ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ СОРТОВ ЛЬНА (LINUM USITATISSIMUM L.) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЕРИОДА СЕЛЕКЦИИ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

В.А. Лемеш1, М.В. Богданова1, Е.В. Гузенко1, З.Е. Грушецкая1, В.И. Сакович1, Т.Е. Саматадзе2, О.А. Рачинская2,

О.В. Муравенко2

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ СОРТОВ ЛЬНА (LINUM USITATISSIMUM L.) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЕРИОДА СЕЛЕКЦИИ

1ГНУ «Институт генетики и цитологии НАН Беларуси» Республика Беларусь, 220072, г. Минск, Академическая, 27 2Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН Российская Федерация, 119991, г. Москва, ул. Вавилова, 32

Введение

Древняя традиционная культура Беларуси - лен - принадлежит к одной из широко используемых сельскохозяйственных культур двойного назначения, волокно и масло которой находят применение в различных областях промышленности. Льняной агрономический комплекс Беларуси, с одной стороны, является источником сырья для текстильной и других отраслей промышленности, а с другой - обеспечивает валютные поступления за счет экспорта волокна. Одним из основных путей повышения валового сбора и улучшения качества льнопродукции является выведение и внедрение в производство новых высокопродуктивных, устойчивых к полеганию и болезням сортов льна-долгунца. Эксперты, тестирующие сорта льна по DUS-критериям (distinctness, uniformity and stability), отмечают, что морфологическая вариабельность новых сор-тов значительно снизилась [1], что указывает на узкую генетическую основу современных сортов. В связи с этим необходим поиск новых источников генетического разнообразия для включения их в селекционный процесс. Необходимо создавать новый исходный материал с помощью современных методов и технологий, а также использовать сорта народной селекции и местные примитивные образцы (ландрасы) в качестве источников генетического разнообразия. Известно, что стародавние сорта и местные формы сельскохозяйственных растений в результате длительного естественного и искусственного отбора лучше других приспособлены к локальным условиям произрастания и отличаются оптимальной для данной местности длиной вегетационного периода. Изучение местных сортов важно для геногео-графических исследований, так как позволяет

не только получить представление об основных характеристиках аборигенного материала того или иного вида, но и восстановить его филогенетические связи [2].

Молекулярные маркеры являются эффективным средством оценки генетического разнообразия внутри и между популяциями растений, т.к. дают возможность проанализировать большое количество локусов в геноме. Для генетической оценки ресурсов льна разработаны различные приемы молекулярного маркирования, такие, как метод маркирования генетического материала путем амплификации ДНК с произвольными праймерами (RAPD) [3, 4], полиморфизм длин рестрикци-онных фрагментов (Я^ЪР) [5], полиморфизм длин продуктов амплификации (AFLP) [6] и SSR-анализ [7-9], основанный на полиморфизме микросателлитных последовательностей. Однако применение некоторых типов маркеров (RAPD, ЯРЪР и AFLP) затруднено, что связано либо с их слабой воспроизводимостью (RAPD), либо трудоемкостью процедуры анализа (ЯРЪР и AFLP). Кроме того, лен принадлежит к числу видов с низким уровнем полиморфизма. Это является следствием как самоопыления, так и ограниченного числа исходных форм для скрещивания, используемых при создании современных сортов. Выявить генетическое разнообразие и установить уровень генетической изменчивости исходного и селекционного материала льна возможно с помощью гипервариабельных микросателлитов, которые представляют собой универсальную систему генетических маркеров для анализа наследуемых изменений на уровне ядерной ДНК и широко используются в исследованиях генетического полиморфизма растений. Высо-

кий уровень полиморфизма микросателлитов, относительно равномерное их распределение в эухроматиновой части генома и широкая распространенность сделали их чрезвычайно популярными в исследованиях генетического разнообразия [10].

До настоящего времени на белорусских сортах льна не проводилось никаких серьезных исследований генетического разнообразия, поэтому неизвестно, насколько ограничена генетическая база белорусских селекционных программ и произошла ли сколько-нибудь значительная генетическая эрозия в течение селекционного процесса. К тому же реестр родительских сортов неполон, генетическое

родство между некоторыми внедренными сортами остается неизвестным. Отсутствие генетических исследований сортов льна с использованием генетических маркеров затрудняет селекционерам расширение генетического базиса селекционного материала, используемого ими для устойчивого улучшения льна.

