ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ СОИ (GLYCINE MAX (L.) MERRILL)
Main Article Content
Authors
С.И. Абугалиева
Институт биологии и биотехнологии растений, Ул. Тимирязева, 45, Алматы 050040, Казахстан
Abstract
Соя (Glycine max (L.) Merrill) является одной из самых важных зернобобовых культур в мире, постоянное возрастание ее значения в экономике обусловлено комплексом ценных свойств и многоцелевым использованием. Идентификация генетических ресурсов растений, создание основных стержневых, (центральных, референтных) коллекций, характеризующихся максимальным разнообразием, могут способствовать их более широкому и эффективному применению в современных селекционных программах. В данной статье приведен обзор работ, посвященных изучению уровня генетического разнообразия сортов культурной сои с использованием различных современных классов молекулярных (ДНК) маркеров, в том числе наиболее информативным – SSR и SNP маркерам; генотипированию сортовых генофондов сои с использованием новых ДНК технологий, разработанным генетическим картам сои и генетическому картированию локусов количественных признаков сои. Показана важность использования полиморфных ДНК-маркеров в изучении генетического разнообразия сои. Приведены новые тенденции для генотипирования с использованием массированных данных на основе применения ДНК анализаторов нового поколения. SNP являются наиболее подходящими маркерами для развития высокоавтоматизированных методов генотипирования с высоким разрешением. Новые геномные технологии позволяют осуществлять массированный параллельный высокоскоростной анализ, охватывающий практически все регионы генома. Информация по генетическому разнообразию сортов различных генетических пулов сои, ДНК-генотипированию, генетическому и ассоциативному картированию является полезной для развития и улучшения современных селекционных программ молекулярной селекции, направленных на создание новых сортов с желаемыми признаками, например, устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам среды, с высокой продуктивностью, качеством зерна и другими признаками.
Keywords
Glycine max, соя, сорта, генетическое разнообразие, генетические карты, микросателлиты, SSR-маркеры, SNP-маркеры
Article Details
References
Convention on Biological Diversity. Углубленный обзор осуществления глобальной стратегии сохранения растений UNEP/CBD/SBSTTA/12/3 (Вспомогательный орган по научным, техническим и технологическим консультациям): двенадцатое совещание ЮНЕСКО. - Париж, 2007. - 21 с.
Sneller C.H. Pedigree analysis of elite soybean lines // Crop Science. – 1994. – Vol. 34. – P. 1515-1524.
Бойко А.Т., Карягин Ю.Г. Соя – высокобелковая культура. – Алматы: ОАО Vita, 2004. – 18 с.
Bekele А., Alemaw G., Zeleke H. Genetic divergence among soybean (Glycine max (L) Merrill) introductions in Ethiopia based on agronomic traits // Journal of Biology, Agriculture and Healthcare. – 2012. - Vol 2, №6. – P. 6-13.
Vollmann J., Fritz C.N., Wagentrist H., Ruckenbauer P. Environmental and genetic variation of soybean seed protein content under Central European growing conditions // Journal of the Science of Food and Agriculture. – 2000. – Vol. 80. – P.1300-1306.
Вишнякова М.А., Бурляева М.О., Сеферова И.В., Никишкина М.А. Коллекция сои ВИР – источник исходного материала для современных направлений селекции // Итоги исследований по сое за годы реформирования и направления НИР на 2005-2010. - Краснодар, 2004. - С. 46-53.
Feng C., Hou A., Chen P., Cornelious B., Shi A., Zhang B. Genetic diversity among popular historical southern US soybean cultivars using AFLP markers // Journal of Crop Improvement. – 2008. – Vol. 22. – P. 31-46.
Guo J., Liu Y., Wang Y., Chen J., Li Y., Huang H., Qiu L., Wang Y. Population structure of the wild soybean (Glycine soja) in China: implications from microsatellite analyses // Annals of Botany. – 2012. – Vol. 110, №4. – P.777-785.
