Применение молекулярных маркеров в лесном селекционном семеноводстве в России: опыт и перспективы (обзор)
Authors: Шейкина О.В. 
Published: February 2025

Введение.Актуальность использования молекулярных маркеров в лесной селекции и семеноводстве обусловлена необходимостью решения проблемы повышения эффективности, сокращения сроков селекции древесных видов и осуществления контроля качества работ по созданию объектов лесного семеноводства (ЛСВ). Цель работы – обобщение опыта использования в России молекулярных маркеров в практике ЛСВ и селекции. Типы ДНК-маркеров, используемые в селекционных исследованиях древесных видов.Для решения задач в области ЛСВ используют следующие типы молекулярных маркеров: RAPD-, ISSR-, AFLP-, SSR- и SNP-маркеры. К наиболее перспективным следует отнести SSR- и SNP-маркеры. Изучение внутрипопуляционного и межпопуляционного генетического разнообразия лесных древесных видов. При большом разнообразии типов ДНК-маркеров в России генетические исследования популяций и объектов ЛСВ в большинстве случаев выполнены на основе анализа изоферментов, RAPD-, ISSR- и SSR-маркеров. Полученные данные о популяционной структуре лесообразующих видов, уровне их генетического полиморфизма могут быть использованы для совершенствования лесосеменного районирования, обоснования показателей генетического разнообразия вновь создаваемых лесосеменных плантаций (ЛСП). Генетическая идентификация и паспортизация генотипов. В России молекулярные маркеры успешно используются для генетической паспортизации плюсовых деревьев, сортов и межвидовых гибридов древесных. Тем не менее, при создании ЛСП и архивов клонов часто возникают ошибки при их маркировке, массовая генетическая паспортизация плюсовых деревьев и созданных их потомством ЛСП не проводится. Между тем генетическая паспортизация плюсовых деревьев и ЛСП позволяет не только восстанавливать схемы смешения, но и осуществлять генетическую сертификацию семян. Маркер-ассоциированная и геномная селекция. Геномная селекция, основанная на выявлении нуклеотидных полиморфизмов (SNP-маркеры), становится неотъемлемой частью селекционных программ древесных видов, позволяет оценивать селекционный потенциал плюсовых деревьев без длительного испытания по семенному потомству. Несмотря на существующие предпосылки маркер-ассоциированная и геномная селекция в России на данный момент не нашли широкого применения. Заключение. Перспектива использования молекулярных маркеров в лесной селекции – это разработка единых методик исследований, масштабные работы по генетической паспортизации плюсовых деревьев и созданных их потомством объектов ЛСВ, переработка действующего лесосеменного районирования с учётом популяционно-генетической структуры лесообразующих видов, развитие маркер-ассоциированной и геномной селекции.

Introduction. The relevance of the use of molecular markers in forest tree breeding and seed production stems from the need to solve the task of increasing the efficiency of tree breeding, reducing its time and performing quality control over the work towards creating objects of forest seed production (FSP). The purpose of this study is to compile the experience of applying molecular markers in FSP and breeding practices in Russia. Types of DNA markers used in the studies on selective breeding of tree species. To address the FSP issues, the following types of molecular markers are used: RAPD, ISSR, AFLP, SSR and SNP markers. SSR and SNP markers must be noted as the most promising markers. Assessment of intrapopulation and interpopulation genetic diversity in forest tree species. With a wide variety of types of DNA markers in Russia, most genetic studies of populations and FSP objects are based on the analysis of isoenzymes, RAPD, ISSR, and SSR markers. The findings related to the population structure of forest-forming species and the level of their genetic polymorphism can be used to improve forest seed zoning and substantiate the indicators of genetic variation in newly established forest seed orchards (FSOs). Genetic identification and certification of genotypes. In Russia, molecular markers are successfully applied for genetic certification of plus trees, tree species varieties and interspecific hybrids. Nevertheless, when creating FSOs and clonal archives, errors often occur during labeling; mass genetic certification of plus trees and FSOs created by their progeny is not carried out. Meanwhile, genetic certification of plus trees and FSOs makes it possible not only to reconstruct the breeding schemes, but also to perform genetic certification of seeds. Marker-assisted selection and genomic selection. Genomic selection based on the detection of single nucleotide polymorphisms (SNP markers) is becoming an integral part of tree species breeding programs; it allows assessing the breeding potential of plus trees without using time-consuming progeny testing. Despite the existing preconditions, marker-assisted selection and genomic selection are not yet widely applied in Russia. Conclusion. The prospect of using molecular markers in forest tree breeding embraces the development of consistent research methodologies, a major effort towards genetic certification of plus trees and FSP objects based on their offspring, the revision of the current forest seed zoning while taking into account the population and genetic structure of forest-forming species, as well as the development of marker-assisted selection and genomic selection.