Целью данного исследования было сравнительное изучение генетического полиморфизма сортов льна, включенных в Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород Беларуси с белорусскими стародавними местными сортами и примитивными образцами (лан-драсами) в зависимости от периода селекции с использованием микросателлитных маркеров.

Материалы и методы

Материал исследования был представлен выборкой из 39 сортов льна, включенных в Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород Беларуси, включающей 3 сорта льна масличного и 36 сортов льна-долгунца, а также выборкой из коллекционных 15 стародавних белорусских образцов льна, заложенных в коллекцию в 20-50-х годах XX столетия, полученных из ВИР им. Н.И. Вавилова.

ДНК выделяли из листьев 4-х недельных проростков индивидуальных растений с использованием Genomic DNA Purification Kit (#K0512 Fermentas). Анализ полиморфизма микросателлитов проводили с использованием ПЦР с флуоресцентно-меченными праймерами [7, 8]. Так как в двух работах разные праймеры имели одинаковые названия (Lu), праймерам Deng X. et al. [8] были даны названия Flu.

Реакционная смесь включала 20 нг геномной ДНК, по 0,25 мкМ прямого и обратного праймера, 200 мкМ каждого dATP, dCTP, dGTP и dTTP, от 1,5 до 2,5 мМ MgCl2 и 1 единицу Taq-полимеразы в инкубационном буфере. ПЦР проводили в амплификаторе BioRad в

следующих условиях: 94 °С в течение 5 мин, 25 циклов с параметрами: денатурация при температуре 94 °С в течение 30 с, отжиг праймеров в течение 45 с (температура отжига подбирается в зависимости от праймера), элонгация при 72 °С в течение 40 с. Конечная элонгация при 72 °С 5 мин. Продукты амплификации разделяли методом капиллярного электрофореза на генетическом анализаторе ABI PRISM 3500 (Applied Biosystems, США). Размер аллелей определяли при помощи программного обеспечения GeneMapper v4.1. (Applied Biosystem, США), используя стандарт S450 (GOrDIS, Россия).

Для генотипирования использовали надстройку для электронной таблицы MS Excel -GenAlEx 6.41 [11]. Информация об аллельном составе SSR-локусов у изученных образцов была занесена в электронную базу данных в формате Microsoft Excel-2003. Для оценки полиморфизма микросателлитных локусов использован индекс PIC (Polymorphic Index Content). PIC = 1 - £(Pi2), где Pi - частота i-ой аллели, выявленной в данной выборке [12].

Результаты и обсуждение

Анализ полиморфизма сортов льна проводили с использованием 18 пар SSR-праймеров, из которых 16 пар являются монолокусными. Праймеры Lu15 и Flu21 выявили по 2 локуса. Аллельный состав микросателлитных локу-сов для каждого сорта определяли по набору индивидуальных фрагментов ДНК, амплифи-цированных парой праймеров, специфичных

к уникальным последовательностям, фланкирующим определенный микросателлит. По результатам SSR-анализа была составлена бинарная база данных о наличии/отсутствии определенных аллелей изученных 20 SSR-локусов и выполнена оценка их полиморфизма; для этого рассчитывались значения PIC и число аллелей на локус.

Размер и количество аллелей, обнаруженные для каждого локуса, а также расчетные показатели, отражающие генетическое разнообразие сортов, рассчитывали отдельно для двух

выборок. В табл. 1 приведены показатели полиморфизма для 39 сортов льна, включенных в Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород Беларуси.

Таблица 1

Оценка полиморфизма SSR-локусов у 39 сортов льна, включенных в Государственный реестр Беларуси

Локус Повторяющийся мотив Число аллелей Размер аллелей (п.н.) *PIC Число редких аллелей