Li Y.-H., Li W., Zhang C., Yang L., Chang R.-Z., Gaut B.C., Qiu L. Genetic diversity in domesticated soybean (Glycine max) and its wild progenitor (Glycine soja) for simple sequence repeat and single-nucleotide polymorphism loci // New Phytologist. – 2010. – Vol. 188. – P. 242–253.
Хавкин Э.Е. Молекулярные маркеры в растениеводстве // Сельскохозяйственная биология. – 1997. – №5. – С. 3–19.
Туруспеков Е.К. Типы PCR маркеров и возможности их использования в генетике и селекции злаковых культур // Известия МОН РК. Серия биологическая и медицинская. – 1999. - №5. – С. 67-73.
Календарь Р.Н., Глазко В.И. Типы молекулярно-генетических маркеров и их применение // Физиология и биохимия культурных растений. – 2002. – Т.34, №4. – С. 279-296.
Кобызева Л.Н., Безуглая О.Н. Видовое разнообразие зерновых бобовых культур в национальном центре генетических ресурсов растений Украины и его значение для селекционной практики // Генетични ресурсы рослин. – 2009. – №7. – С. 9-21.
Qiu L.J., Xing L.L., Guo Y., Wang J., Jackson S.A., Chang R.Z. A platform for soybean molecular breeding: the utilization of core collections for food security // Plant Molecular Biology. – 2013. – Vol.83(1-2). – P.41-50.
Xu D.H., Gai J.Y. Genetic diversity of wild and cultivated soybeans growing in China revealed by RAPD analysis // Plant Breeding. – 2003. – Vol. 122, № 6. – P.503-506.
Xu D.H., Abe J., Gai J.Y., Shimamoto Y. Diversity of chloroplast DNA SSRs in wild and cultivated soybeans: Evidence for multiple origins of cultivated soybean // Theoretical and Applied Genetics. - 2002. – Vol. 105. – P. 645-653.
Глазко В.Ю., Дубин А.В., Календарь Р.Н., Глазко Г.В., Шерепитко В.И., Созинов А.А. Генетические взаимоотношения между сортами сои, оцененные с использованием ISSR маркеров // Цитология и генетика. – 1999. – Т.33, №5. – С.47-51.
Mudibu J., Nkongolo K.K.C., Mehes-Smith M., Kalonji-Mbuyi A. Genetic Analysis of a Soybean Genetic Pool using ISSR Marker: Effect of Gamma Radiation on Genetic Variability // International Journal of Plant Breeding and Genetics. – 2011. – Vol. 5. – P. 235-245.
Козыренко М.М., ФисенкоП.П., Артюкова Е.В. Анализ генетического разнообразия сортов и сомаклональных линий культурной сои (Clycine max (L.) Merr.) методом маркетирования межмикросателлитных последовательностей (ISSR) // Биотехнология. – 2007. - №1. – С.3-13.
Абугалиева С.И., Волкова Л.А., Жидовинова А.В., Ледовской Ю.С., Туруспеков Е.К. Генотипирование сортов сои Казахстана с использованием ISSR-маркеров // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2010. - №3. – С. 8-11.
Baloch F.S., Kurt K., Arioglu H., Ozkan H. Assaying of diversity among soybean (Glycin max (L.) Merr.) and peanut (Arachis hypogaea L.) genotypes at DNA level // Turkish Journal of Agricultural Forestry. – 2010. – Vol.34. – P. 285-301.
Varshney R.K., Graner A., Sorrells M.E. Genic microsatellite markers in plants: Features and applications // TRENDS in Biotechnology. – 2005. – Vol. 23, №1. – P. 48-55.
Narvel J.M., Fehr W.R., Chu W.C., Grant D., Shoemaker R.C. Simple sequence repeat diversity among soybean plant introductions and elite genotypes // Crop Science. – 2000. – Vol. 40. – P. 1452-1458.
Ristova D., Šarcevic H., Šimon S., Mihajlov L., Pejic I. Genetic Diversity in Southeast European Soybean Germplasm Revealed by SSR markers // Agriculturae Conspectus Scientificus. – 2010. – Vol. 75, №1. – P. 21-26.
