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

Спосіб генетичного маркування і відбору дерев з великою кількістю гетерозиготного насіння у природних популяціях сосни кримської, який включає електрофоретичне розділення ізоферментів і визначення генотипів за даними ізоферментних локусів, який відрізняється тим, що як генетичний маркер дерев використовують ізоферментний локус малатдегідрогенази Mdh-3. (19) (21) u200512329 (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 15154 4 хвойних генетичні показники насіннєвого потомсткорисної моделі з результатом, що досягається, ва можливо прогнозувати лише у відношенні маполягає у наступному. теринських рослин. Відомо, що генетичні особлиПошук генетичних маркерів дерев сосни кримвості дорослих рослин обумовлюють генетичну ської, що продукують насіння з підвищеною гетеякість насіння. розиготністю, здійснювали використовуючи 10 поЯк прототип вибрано спосіб відбору життєздаліморфних локусів, що кодують синтез тних, потенційно високопродуктивних рослин ізоферментів 6 ген-ферментних систем (глутамахвойних за рахунок визначення їх генетичної різтоксалоацетаттрансамінази (локуси Got-1, Got-2, номанітності на прикладі сосни звичайної [А.с. Got-3), глутаматдегідрогенази (Gdh), супероксид1281216 СССР МКИ А01Η1/4, А01G23/00. Способ дісмутази (Sod-4), кислої фосфатази (Аср), лейциотбора сеянцев хвойных растений / Духарев Β.Α., намінопептідази (Lap-1, Lap-2), малатдепдрогенаЖивотовский Л.А. – 1987], в якому аналізують 3 зи (Mdh-2, Mdh-3)). ізоферментні локуси неспецифічних естераз хвої Генотипи материнських дерев визначали шлясіянців. Ці локуси використовують для визначення хом електрофоретичного розділення ізоферментів якісного вмісту білків, аналізуючи отриману електтканин гаплоїдних мегагаметофітів (ендоспермів) рофоретичним шляхом ділянку ізоферментного насіння, генотипи потомства - диплоїдних тканин спектру, що кодує синтез естераз, і виділяють росзародків насіння Для встановлення генотипу кожлини, які мають максимальну або близьку до неї ного дерева аналізували 8 випадково обраних генетичну гетерогенність даної ділянки. насінин із різних шишок, оскільки вірогідність поЗагальними ознаками рішення, що заявляєтьмилкового віднесення гетерозиготних дерев до ся, і прототипу є: спосіб селекційного відбору росгомозиготних розраховують із співвідношення лин хвойних, що характеризуються кращими генеΡ=0,5n-1 (де n - кількість ендоспермів). Електрофотичними показниками, використовуючи в якості рез ізоферментів ендоспермів та зародків насіння генетичних маркерів ізоферментні локуси. проводили одночасно на сусідніх доріжках у поліаОднак, в описаному способі аналізувались кріламідному гелі. Отримані ізоферментні спектри лише сіянці, з яких до створення штучних насавикористовували у визначенні генотипів дерев та джень рекомендовано використовувати окремі, що їх потомства. мають найбільшу генетичну різноманітність. Але Технічна задача корисної моделі - на основі для створення лісонасіннєвих плантацій хвойних порівняльного аналізу кількості гетерозиготних необхідно проводити пошук таких дерев та генетидерев і зародків їх насіння встановити ізоферменчних маркерів (ізоферментних локусів), за якими тні локуси материнських рослин, за якими кількість можливо відбирати рослини, що продукують нагетерозиготного потомства найбільша. сіння з покращеними генетичними якостями (гетеТехнічний результат способу генетичного маррозиготне). При цьому слід мати на увазі, що ізокування дерев полягає в тому, що при створенні ферментні локуси як генетичні маркери лісонасіннєвих плантацій використання насіння з материнського дерева мають видову специфіку. дерев, що продукують велику кількість гетерозигоВ основу корисної моделі поставлене завдантних зародків насіння за локусом Mdh-3, дозволить ня розробки способу генетичного маркування у мінімізувати частку гомозиготних проростків. природних популяціях сосни кримської дерев, що Нижче наводиться описання способу генетичпродукують насіння з великою кількістю гетерозиного маркування дерев сосни кримської з великою гот. кількістю гетерозиготного насіння у природній поПоставлене завдання вирішується тим, що у пуляції, і приклад його конкретної реалізації. способі генетичного маркування дерев сосни Приклад 1. кримської з великою кількістю гетерозиготного Вивчали 92 дерева з природної популяції соснасіння, відповідно до корисної моделі, у якості ни кримської у Гірському Криму. Загальна вибірка генетичного маркеру використовують ізоферментзародків насіння з цих дерев склала 736. ний локус малатдегідрогенази Mdh-3. На основі аналізу електрофоретичних спектрів Зазначені ознаки складають сутність корисної встановлено 34 генотипи материнських дерев та моделі. зародків насіння 10 ізоферментних локусів (таблиПричинно-наслідковий зв'язок істотних ознак ця 1). 