Lu2 (TC),8 6 206-226 0,753 2

Lu4 (GA)9 9 156-180 0,786 4

Lu13 (ACX(AG),8 12 360-396 0,869 5

Lu15a (CAT)8 8 100-127 0,690 5

Lu15b (CAT)8 9 189-226 0,789 4

Lu3 (GT),, 7 156-172 0,807 2

Lu8 (AG)24 10 195-246 0,801 6

Lu21 (GA),A 8 210-252 0,754 3

Lu17 (GAk 9 273-291 0,777 5

Lu23 (CA)8(GA)„ 10 240-262 0,862 3

Lu28 (TCT)8 6 175-193 0,789 0

Flu8 (TTC)17TTT(TTC)77TTT(TTC)7 9 166-211 0,752 5

Flu7 (TTC),, 7 141-161 0,808 2

Flu9 (TTC)i7 5 103-115 0,708 1

Flu11 (TTC),, 4 103-112 0,523 2

Flu24 (TTC),3 3 97-106 0,539 0

Flu25 (TTC),,TTTTTT(TTC)7 11 179-229 0,832 5

Flu10 (TTC)io 9 141-164 0,711 4

Flu21a (TTC)4T(TTC),8 5 100-112 0,575 2

Flu21b (TTC)4T(TTC)18 9 140-164 0,756 5

Итого 156 - - 65

Среднее на локус 7,8 ± 0,531 - 0,744 ± 0,022 -

* - PIC - индекс полиморфизма; жирным шрифтом обоз

В целом у 39 сортов льна выявлено 156 аллелей размером от 97 до 396 п.н. Средний показатель уровня полиморфизма локуса, рассчитанный для всей исследованной выборки, составил 0,744 ± 0,022 на один локус. Минимальным значением отличался локус Flu11, максимальным - локус Lu13. В зависимости от локуса, число аллелей варьировало от 3 (локус Flu24) до 12 (локус Lu13). Среднее значение количества аллелей в расчете на один локус у исследованных сортов составило 7,8.

Частота встречаемости различных аллелей 20 микросателлитных локусов варьировала от 1,3% до 61,5%. Оценивая полиморфизм SSR-локусов у изученных сортов, отдельно учитывали частоту встречаемости уникальных и редких

1чены min и max значения показателей полиморфизма

аллелей. Аллели относились к редким, если их частота в исследуемой выборке не превышала 5%. Уникальными аллелями считались аллели, которые встречались только у одного сорта выборки. Данная выборка из 39 сортов характеризовалась высокой частотой встречаемости редких аллелей - 41,7%, т.е. 65 аллелей из 156 были редкими и встречались с частотой менее 5% (табл. 1, рис. 1). Число редких аллелей выборки варьировало от 0 (локусы Lu28, Flu 24) до 6 (Lu8) на локус. Из 65 редких аллелей 30 аллелей (19,2%) были уникальными. В изученной выборке сортов льна обнаружен 31 сорт с редкими аллелями, в том числе 16 сортов с уникальными аллелями (табл. 2).

Рис. 1. Число и частота встречаемости аллелей 20 88Я-локусов в выборке из 39 сортов льна, включенных в Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород Беларуси

Максимальное число редких аллелей было зафиксировано у сортов Алей и Задор - по 13 аллелей. Восемь редких аллелей отмечено у сорта Сюрприз, по 6 редких аллелей имели сорта Вита, Лирина и Мерилин; 5 аллелей - сорт Старт;

по 4 - Табор, Форт, Нива, Ласка, Грот, Веста, Велич, Борец, Блакит; по 3 - Згода, Прамень, Ритм, Ярок, Белинка; по 2 - Ручеек, Йитка, Ива, Бренд, Дашковский; по 1 аллелю - Брестский, Весна, Е-68, Левит 1, Лето, Могилевский.

Таблица 2

Редкие аллели SSR-локусов 39 сортов льна, включенных в Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород Беларуси