Рамазанова С.А., Гучетль С.З., Челюстникова Т.А., Антонова Т.С. Идентификация сортов сои российской селекции на основе анализа микросателлитных (SSR) локусов ДНК // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. – 2008. – Т. 2, №139. – С.1-4.
Абугалиева С.И., Волкова Л.А., Нурланова А.А., Жанпеисова А.С., Туруспеков Е.К. ДНК-фингерпринтинг сортов сои Казахстана с использованием микросателлитных маркеров // Биотехнология. Теория и практика. – 2013. - №3. – С. 27-35.
Abe J., Xu D.H., Suzuki D., Kanazawa A., Shimamoto Y. Soybean germplasm pools in Asia revealed by nuclear SSRs // Theoretical and Applied Genetics. – 2003. – Vol. 106. – P. 445-453.
Tantasawat P., Trongchuen J., Prajongjai T., Jenweerawat S., Chaowiset W. SSR analysis of soybean (Glycine max (L.) Merr.) genetic relationship and variety identification in Thailand // Australian Journal of Crop Science. – 2011. – Vol. 5, №3. – P. 283-290.
Priolli R.H., Wysmierski P.T., daCunha C.P., Pinheiro J.B., Vello N.A. Genetic structure and a selected core set of Brazilian soybean cultivars // Genetics and Molecular Biology. – 2013. – Vol. 36(3). – P. 382-390.
Cui Z., Carter T.E., Burton J.W., Wells R. Phenotypic diversity of modern Chinese and North American soybean cultivars // Crop Science. - 2001. – Vol. 41. – P.1954-1967.
Cui Z., Carter T.E., Burton J.W. Genetic diversity patterns in Chinese soybean cultivars based on coefficient of parentage // Crop Science. – 2000. – Vol.40. – P.1780-1793.
Hyten D.L., Song Q., Zhu Y., Choi I.Y., Nelson R.L., Costa J.M., Specht J.E., Shoemaker R.C., Cregan P.B. Impacts of genetic bottlenecks on soybean genome diversity // Proceedings of National Academy of Science of USA. – 2006. – Vol.103. – P.16666–16671.
Cho G.T., Lee J., Moon J.K., Yoon M.S., Baek H.J., Kang J.H., Kim T.S., Paek N.C. Soybean Landrace [Glycine max (L.) Merr.] // Journal of Crop Science and Biotechnology. - 2008. – Vol. 11(2). – P. 83-90.
Brick A.F., Sivolap Yu.M. Molecular Genetic Identification and Certification of Soybean (Glycine max L.) Cultivars // Russian Journal of Genetics. – 2001. - Vol. 37, №9. – Р.1061-1067.
Gizlice Z., Carter T.E., Burton J.W. Genetic base for North American public soybean cultivars released between 1947 and 1988 // Crop Science. – 1994. – Vol.34. – P.1143-1151.
Tavaud-Pirra M., Sartre P., Nelson R., Santoni S., Texier N., Roumet P. Genetic Diversity in a Soybean Collection // Crop Science. – 2009. – Vol. 49. – P.895-902.
Cregan P.B., Jarvik T., Bush A.L., Shoemaker R.C., Lark K.G., Kahler A.L., Van Toai T.T., Lohnes D.G., Chung J., Specht J.E. An integrated genetic linkage map of soybean genome // Crop Science. – 1999. – Vol. 39. – P. 1464-1490.
Song Q., Marek L., Shoemaker R., Lark K., Concibido V., Delannay X., Specht J., Cregan P. A new integrated genetic linkage map of the soybean // Theoretical and Applied Genetics. – 2004. – Vol.109. – P.122-128.
Xia Z., Tsubokura Y., Hoshi M., Hanawa M., Yano C., Okamura K., Ahmes T.A., Anai T., Watanabe S., Hayashi M., Kawai T., Hossain K., Masaki H., Asai K., Yamanaka N., Kubo N., Kadowaki K., Nagamura Y., Yano M., Sasaki T., Harada A K. An Integrated Highdensity Linkage Map of Soybean with RFLP, SSR, STS, and AFLP Markers Using A Single F2 Population // DNA Research. – 2007. – Vol.14. – P.257-269.