5 15154 6 Таблиця 1 Кількість гомо- та гетерозиготних материнських рослин та кількість гетерозиготних зародків насіння, що вони продукують, частка гетерозиготного насіння у популяції сосни кримської за даними ізоферментних локусів Локус 1 Gdh Got-1 Got-2 Got-3 Sod-4 Acp Lap-1 Lap-2 Mdh-2 Mdh-3 Генотипи материнських рослин 2 AB BB AC ВС ВС BB АА AB BB АА AB BB ВС AF АА AB BB ВС BE AB BB ВС ее AB BB ВС BG AB BB АА AB ВВ ВС BD Кількість генотипів материнсЧастка гетерозиких рослин, шт. готного насіння, % Загальна кількість гетерозищо має гетероготних зародків насіння, шт. загальна зиготні зародки насіння 3 4 5 6 3 3 9 37,5 85 23 23 3,4 1 1 8 100 3 3 7 29,2 1 1 4 50 91 0 0 0 24 22 65 33,9 45 45 151 41,9 23 17 45 24,5 1 1 3 37.5 13 13 35 33,6 75 8 11 1,8 3 3 11 45,8 2 2 2 12,5 90 0 0 0 8 6 15 23,4 50 16 40 10 30 25 61 25,4 4 4 9 28,1 5 5 14 35 81 17 40 6,2 5 5 10 25 1 1 1 12,5 12 11 29 30,21 77 24 45 7,30 1 1 3 37,5 2 2 4 25 2 2 6 37,5 90 0 0 0 9 5 18 25 43 43 198 57,56 37 24 58 19,59 1 1 7 87,5 2 2 12 75 Примітка. Латинськими літерами умовно позначені гени. Гомозиготні рослини позначені однаковими літерами, гетерозиготні - різними. Встановлено, що за більшістю локусів (Gdh, Got-1, Got-3, Sod-4, Acp, Lap-1, Lap-2 і Mdh-2) переважна кількість генотипів дерев гомозиготні, і як-правило, меншість з цих дерев формує гетерозиготне потомство. Цим зумовлена в цілому невелика частка гетерозиготного насіння, що продукують гомозиготні дерева у досліджуваній популяції. Гетерозиготні дерева майже усі продукують гетерозиготне потомство, тому його частка у гетерозиготних дерев більша, ніж у гомозиготних. Слід зазначити, що серед гетерозиготних генотипів за окремими локусами зустрічаються такі, що продукують переважну частку гетерозиготного потомства - генотипи Got-2АВ, Mdh-3AB (див.таблиця 1). Найбільша кількість гетерозиготних дерев у популяції сосни кримської встановлена за 3 локусами: Got-2 (44 дерева з загальної кількості 92), Acp (42) і Mdh-3 (46) (див. таблиця 1, таблиця 2). Найбільшу кількість гетерозиготних зародків насіння (293) продукували дерева, гетерозиготні за локусом Mdh-3. За локусом Acp у гетерозиготних дерев кількість гетерозиготних зародків (125) була більш ніж у два рази менша, ніж у дерев, 7 15154 8 гетерозиготних за локусом Mdh-3. Материнські ними алелями цього локусу. Тому гетерозиготне рослини, гетерозиготні за локусом Got-2, також потомство за локусом Got-2 могло утворитися не продукували велику кількість гетерозиготних занеопосередковано від гетерозиготних материнсьродків насіння (261), але у досліджуваній популяких дерев, а від перехресного запилення альтерції, окрім гетерозиготних генотипів дерев, за цим нативних гомозиготних рослин. Через це ізоферлокусом встановлено значну кількість альтернаментний локус Got-2 не доцільно тивних гомозиготних рослин (25 і 23 дерева) (див. використовувати в якості маркерного. таблиця 1, 2), тобто дерев, гомозиготних за різТаблиця 2 Кількість гетерозиготних зародків насіння та їх співвідношення з гетерозиготними материнськими рослинами у популяції сосни кримської за даними ізоферментних локусів Кількість материнських рослин,шт. Локус Кількість гетерозиготних зародків насіння, шт. Співвідношення кількості гетерозиготних зародків насіння до гетерозиготних материнських рослин Гетерозиготних Gdh Got-1 Got-2 Got-3 Sod-4 Acp Lap-1 Lap-2 Mdh2 Mdh3 альтернативних гомозиготних 7 1 44 15 2 42 10 15 0 0 24/23 1 0 0 1 0 47 4 261 60 2 125 65 81 6,7 4,0 5,9 4,0 1,0 3,0 6,5 5,4 2 0 6 3,0 46 9 293 6,4 Примітка. Через дріб наведена кількість альтернативних гомозиготних материнських рослин. За усіма ізоферментними локусами нами було розраховано показник, що виражає співвідношення кількості гетерозиготних зародків насіння до кількості гетерозиготних материнських дерев. За локусами Got-2 і Mdh-3 цей показник мав великі значення, але також він був високий за локусом Gdh. Однак це обумовлено невеликою кількістю гетерозиготних за локусом Gdh материнських рослин (4), тому цей локус не слід роздивлятися як потенційно маркерний. Таким чином, спосіб дозволяє використовувати ізоферментний локус Mdh-3 в якості генетичного маркеру для відбору гетерозиготним за ним Комп’ютерна верстка В. Мацело дерев у популяціях сосни кримської. Ці дерева, що продукують велику кількість гетерозиготного насіння, необхідно використовувати при створенні лісонасіннєвих плантацій сосни кримської. Джерела інформації, які використані при складанні заявки: 1. А.с. 1517859 СССР МКИ А01Η1/4. Способ идентификации родительских и гибридных форм кукурузы / Крестинков И.С., Ступа Л.Я. - 1989. 2. А.с. 1281216 СССР МКИ А01Η1/4, 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