Аллель Сорт Аллель Сорт

Lu2 206 Блакит, Ярок Lu15a 127 Алей

216 Блакит, Форт, Ива, Могилевский Lu15b 189 Борец, Ласка, Веста, Табор

Lu4 156 Старт, Ритм 213 Задор

168 Згода, Йитка, Лирина 216 Сюрприз, Алей, Задор, Лирина

176 Мерилин, Грот, Табор 226 Сюрприз

180 Алей, Задор Lu3 160 Велич, Грот

Lu13 366 Велич, Мерилин, Табор, Лирина 172 Сюрприз, Задор

368 Бренд, Ручеек Lu8 195 Ярок

382 Брестский, Лирина, Ручеек 203 Нива, Йитка

392 Задор 205 Нива, Ритм, Прамень

396 Алей 221 Мерилин

Lu15a 100 Е-68 224 Сюрприз, Алей

115 Сюрприз 246 Старт

118 Борец, Алей, Прамень Lu21 212 Вита, Ярок, Табор

121 Задор 214 Блакит, Форт

Примечание. Жирным шрифтом выделены сорта с уникальными аллелями

Продолжение табл. 2

Аллель Сорт Аллель Сорт

Lu21 228 Сюрприз, Борец, Алей Flu11 109 Алей, Блакит, Форт, Лирина

252 Старт, Белинка 112 Борец, Задор

Lu17 279 Ласка, Веста Flu25 179 Мерилин

281 Дашковский 205 Лирина

283 Бренд 208 Веста

287 Мерилин, Весна 211 Старт, Левит 1, Нива, Белинка

291 Алей, Задор, Вита 229 Алей, Вита

Lu23 244 Веста, Грот Flu10 141 Старт, Нива, Ласка, Белинка

254 Велич 144 Сюрприз

262 Сюрприз 153 Вита

Flu8 166 Грот 159 Задор

169 Велич Пи21а 110 Алей

172 Ива 112 Задор, Вита, Прамень

190 Ласка Flu21b 140 Лето

211 Алей 153 Згода, Дашковский

Flu7 150 Ритм, Вита, Згода 159 Форт, Мерилин

161 Задор 164 Задор

Flu9 115 Алей, Задор

Следует отметить, что 14 сортов (Задор, Алей, Сюрприз, Ярок, Мерилин, Старт, Даш-ковский, Бренд, Велич, Грот, Ласка, Лирина, Веста и Вита) имели как редкие, так и уникальные аллели одновременно.

Аналогичный подход был использован для выборки из 15 стародавних белорусских сортов льна, полиморфизм которых был исследован теми же

методами с использованием тех же 18 пар SSR-праймеров. В этой выборке сортов в изученных локусах было выявлено от 2 (локус Flu24) до 16 (локус Flu25) аллелей, в среднем 7,15 аллелей на локус. Уровень полиморфизма изученных локу-сов был также высоким: значения индекса PIC варьировали от 0,480 до 0,918 в зависимости от локуса (в среднем 0,764 ± 0,022 на локус) (табл. 3).

Таблица 3

Локус Повторяющийся мотив Число аллелей Размер аллелей (п.н.) PIC* Число редких аллелей

Lu2 (TC),8 8 198-218 0,751 5

Lu4 (GA)9 6 164-178 0,664 4

Lu13 (AC)4(AG)I8 10 362-392 0,756 7

Lu15a (CAT)8 6 100-118 0,771 2

Lu15b (CAT)8 6 189-216 0,809 1

Lu3 (GT)n 6 156-166 0,776 2

Lu8 (AG),4 8 189-215 0,813 4

Lu21 (GA)^ 6 210-220 0,796 1

Lu17 (GA),6 8 269-291 0,798 3

Lu23 (CA)8(GA)„ 8 238-258 0,820 3

Lu28 (TCT)8 5 175-190 0,744 1

Оценка полиморфизма SSR-локусов у 15 стародавних белорусских сортов льна

Продолжение табл. 3

Локус Повторяющийся мотив Число аллелей Размер аллелей (п.н.) PIC* Число редких аллелей

Flu8 (TTC)17TTT(TTC)77TTT(TTC)7 15 147-705 0,916 11

Flu7 (TTC),, 7 139-156 0,831 7

Flu9 (TTC)i7 5 103-115 0,770 7

Flu11 (TTC),1 5 100-117 0,687 1

Flu24 (TTC),, 2 97-100 0,480 0

Flu25 (TTC)77TTTTTT(TTC)7 16 158-738 0,918 13

Flu10 (TTC)io 8 144-165 0,847 3

Flu21a (TTC)4T(TTC)18 3 100-106 0,674 0

Flu21b (TTC)4T(TTC)18 5 144-156 0,776 1

Итого 143 - - 66

Среднее на локус 7,15 ± 0,767 - 0,764 ± 0,077 -

* - PIC - индекс полиморфизма; жирным шрифтом обозначены min и max значения показателей полиморфизма

В этой выборке наименьшее значение индекса PIC выявлено для локуса Flu24, наибольшее - для локуса Flu25. Из 143 аллелей 20-ти SSR-локусов, обнаруженных у стародавних белорусских сортов, 66 (46,2%) относились к

редким (табл. 3, рис. 2), в том числе 40 аллелей (28%) были уникальными. В зависимости от локуса, число редких аллелей варьировало от 0 (локусы Flu21a, Flu24) до 13 ^1и25) (табл. 3).

