ОЦІНКА ЕКОЛОГО-ГЕНЕТИЧНОГО РІЗНОМАНІТТЯ РОДУ VIGNA SAVI З ВИКОРИСТАННЯМ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ МЕТОДІВ – ISSR МАРКЕРІВ

Автор(и)

  • L. Golovan
  • Yu. Chuprina
  • O. Bliznjuk
  • N. Masalitina
  • A. Belinska
  • I. Bielykh

DOI:

https://doi.org/10.20998/2078-5364.2021.4.03

Ключові слова:

вигна, генофонд, амплікони, поліморфізм, маркери, ДНК, ISSR, локус, походження, еволюція

Анотація

Світові генетичні ресурси рослин є основним джерелом покращення сільськогосподарських культур на найближчі десятиліття. Генофонд рослин має прихований ресурс нових генів, або їх поєднань, у тому числі – селекційно-важливих ознак. Вивчення потенціалу рослинного генофонду з основним біологічним та господарським ознакам дозволяє розширити генетичну базу культур для успішної реалізації селекційних програм різного напряму. Рід Вигна (Vigna) нараховує близько 200 видів, які вирощуються в теплих регіонах планети. Центри походження видів знаходяться в Африці, але маш, урд, адзукі та рисова квасоля мають азіатське походження. Колекція нараховує 20 зразків, які належать до 7 видів роду Vigna: V. aconitifolia (Jacq.) Marechal (вигна аконитолиста, мотт) – 3 зразки, V. angularis (Willd.) Ohwi et Ohashi (адзукі) – 4, V. radiata (L.) R. Wilczek (маш) – 4, V. umbellata (Thunb.) Ohwi et Ohashi (вигна рисова) – 4, V. unguiculata (L.) Walp. (китайська) – 5. В основном, це – місцеві сорти, біля 10 % – селекційні сорти та 1% складають форми, які ростуть в природі.

Багатогранне використання культивованих видів роду Vigna сприяло їх поширенню по всій території тропічних, субтропічних та помірних зон земної кулі. Вони є економічно важливими культурами у багатьох країнах, що розвиваються. Аналіз географічного показав, що більшість зразків надійшли від ареалів світового землеробства та формотворення культур. Більшість зразків V. radiata, V. mungo, V. aconitifolia, V. trilobata, V. umbellatа отримано з Індії та Пакистану, V. angularis – зі Східної Азії та Китаю, V. unguiculata – східної Африки (Ефіопія, Кенія), V. unguiculata – з Китаю. Однак конкретне місце одомашнення цієї культури точно не було встановлено, і в численних джерелах літератури можна зустріти різні думки вчених з питань походження вигни та центрів її різноманітності. Останнім часом, використовуючи методи молекулярної генетики (RAPD, AFLP та інших) було підтверджено, що північна частина Африки є центром походження окультуреної, оскільки, дикі типи Західної Африки більш близькі до культурних форм, ніж дикі типи Східної та Південної Африки. Варто відмітити, що види вигни мають значний внутрішньовидовий поліморфізм. У зразків відмічена сильна мінливість морфологічних та господарсько-цінних ознак. Такий широкий розмах варіативної мінливості обумовлений місцями культивування зразків, різними екологічними умовами (рівнини, гори, клімат).

За результатами оцінки поліморфізму ДНК вигни з використанням молекулярно-генетичних маркерів встановлено, що залучені в дослідження види вигни характеризуються високим рівнем поліморфізму ДНК, який в середньому становив 78,6 %. Ідентифіковано 145 локусів, серед яких 31 унікальний, притаманних певному зразку, і 31 мономорфний, характерних для всіх зразків. Мономорфні локуси є консервативними ділянками ДНК, які свідчать про спільне походження залучених в роботу видів вигни, і можуть бути використані як родо- і видоспецифічні маркери. Унікальні локуси свідчать про генетичну дивергенцію досліджуваного матеріалу і можуть слугувати маркерами певних зразків. Встановлено середній рівень внутнішньопопуляційного поліморфізму ДНК вигни (37,2–93,8 %, залежно від генотипу), що свідчить про існування значної мінливості у досліджуваних зразків вигни. Він показує високий рівень генетичної дивергенції видів вигни і свідчить на користь поліфілетичної теорії їх походження.

