Screening of microsatellite DNA markers for effective sunflower identification
Authors: Головатская А.В. , Гучетль С.З. 
Published: February 2024

Цель данного исследования заключалась в отборе из литературных источников и дальнейшей валидации микросателлитных ДНК-маркеров с кодоминантным наследованием, специфичностью к целевому локусу и высоким уровнем дискриминационного потенциала для разработки эффективной технологии генотипирования линий и гибридов подсолнечника. Работа проводилась в ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК в отделе биологических исследований, лаборатории молекулярно-генетических исследований. Объектом исследования служили 20 линий и 5 гибридов подсолнечника селекции ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК. Около 200 пар праймеров, описанных и частично валидированных в других исследованиях, были проанализированы с применением биоинформатического инструмента Primer-BLAST, с использованием генетической информации подсолнечника из базы GenBank, а также референсного генома HanXRQr2.0-SUNRISE из базы RefSeq (Reference Sequence), поддерживаемых Национальным центром биотехнологической информации США (NCBI). В результате отобрана 21 пара праймеров, фланкирующих микросателлитные последовательности. Пары праймеров ORS727 и ORS237 не гибридизовались с матричной ДНК в испытуемом диапазоне температур. При проведении ПЦР с праймерами к локусу ORS317 были выявлены неспецифичные фрагменты амплифицированной ДНК. В связи с этим маркеры ORS727, ORS237 и ORS317 были исключены из дальнейших исследований. Остальные маркеры показали уровень полиморфизма от низкого (PIC<0,3) до высокого (PIC˃0,5). Семь маркеров — ORS78, ORS815, ORS243, ORS546, ORS62, ORS310, HA140 — показали высокий дискриминационный потенциал, кодоминантное наследование и специфичность к целевому локусу. Три маркера — ORS78, ORS815, ORS243 — представляют собой локусы с тринуклеотидными повторами и являются предпочтительными для включения в систему маркеров для создания генетических паспортов линий и гибридов подсолнечника. Остальные четыре маркера приемлемы для изучения генетического разнообразия, определения генетических дистанций между линиями для подбора оптимальных родительских форм гибридов.

The goal of this research was to validate locus-specific microsatellite DNA markers selected from literature with codominant inheritance and high discriminatory power to design an effective technology for the genotyping of sunflower lines and hybrids. The experiment was conducted on 20 lines and 5 hybrids of sunflower at the Department of Biological Research (Laboratory of Molecular Genetic Research) of the Federal Research Center “The All-Russian Research Institute of Oil Crops n. a. V. S. Pustovoyt”. Around 200 primer pairs, presented and partially validated in other literature sources were tested via Primer-BLAST using DNA sequences of sunflower genome from GenBank, as well as such reference genome as HanXRQr2.0-SUNRISE from RefSeq (Reference Sequence). As a result, 21 pairs of primers were selected flanking the microsatellite sequences. Such primer pairs as ORS727 and ORS237 did not hybridize with template DNA under the temperature range tested. PCR with primers specific to the ORS317 locus led to the amplification of non-specific products. Therefore, ORS727, ORS237 and ORS317 were removed from further experiments. The rest of the markers showed the level of polymorphism from low (PIC<0.3) to high (PIC˃0.5). Seven markers — ORS78, ORS815, ORS243, ORS546, ORS62, ORS310, HA140 — had high discriminatory power, codominant inheritance and specificity to the target locus. Three markers — ORS78, ORS815, ORS243 — were loci with trinucleotide repeats preferable for genetic passportization of sunflower lines and hybrids. The last four markers could be used to analyze genetic diversity and select optimal parental material for hybridization.