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Частота встречаемости аллелей, %

Рис. 2. Число и частота встречаемости аллелей 20 SSR-локусов в выборке 15 белорусских стародавних сортов льна

В изученной выборке из 15 сортов макси- аллелей имел сорт К-603, 8 - сорт К-790, по 7 -мальное число редких аллелей зафиксировано сорта К-6601, К-5455, К-5991, по 6 - К-5476, у сорта К-5990 - 11 редких аллелей, 10 редких К-5460, К-5330, по 5 - К-37, К-5451, К-594, 4 ал-

леля - К-5992, 3 аллеля - К-6212, 2 аллеля -К-604 (табл. 4).

Показатели полиморфизма SSR-локусов у сортов двух изученных выборок оказались близки и достоверно не отличались (Р > 0,05).

Для оценки уровня генетического разнообразия сортов в зависимости от периода их создания, были сформированы три группы, соответствующие различным периодам селекции льна:

№ 1 - стародавние белорусские сорта;

№ 2 - селекционные сорта льна, включенные в Госреестр РБ до 2000 года;

№ 3 - селекционные сорта льна, включенные в Госреестр РБ после 2000 года.

Группы сортов разных периодов селекции различались по объему. Так, группа № 1 насчитывала 15 сортов, группа № 2 - 11 сортов и группа № 3 - 28 сортов (табл. 5).

Таблица 4

Редкие аллели SSR-локусов 15 белорусских стародавних сортов льна

Аллель Сорт Аллель Сорт

200 К-790 142 К-5330, К-5451

208 К-5460, К-5991 145 К-5455

Ьи2 212 К-5330 151 К-5460, К-5476

214 К-5460 157 К-5451

216 К-5991 160 К-594, К-5455

164 К-5330, К-5990 Flu8 163 К-37, К-594

Ьи4 170 К-37 175 К-790

176 К-5992 178 К-5990

178 К-790, К-5476 183 К-5990

362 К-5455 187 К-5991, К-603

372 К-604 190 К-5991

376 К-603 Flu7 139 К-790, К-5990

Lи13 380 К-5460 156 К-5476, К-5991

382 К-5451 Flu9 103 К-5330

384 К-603 115 К-5455, К-5476

392 К-6601 Flu11 112 К-6212, К-603

Lи15а 100 К-37, К-603 158 К-5451, К-5476

115 К-6601, К-5990 170 К-5460

Ьи15Ь 216 К-790, К-5990 173 К-5451

Lи3 160 К-5990 176 К-5455, К-5476

166 К-37, К-594 179 К-594

189 К-5330 188 К-37

Ьи8 211 К-6601, К-5992 Flu25 196 К-790, К-5990

213 К-6212 199 К-5990

215 К-603 202 К-5991, К-604

Ьи21 218 К-5460 214 К-594, К-5330

281 К-603 217 К-6601

Ьи17 283 К-6212 220 К-790, К-6601

291 К-603 238 К-603

244 К-5990 159 К-790, К-5455

Ьи23 246 К-5992, К-603 Flu10 162 К-6601, К-5992

252 К-6601 165 К-5991

Ьи28 190 К-5990 Flu21b 153 К-5455

Таблица 5

Показатели полиморфизма 20 микросателлитных локусов у трех групп сортов, созданных в разные периоды, рассчитанные по данным SSR-анализа

Среднее значение, рассчитанное на сорт

№ группы Группа/ количество сортов N PIC (среднее) Число аллелей Число редких аллелей Число уникальных аллелей

1 Стародавние сорта / N = 15 0,764 9,5 4,4 2,7

2 Селекционные сорта, включенные в Госреестр до 2000 года / N = 11 0,645 8,5 3,2 1,5

3 Селекционные сорта, включенные в Госреестр после 2000 года / N = 28 0,755 5,4 2,3 0,7

Для каждой группы сортов были рассчитаны показатели полиморфизма 20 микросателлитных локусов: индекс PIC, среднее число аллелей на сорт, среднее число редких аллелей на сорт, среднее число уникальных аллелей на сорт (табл. 5). Наиболее низкими значениями PIC характеризовались селекционные сорта группы № 2. Однако значения показателей числа аллелей, числа редких и уникальных аллелей (рассчитанные в среднем на сорт) оказались ниже у современных сортов группы № 3.

