Использование ДНК-маркеров в селекции сои для отбора фотопериодически нейтральных линий

Представлены результаты применения ДНК-маркеров в селекционном процессе сои для отбора фотопериодически нейтральных линий. Исследования проведены в предгорной зоне юго-востока Республики Казахстан на базе научно-полевого стационара в условиях 2020 г. Материалы исследования – 22 образца сои от ультраскороспелых (MG000) до средне-позднеспелых (MGIII) групп спелости, использованных в качестве родительских форм для скрещиваний, а также 67 гибридных популяции из них (поколение F₂–F₄). ДНК-идентификация аллельной вариации генов Е1, Е3, Е7 проведена методом ПЦР с использованием SSR маркеров. По результатам ДНК-идентификации определены 10 образцов наиболее ценных родительских форм сои (носителей двух рецессивных аллелей в гомозиготном состоянии е1е7) и 1 образец (сорт Малета), несущий три рецессивные аллели е1е3е7. На основании маркерассоциированного отбора из 355 отдельных растений 67 гибридных популяций выявлены 9 растений, несущих рецессивные аллели е1е3е7, из таких гибридных популяций, как Зара × Малета (номера гибридных популяций: 1, 2, 7, 15) и Бірлік × Rana (П-1), и 107 растений с рецессивными аллелями е1е7 из популяций: Зара × Малета (номера гибридных популяций: 1, 9, 7, 13), Бірлік × Hilario (П-10), Бірлік × Toury (П-6), Бірлік × Память ЮГК (П-5, M15/2, M15/3, M15/4 и M20), Бірлік × Припять (П-2), Ласточка × 234 (ЛT44/11, ЛT44/12). Данные образцы могут быть направлены для испытания в северные регионы Республики Казахстан как слабочувствительные к фотопериоду линии.

1. Zhang S.R., Wang H., Wang Z., Ren Y., Niu L., Liu J., Liu B. Photoperiodism dynamics during the domestication and improvement of soybean // Science China Life Sciences. 2017. Vol. 60. P. 1416–1427. DOI: 10.1007/s11427-016-9154-x.

2. Сеферова И.В., Мисюрина Т.В., Никишкина М.А. Эколого-географическая оценка биологического потенциала скороспелых сортов и осеверение сои // Сельскохозяйственная биология. 2007. № 5. С. 42–47.

3. Lin X., Liu B., Weller L., Abe J., Kong F. Molecular mechanisms for the photoperiodic regulation of flowering in soybean // Journal of Integrative Plant Biology. 2020. Vol. 63. Is. 6. pp. 981–994. DOI: 10.1111/jipb.13021.

4. Yang W.Y., Wu T.T., Zhang X.Y., Song W.W., Xu C.L., Sun S., Hou W.S., Jiang B.J., Han T.F., Wu C.X. Critical photoperiod measurement of soybean varieties in different maturity groups // Crop Science. 2019. Vol. 59. DOI: 10.2135/crop-sci2019.03.0170.

5. Zhang L.X., Liu W., Tsegaw M., Xu X., QI Y., Enoch S., Liu L., Wu T., Sun Sh., Han T. Principles and practices of the photo-thermal adaptability improvement in soybean // Journal of integrative agriculture. 2020. Vol. 19. N. 2. P. 295–310. DOI: 10.1016/S2095-3119(19)62850-9.

6. Синеговская В.Т., Левина А.Н. Влияние продолжительности светового дня на рост, развитие и продуктивность сои // Дальневосточный аграрный вестник. 2020. № 2 (54). С. 47–55. DOI: 10.24411/1999-6837-2020-12021.

7. Abugalieva S., Didorenko S., Anuarbek S., Volkova L., Gerasimova Y., Sidorik I., Turuspekov Y. Assessment of soybean flowering and seed maturation time in different latitude regions of Kazakhstan // PLoS ONE. 2016. Vol. 11. DOI: 10.1371/journal.pone.0166894.