Посилання

Abbas, G., et al. Genetic confirmation of mungbean (Vigna radiata) and mashbean (Vigna mungo) interspecific recombinants using molecular markers. // Frontiers in Plant Science. 2015. Vol. 6, Р. 1107.

Anderson J.A., Churchill G.A., Autrique J.E., Tanksley S.D. Optimizing parental selection for genetic linkage maps. // Genome. 1993. Vol. 36, Р. 181–186. doi:10.1139/g93-024.

Aqsa Tabasum, Amjad Hameed & Muhammad Jawad Asghar. Exploring the Genetic Divergence in Mungbean (Vigna radiata L.) Germplasm Using Multiple Molecular Marker Systems. // Molecular Biotechnology. 2020. Vol. 62, P. 547–556.

Fang JG, Chao CCT, Roberts PA, Ehlers JD Genetic diversity of cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] in four West African and USA breeding programs as determined by AFLP analysis. // Genet Resour Crop Evol. 2007. Vol. 54. Р. 1197–1209.

Gupta S. K., Bansal R. & T. Gopalakrishna Development of intron length polymorphism markers in cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] and their transferability to other Vigna species // Molecular Breeding. 2012. Vol.. 30, P. 1363–1370.

Gupta S.K., Gopalakrishna T. (2010) Development of unigene-derived SSR markers in cowpea (Vigna unguiculata) and their transferability to other Vigna species.// Genome. 2010. Vol. 53., Р. 508–523. doi:10.1139/G10-028.

Harsukh Popatbhai Gajera, Rinkal Kishorbhai Domadiya, Sunil Vrajlal Patel & Baljibhai Arjanbhai Golakiya. Appraisal of RAPD and ISSR markers for genetic diversity analysis among cowpea (Vigna unguiculata L.) genotypes. // Journal of Crop Science and Biotechnology. 2014. Vol. 17, P. 79–88.

Hepper D. R.,Wanfulmi S., Shailendra G&S, Rama R. Analysis of genetic variation using ISSR and the development of SCAR marker in synthetic autotetraploids of Vigna mungo (L.) // Vegetos. 2019. Vol. 32, P. 48–57.

Naima Ghalmi, Marie Malice, Jean-Marie Jacquemin, Sidi-Mohamed Ounane, Leila Mekliche & Jean-Pierre Baudoin. Morphological and molecular diversity within Algerian cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) landraces. // Genetic Resources and Crop Evolution. 2010. Vol. 57, Р. 371–386.

Nei M., Li W.-H. Mathematical model for studying genetic vari-ation in terms of restriction endonucleases. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1979. Vol. 76, Iss. 10. P. 5269–5273. doi: 10.1073/pnas.76.10.5269.

Pei Xu, Xiaohua Wu, Baogen Wang, Yonghua Liu, Dehui Qin, Jeffery D. Development and polymorphism of Vigna unguiculata ssp. unguiculata microsatellite markers used for phylogenetic analysis in asparagus bean (Vigna unguiculata ssp. sesquipedialis (L.) Verdc. // Molecular Breeding. 2010., Vol. 25, P. 675–684.

Ruchi Vir, Tabassum Jehan, K. V. Bhat & S. Lakhanpaul. Genetic characterization and species relationships among selected Asiatic Vigna Savi. // Genetic Resources and Crop Evolution. 2010. Vol. 57, P. 1091–1107.

Shu Y., Li Y., Zhu Y., Zhu Z., Lv D., Bai X., Cai H., Ji W., Guo D Genome-wide identification of intron fragment insertion mutations and their potential use as SCAR molecular markers in the soybean. // Theor Appl Genet. 2010. Vol. 121., Р. 1–8. doi:10.1007/s00122-010-1285-x.

Опубліковано

2021-12-30