Одной из возможных причин выявленных различий между группами сортов по уровню генетического разнообразия может быть их разный объем по количеству генотипов. Для

нивелирования влияния различий по численности сортов в разных группах на величину показателей полиморфизма был использован метод бутстреп-размножения выборок [13]. Для этого в каждой из трех групп было создано по 10 подвыборок (каждая численностью в 11 сортов) методом случайного повторного отбора [14]. Для каждой группы № 1, № 2 и № 3, состоящей из 10 таких подвыборок, были рассчитаны показатели полиморфизма 20 микро-сателлитных локусов. Результаты приведены в табл. 6 и, для большей демонстративности, на рис. 3. Достоверность различий показателей полиморфизма у разных групп сортов рассчитывали с использованием I критерия Стьюдента.

Таблица 6

Показатели полиморфизма в трех группах сортов различных периодов селекции, вычисленные с использованием метода бутстреп-размножения выборок

№ подвыборки, (каждая включает по 11 сортов) PIC Число аллелей Среднее число аллелей на сорт Число редких аллелей Среднее число редких аллелей на сорт Число уникальных аллелей Среднее число уникальных аллелей на сорт

Группа № 1, стародавние белорусские сорта и примитивные образцы

1 0,716 102,0 9,3 28,0 2,5 19,0 1,7

2 0,724 117,0 10,6 56,0 5,1 26,0 2,4

3 0,733 123,0 11,2 62,0 5,6 33,0 3,0

4 0,756 122,0 11,1 52,0 4,7 29,0 2,6

5 0,749 129,0 11,7 65,0 5,9 40,0 3,6

6 0,703 108,0 9,8 50,0 4,5 21,0 1,9

7 0,735 121,0 11,0 55,0 5,0 28,0 2,5

8 0,723 120,0 10,9 57,0 5,2 40,0 3,6

Продолжение табл. 6

№ подвыборки, (каждая включает по 11 сортов) PIC Число аллелей Среднее число аллелей на сорт Число редких аллелей Среднее число редких аллелей на сорт Число уникальных аллелей Среднее число уникальных аллелей на сорт

Группа № 1, стародавние белорусские сорта и примитивные образцы

9 0,746 127,0 11,5 64,0 5,8 30,0 2,7

10 0,730 107,0 9,7 39,0 3,5 23,0 2,1

Среднее значение 0,732* 117,6 10,7* 52,8 4,8* 28,9 2,6*

Группа № 2, сорта льна, включенные в Госреестр Беларуси до 2000 г.

1 0,629 88 8,0 27,0 2,5 17,0 1,5

2 0,662 89 8,1 34,0 3,1 4,0 0,4

3 0,632 89 8,1 35,0 3,2 15,0 1,4

4 0,620 89 8,1 40,0 3,6 15,0 1,4

5 0,661 90 8,2 33,0 3,0 7,0 0,6

6 0,640 87 7,9 26,0 2,4 14,0 1,3

7 0,597 85 7,7 32,0 2,9 17,0 1,5

8 0,653 88 8,0 29,0 2,6 6,0 0,5

9 0,583 77 7,0 23,0 2,1 6,0 0,5

10 0,640 91 8,3 32,0 2,9 16,0 1,5

Среднее значение 0,632 87,3 7,9 31,1 2,8 11,7 1,1

Группа № 3, сорта льна, включенные в Госреестр Беларуси после 2000 г.

1 0,691 11 1,0 54,0 4,9 26,0 2,4

2 0,688 104 9,5 55,0 5,0 26,0 2,4

3 0,741 121 11,0 56,0 5,1 30,0 2,7

4 0,707 113 10,3 54,0 4,9 28,0 2,5

5 0,700 109 9,9 45,0 4,1 22,0 2,0

6 0,724 123 11,2 67,0 6,1 34,0 3,1

7 0,734 120 10,9 59,0 5,4 28,0 2,5

8 0,744 122 11,1 59,0 5,4 32,0 2,9

9 0,744 120 10,9 56,0 5,1 28,0 2,5

10 0,750 124 11,3 27,0 2,5 23,0 2,1

Среднее значение 0,722* 106,7 9,7* 53,2 4,8* 27,7 2,5*

* - значения данных показателей полиморфизма достоверно выше в группах № 1 и № 3 по сравнению с группой № 2 при Р > 0,05.