8. Сеферова И.В., Вишнякова М.А. Генофонд сои из коллекции ВИР для продвижения агрономического ареала культуры к северу // Зернобобовые и крупяные культуры. 2018. № 3. С. 41–47.

9. Давыденко О.Г., Жмурко В.В., Голоенко Д.В., Розенцвейг В.Е., Шаблинская О.В. Изучение фотопериодизма раннеспелых сортов сои // Селекцiя i насiнництво. 2004. T. 88. С. 151–162.

10. Wang F., Nan H., Chen L., Fang Ch., Zhang H., Su T., Li Sh., Cheng Q., Dong L., Liu B., Kong F., Lu S. A new dominant locus, E11, controls early flowering time and maturity in soybean // Molecular Breeding. 2019. Vol. 39, N 70. DOI: 10.1007/s11032-019-0978-3.

11. Cober E.R., Voldeng H.D. A new soybean maturity and photoperiod-sensitivity locus linked to E1 and T // Crop Science. 2001. Vol.41. P. 698– 701. DOI: 10.2135/cropsci2001.413698.

12. Jiang B., Nan H., Gao Y., Tang L., Yue Y., Lu S., Ma L., Cao D., Sun S., Wang J., Wu C., Yuan X., Hou W., Kong F., Han T., Liu B. Allelic combinations of soybean maturity loci E1, E2, E3 and E4 result in diversity of maturity and adaptation to different latitudes // PLoS ONE, 2014. Vol. 9(8). DOI: 10.1371/journal.pone.0106042.

13. Xia Z., Watanabe S., Yamada T., Tsubokura Y., Nakashima H., Zhai H. Positional cloning and characterization reveal the molecular basis for soybean maturity locus E1 that regulates photoperiodic flowering // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2012. Vol. 109, N 32. P. 2155–2164. DOI: 10.1073/pnas.1117982109.

14. Tsubokura Y., Watanabe S., Xia Z., Kanamori H., Yamagata H., Kaga A., Katayose Y., Abe J., Ishimoto M., Harada K. Natural variation in the genes responsible for maturity loci E1, E2, E3 and E4 in soybean // Annals of Botany. 2014. Vol. 113. P. 429–441. DOI: 10.1093/aob/mct269.

15. Zhou Z., Jiang Y., Wang Z., Gou Z., Lyu J., Li W., Yu Y., Shu L., Zhao Y., Ma Y., Fang C., Shen Y., Liu T., Li C., Li Q., Wu M., Wang M., Wu Y., Dong Y., Wan W., Wang X., Ding Z., Gao Y., Xiang H., Zhu B., Lee S.H., Wang W., Tian Z. Resequencing 302 wild and cultivated accessions identifies genes related to domestication and improvement in soybean // Nature Biotechnology. 2015. Vol. 33. P. 408–414. DOI:10.1038/nbt.3096.

16. Вишнякова М.А., Сеферова И.В., Самсонова М.Г. Требования к исходному материалу для селекции сои в контексте современных биотехнологий // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52, № 5. С 905–916. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.5.905eng.

17. Дидоренко С.В., Спрягайлова Ю.Н., Абугалиева А.И. Селекция скороспелых сортов сои на востоке Казахстана // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018. Т. 179, № 1. С. 63–77 DOI: 10.30901/2227-8834-2018-1-63-77.

18. Murray M.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA // Nucleic Acids Res. 1980. Vol. 8. P. 4321–4325. DOI: 10.1093/nar/8.19.4321.

19. Molnar S.J., Rai S., Charette M., Cober E.R. Simple sequence repeat (SSR) markers linked to E1, E3, E4, and E7 maturity genes in soybean // Genome. 2003. Vol. 46. N 6. P. 1024–1036. DOI: 10.1139/g03-079.

20. Rosenzweig V.E., Aksyonova E.A., Milash S.B., Goloenko D.V., Davydenko O.G. Prospects of exploiting of photoperiod sensitivity gene E7 in early soybean breeding and revealing of its sources with SSR-markers // Soybean Genetics Newsletter. 2008. Vol. 35.