Использование KASP- и HRM-маркеров для выявления полиморфизмов, влияющих на адаптивные признаки сосны и ели
Authors: Волков В. А. , Каржаев Д. С. , Сафронычева Е. Д. , Тис М. В. , Чухланцева К. В. , Шаршавикова В. В. , Потокина Е. К. 
Published: February 2025

Изменение климатических условий оказывает значительное влияние на лесные экосистемы, особенно на хвойные породы, такие как сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) и ель европейская (Picea abies), которые составляют основу лесов умеренной зоны. Адаптация этих видов к новым экологическим условиям требует учета генетической изменчивости ключевых адаптивных признаков. Настоящее исследование направлено на изучение однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в генах-кандидатах, регулирующих фотопериодическую реакцию и циркадные ритмы, которые играют важную роль в физиологических процессах деревьев. В работе описываются разработка и тестирование молекулярных маркеров, основанных на методах KASP (Kompetitive Allele Specific PCR) и HRM (High Resolution Melting), для массового генотипирования деревьев. Были идентифицированы SNP в генах фоторецепторов PhyO и CRY1, а также в генах фотопериодической реакции PRR1 и PRR7. Аллельный полиморфизм этих генов демонстрирует географическую клинальность, что свидетельствует об их значительной роли в адаптации деревьев к широтным изменениям фотопериода и температурным градиентам. Результаты исследования подтверждают эффективность методов KASP и HRM для генотипирования, что позволяет использовать разработанные маркеры для мониторинга генетического разнообразия популяций и отбора наиболее адаптивных генотипов в селекционных программах. Такие подходы обеспечивают использование генетически приспособленного посадочного материала в лесовосстановительных мероприятиях, что особенно актуально в условиях меняющегося климата.

Climate change significantly impacts forest ecosystems, particularly coniferous species such as Scots pine (Pinus sylvestris) and Norway spruce (Picea abies), which form the basis of temperate forests. The adaptation of these species to new environmental conditions necessitates consideration of the genetic variability of key adaptive traits. This study investigates single nucleotide polymorphisms (SNPs) in candidate genes that regulate photoperiodic response and circadian rhythms, which are critical to tree physiological processes. The research describes the development and testing of molecular markers based on KASP (Kompetitive Allele Specific PCR) and HRM (High Resolution Melting) methods for high-throughput genotyping. SNPs were identified in the photoreceptor genes PhyO and CRY1 and the photoperiodic response genes PRR1 and PRR7. These polymorphisms exhibit geographic clinality, highlighting their significant role in tree adaptation to latitudinal gradients of light and temperature conditions. The findings confirm the efficiency of KASP and HRM methods for genotyping, enabling the use of these markers for monitoring genetic diversity and selecting resilient genotypes in breeding programs. Such approaches ensure the integration of genetically adapted planting material into reforestation efforts, which is particularly relevant in the context of changing climate conditions.