При использовании метода бутстреп-размножения выборок для подсчета показателей полиморфизма у разных групп сортов сорта группы № 2 имели достоверно более низкие значения показателя PIC, числа аллелей, числа редких и уникальных аллелей (рассчитанные в среднем на сорт) по сравнению

как со стародавними сортами (группа № 1), так и с современными сортами (группа № 3). Современные сорта (группа № 3) и стародавние сорта (группа № 1) по показателям PIC, числу аллелей, числу редких и уникальных аллелей на сорт достоверно не различались. Более низкие значения показателей уровня

полиморфизма у селекционных сортов льна, включенных в Госреестр до 2000 года, могут объясняться как методами селекции, так и использованием в этот период селекции ограни-

В первой половине XX века наиболее распространенным методом селекции был аналитический, так называемый массовый отбор, при котором семена лучших растений объединяли и высевали вместе [15], что объясняет большое генетическое разнообразие стародавних сортов (группа № 1). В послевоенный период льноводство в Беларуси возрождалось в основном за счет районирования российских сортов льна, которые впоследствии включались в селекцию. Так, в 1956 году в Беларуси был районирован высокопродуктивный сорт Смоленской ГОСХОС Л-1120 [15], который использовался в дальнейшем при создании многих сортов в качестве донора генов устойчивости к фузариозному увяданию и ржавчине [16], что привело к генетической однородности возделываемых сортов льна-долгунца (группа №2). Это подтверждается и данными

ченного числа сортов-доноров, используемых для гибридизации и создания исходного материала для селекционного процесса при выведении новых сортов.

RAPD-анализа стародавних и современных сортов льна [17].

В последние годы в республике проводится интенсивная селекционная работа по созданию большого количества новых высокопродуктивных сортов льна (группа № 3) с привлечением современных методов селекции и включением в селекционный процесс зарубежных сортов. Вследствие этого происходит восстановление и расширение генетического разнообразия современных сортов. Однако привлекая в селекционный процесс зарубежные сорта, не стоит забывать о стародавних местных белорусских сортах, которые хорошо приспособлены к условиям среды своего региона, обладают большим количеством уникальных аллелей, и генетический потенциал которых должен быть всесторонне изучен и использован в полной мере.

Рис. 3. Значения показателей полиморфизма у сортов различных периодов селекции (№ 1, № 2, № 3), рассчитанные по результатам анализа полиморфизма 20 микросателлитных локусов

Заключение

Таким образом, выявлено 156 аллелей 20-ти SSR-локусов у 39 сортов льна, включенных в Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород Беларуси. Максимальное число аллелей (12) определено для локу-са Lu13, минимальное (3 аллеля) выявлено для локуса Flu24. Уровень полиморфизма для данной выборки достаточно высок: значения PIC варьировали от 0,526 до 0,869 со средним значением 0,744. Выявлено 65 редких аллелей у 31 сорта, из них 16 сортов (41% выборки) имели уникальные аллели.

Для выборки из 15 стародавних белорусских сортов и примитивных образцов (ландрасы) по тем же 20-ти SSR-локусам выявлено 143 аллеля. Максимальное число аллелей (16) определено для локуса Flu25, минимальное (2 аллеля) - для локуса Flu24. Уровень полиморфизма для данной выборки был также достаточно высоким: значения PIC варьировали от 0,480 до 0,918 со средним значением 0,764. Выявле-

но 66 редких аллелей, причем редкие аллели имели все сорта выборки, а уникальные аллели обнаружены у 14 сортов (93% выборки).

Изученные выборки характеризовались высокой частотой встречаемости редких аллелей - больше 40%. Однако частота встречаемости уникальных аллелей в выборке из 15 белорусских стародавних сортов льна (28%) была достоверно выше, чем в выборке 39 сортов льна, включенных в Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород Беларуси (19,2%).

