Анализ изменчивости растений-регенерантов лаванды сорта Степная с использованием ISSR маркеров

Исследования проводили с целью выявления вероятной сомаклональной изменчивости у полученных в культуре каллусных тканей растений-регенерантов Lavandula angustifolia сорта Степная с использованием ISSR маркеров для идентификации новых генотипов. Материалом для исследования служили 14 растений-регенерантов, развившихся из каллуса сорта Степная – 265-8, 265-3, 265-16, 402-6, 3205-4, 947-2, 265-13, 265-15, 580-1, 402-9, 3205-11, 3732, 1479-2, 265-19. Для оценки генетической дивергенции сомаклональных вариантов от исходного сорта использовали 11 ISSR праймеров компании «Евроген» (Россия) – HB13, HB15, ISSR2, ISSR3, Lav1, Lav2, Lav3, Lav4, Lav5, Lav6, Lav7. Праймер Lav6 не подходит для выбранной выборки образцов, так как с его использованием удалось амплифицировать только один фрагмент длиной 706 пар нуклеотидов. Праймеры HB13, HB15, Lav2 и Lav5 не выявили полиморфизма между исходным сортом и растениями, появившимися в результате индукции сомаклональной вариабельности. Использование других ISSR праймеров позволило получить полиморфизм в диапазоне от 41,7 % до 100 %. Генетическая изменчивость, обнаруженная у растений-регенерантов, как в сравнении с исходным сортом, так и между собой, служит подтверждением появления или элиминации аллелей в одном и том же локусе. В ходе индукции сомаклональной вариабельности максимальные изменения в геноме произошли у сомаклона Ст265-13, генетическая дистанция, рассчитанная по Нею и Ли, между ним и исходным сортом составила GD=0,0326, наименьшие – у регенеранта Ст265-8 (GD=0,0028). С использованием кластерного анализа на основании матрицы генетических дистанций выявлены максимально сходные между собой группы регенерантов. Полученные данные свидетельствуют о появлении сомаклональной вариабельности при регенерации растений из каллусных культур лаванды, что может быть использовано при создании исходного селекционного материала.

1. Селекция лаванды узколистной для промышленного производства в Крыму: монография / А. П. Меркурьев, В. С. Паштецкий, В. И. Немтинов и др. Симферополь: Диайпи, 2017. 206 с.

2. Чесноков Ю. В., Косолапов В. М. Генетические ресурсы растений и ускорение селекционного процесса. М.: Угрешская типография, 2016. 172 с.

3. Somaclonal variations and their applications in horticultural crops improvement / H. Krishna, M. Alizadeh, D. Singh, et al. // 3 Biotech. 2016. Vol. 6. Article 54. doi: 10.1007/s13205-016-0389-7.

4. Щенникова И. Н., Шуплецова О. Н., Кокина Л. П. Биотехнология в создании сортов ярового ячменя // Российская сельскохозяйственная наука. 2022. № 3. С. 28–32.

5. Somaclonal variation in Habanero pepper (Capsicum chinense Jacq.) as assessed ISSR molecular markers / J. Bello-Bello, A. L. Iglesias, S. Aviles, et al. // HortScience: a publication of the American Society for Horticultural Science. 2014. Vol. 49. P. 481–485. doi: 10.21273/hortsci.49.4.481.

6. Егорова Н. А. Биотехнология эфиромасличных растений: создание новых форм и микроразмножение in vitro. Симферополь: Автограф, 2021. 315 с. doi: 10.33952/2542-0720-2021-978-5-6045452-9-4.

7. Bidabadi S. S., Jain S. M. Cellular, molecular, and physiological aspects of in vitro plant regeneration // Plants. 2020. Vol. 9. No. 6. Article 702. URL: https://www.mdpi.com/2223-7747/9/6/702 (дата обращения: 11.02.2024). doi: 10.3390/plants9060702.

8. Efferth T. Biotechnology applications of plant callus cultures // Engineering. 2019. Vol. 5. No. 1. P. 50–59. doi: 10.1016/j.eng.2018.11.006.

9. The role of somaclonal variation in plant genetic improvement: A systematic review / M. d. S. Ferreira, A. d. J. Rocha, F. d. S. Nasciment, et al. // Agronomy. 2023. Vol. 13. Article 730. URL: https://www.mdpi.com/2073-4395/13/3/730 (дата обращения: 14.02.2024). doi: 10.3390/agronomy13030730.

10. Характеристика морфологических и хозяйственно ценных признаков форм дикой и сортов культурной сои ВНИИ сои и их идентификация методом микросателлитного анализа / С. И. Лаврентьева, О. Н. Бондаренко, А. А. Блинова и др. // Российская сельскохозяйственная наука. 2023. № 3. С. 9–13.

11. Мухордова М. Е. Выявление доноров короткостебельности у образцов озимой пшеницы с помощью ДНК маркеров и диаллельного анализа // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2021. № 4 (56). С. 73–79.

12. Martinez-Velasco I., Arzate-Fernandez A. M. Analysis of the somaclonal variation in two in vitro regenerated Agave species // Tropical and Subtropical Agroecosystems. 2022. Vol. 25. Article 050. doi: 10.56369/tsaes.3709.

13. Загорская М. С. Некоторые аспекты выделения геномной ДНК из растений лаванды разного происхождения // Современное состояние, проблемы и перспективы развития аграрной науки: материалы V международной научно-практической конференции. Симферополь: Ариал, 2020. С. 177–179. doi: 10.33952/2542-0720-2020-5-9-10-90.

14. Ahmed S., Al-Sodany Y. Authentication of ecological, biochemical and molecular features for some Lamiaceae species from Saudi Arabia // Egypt. J. Bot. 2019. Vol. 59. P. 581–594. doi: 10.21608/ejbo.2019.6144.1246.

15. Efficiency of RAPD and ISSR markers in assessment of genetic diversity in some Catharanthus roseus L. cultivars grown in Egypt / M. M. Ibrahim, T. H. S. Abou El-Nasr, N. S. Abdel-Samea, et al. // World Applied Sciences Journal. 2013. Vol. 26. No. 11. P. 1407–1415. doi: 10.5829/idosi.wasj.2013.26.11.13581.

16. Jedrzejczyk I., Rewers M. Genome size and ISSR markers for Mentha L. (Lamiaceae) genetic diversity assessment and species identification // Industrial Crops and Products. 2018. Vol. 120. P. 171–179. doi: 10.1016/j.indcrop.2018.04.062.

17. Effects of nanoparticles treatments and salinity stress on the genetic structure and physiological characteristics of Lavandula angustifolia Mill. / S. Talebi, M. Askary, R. Amiri, et al. // Brazilian journal of biology. 2022. Vol. 82. Article e261571. doi: 10.1590/1519-6984.261571.

18. Dey T., Saha S., Ghosh P. D. Somaclonal variation among somatic embryo derived plants – Evaluation of agronomically important somaclones and detection of genetic changes by RAPD in Cymbopogon winterianus // South African Journal of Botany. 2015. Vol. 96. P. 112–121. doi: 10.1016/j.sajb.2014.10.010.

19. Jian-Bin H., Qiong L., Jing L. ISSR analysis of somaclonal variation in callus-derived plants of Amorphophallus rivieri Durieu // Acta biologica cracoviensia. Series botanica. 2011. Vol. 53/1. P. 120–124. doi: 10.2478/v10182-011-0017-0.