяції сосни крейКомп’ютерна верстка В. Мацело дяної за кількістю дерев переважали гомозиготні генотипи (див. табл. 1), невелика кількість гетерозиготних дерев продукували найбільшу з усіх геногипів рослин кількість гетерозиготного насіння (див. таблиця 2). При цьому найбільш продуктивними є гетерозиготні генотипи Mdh-3АВ (частка гетерозиготного насіння 48,06 %), і особливо Mdh-2АВ (82,95 %) (див.таблиця 1). Таким чином, спосіб дозволяє використовувати ізоферментні локуси Mdh-2, Mdh-3 і Gdh в якості генетичних маркерів для відбору гетерозиготних за цими локусами дерев у популяціях сосни крейдяної Ці дерева, що продукують велику кількість гетерозиготного насіння, необхідно використовувати при створенні лісонасіннєвих плантацій сосни крейдяної. Джерела інформації, які використані при складанні заявки: 1. А.с. 1517859 СССР МКИ А01H1/4. Способ идентификации родительских и гибридных форм кукурузы / Крестинков И.С., Ступа Л.Я. 1989. 2. А.с. 1281216 СССР МКИ А01H1/4, А01G23/00. Способ отбора сеянцев хвойных растений / Духарев Β.Α., Животовский Л.А. - 1987 (прототип). Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601