Choi I.Y., Hyten D.L., Matukumalli L.K., Song Q., Chaky J.M., Quigley C.V., Chase K., Lark K.G., Reiter R.S., Yoon M.-S., Hwang E.-Y., Yi S.I., Young N.D., Shoemaker R.C., Van Tassel C.P., Specht J.E., and Cregan P.B. A soybean transcript map: Gene distribution, haplotype and singlenucleotide polymorphism analysis // Genetics. - 2007. – Vol.176. – P.685-696.
Hyten D.L., Choi I.Y., Song Q., Specht J.E., Carter T.E., Shoemaker R.C., Hwang E.-Y., Matukumalli L.K., Cregan P.B. A High Density Integrated Genetic Linkage Map of Soybean and the Development of a 1536 Universal Soy Linkage Panel for Quantitative Trait Locus Mapping // Crop Science. – 2010. – Vol. 50, №3. – P. 960-968.
Lin C.H., Yeakley J.M., McDaniel T.K., Shen R. Medium- to high-throughput SNP genotyping using VeraCode microbeads // Methods of Molecular Biology. – 2009. – Vol.496. – P. 129-142.
Yoon M.S., Song Q.J., Choi I.Y., Specht J.E., Hyten D.L. BARCSoySNP23: a panel of 23 selected SNPs for soybean cultivar identification // Theoretical and Applied Genetics. – 2007. – Vol.114. – P. 885-899.
Akond M., Liu S., Schoener L., Anderson J.A., Kantartzi S.K., Meksem K., Song Q., Wang D., Wen Z., Lightfoot D.A., Kassem M.A. A SNP-Based Genetic Linkage Map of Soybean Using the SoyS¬NP6K Illumina Infinium BeadChip Genotyping Array // Journal of Plant Genome Sciences. – 2013. – Vol.1(3). – P. 80-89.
Song Q., Hyten D.L., Jia G., Quigley C.V., Fickus E.W., Nelson R.L., Cre¬gan P.B. Development and Evaluation of SoySNP50K, a High-Density Genotyping Array for Soybean // PLoSONE. – 2013. – Vol.8(1). e54985.
Hu Z., Zhang H., Kan G., Ma D., Zhang D., Shi G., Hong D., Zhang G., Yu D. Determination of the genetic architecture of seed size and shape via linkage and association analysis in soybean (Glycine max L. Merr.) // Genetica. – 2013. – Vol.141(4-6). – P. 247-54.
Абугалиева С.И. Генетическое картирование локусов количественных признаков (QTL) у зерновых культур // Биотехнология. Теория и практика. – 2004. – №4. – C. 31-37.
Yang Z., Xin D., Liu C., Jiang H., Han X., Sun Y., Qi Z., Hu G., Chen Q. Identification of QTLs for seed and pod traits in soybean and analysis for additive effects and epistatic effects of QTLs among multiple environments // Molecular Genetics and Genomics. – 2013, Sep - 11. [Epub ahead of print].
Akond B.R., Bazzelle R., Kantartzi S.K., Meksem K., Kassem M.A. Quantitative Trait Loci Associated with Moisture, Protein, and Oil Content in Soybean [Glycine max (L.) Merr.] // Journal of Agricultural Science Journal of Agricultural Science. – 2012. - Vol. 4, №11. – P.16-25.
Eskandari M., Cober E.R., Rajcan I. Genetic control of soybean seed oil: II. QTL and genes that increase oil concentration without decreasing protein or with increased seed yield // Theoretical and Applied Genetics. – 2013. – Vol.126(6). – P.1677-1687.
Xu X., Zeng L., Tao Y., Vuong T., Wan J., Boerma R., Noe J., Li Z., Finnerty S., Pathan S.M., Shannon J.G., Nguyen H.T. Pinpointing genes underlying the quantitative trait loci for root-knot nematode resistance in palaeopolyploid soybean by whole genome resequencing // Proceedings of National Academy of Science of USA (PNAS). – 2013. – Vol.13, №110(33). – P.13469-13474.