Селекционные сорта льна, включенные в Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород Беларуси до 2000 года, имели достоверно (Р < 0,05) более низкие значения показателей генетического полиморфизма по сравнению с белорусскими стародавними сортами и современными селекционными сортами, включенными в реестр после 2000 года.

Список использованных источников

1. Vromans, J. Molecular genetic studies in flax (Linum usitatissimum L.). / J. Vromans // Wageningen University, The Netherlands [Electronic resource]. - 2006. - Mode of access: http://ede-pot.wur.nl/22222. - Date of access: 18.01.2013.

2. Сергеев, Д.А. Сравнительное изучение полиморфизма ДНК различных сортов пшеницы с использованием молекулярных маркеров: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.12; 03.00.15 / Д.А. Сергеев; Ин-т физиологии растений и генетики Акад. наук Респ. Таджикистан. - Душанбе, 2009. - 26 с.

3. Fu, Y.B. Geographic patterns of RAPD variation in cultivated flax / Y.B. Fu // Crop Science. - 2005. - V. 45. - Р. 1084-1089.

4. Fu, Y.B. RAPD Analysis of 54 North American Flax Cultivars / Y.B. Fu [et al.] // Crop Science. - 2003. - V. 43. - P. 1510-1515.

5. Oh, T.J. RFLP and RAPD mapping in flax (Linum usitatissimum) / T.J. Oh, M. Gorman, C.A. Cullis // Theor. Appl. Genet. - 2000. -V. 101. - P. 590-593.

6. Adugna, W. The use of morphological and AFLP markers in diversity analysis of linseed / W. Adugna, M.T. Labuschagne, C.D. Vil-joen // Biodivers Conserv. - 2006. - V. 15. -P. 3193-3205.

7. Roose Amsaleg, C. Polymorphic microsatellite loci in Linum usitatissimum / C. Roose Amsaleg [et al.] // Mol. Ecol. Notes. - 2006. -V. 6 - P. 796-799.

8. Deng, X. Isolation and characterization of polymorphic microsatellite markers from flax (Linum usitatissimum L.) / X. Deng. [et al.] // African Journal of Biotechnology. - 2011. -V. 10, N 5. - P. 734-739.

9. Bickel, C.L. SSR markers developed for genetic mapping in flax (Linum usitatissimum L.) / C.L. Bickel [et al.] // Res. Rep. Biol. - 2011. -V. 2011, N. 2. - P. 23-29.

10. Сулимова, Г.Е. ДНК-маркеры в генетических исследованиях: типы маркеров, их свойстваиобластиприменения/Г.Е. Сулимова // Успехи соврем. биологии. -2004. - Т. 124, № 3. - С. 260-271.

11. Peakall, R. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research / R. Peakall, P.E. Smouse // Molecular Ecology Notes. - 2006. - V. 6. -P. 288-295.

12. Nei, M. Analysis of gene diversity in subdivided populations / M. Nei // Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. -1973. - V. 70. - P. 3321-3323.

13. Швачко, Н.А. Генетическое разнообразие селекционных сортов картофеля коллекции ВИР, выявленное SSR анализом: авто-реф. дис. ... канд. биол. наук: 03.02.07 / Н.А. Швачко; Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова. - Санкт-Петербург, 2012. - 22 с.

14. Дубров, А.М. Многомерные статистические методы / А.М. Дубров, В.С. Мхитарян, Л.И. Трошин. - М: Финансы и статистика, 2003. - 352 с.

15. Лен Беларуси / И.А. Голуб [и др.];

НАН Беларуси, РУП «Белорусский научно-исследовательский институт льна»; под ред. И.А. Голуба. - Минск: ЧУП «Орех», 2003. -245 с.

16. Рожмина, Т. А. Генетическое разнообразие льна (Linum usitatissimum L.) и его комплексное использование в селекции: автореф. дис. ... д-ра биол. наук: 06.01.05, 03.00.15 / Т. А. Рожмина; Санкт-Петербург, 2004. - 42 с.

17. Лемеш, В.А. Молекулярный анализ гетерогенности белорусских сортов и ландрас льна / В.А. Лемеш // Доклады НАН Беларуси. - 2007. - Т. 51, № 6. - С. 78-81.

Дата поступления статьи 1 июля 2013 г.