Combination of SSR- with ISSR-markers to test crop genetic diversity
Authors: Т.А. Базанов, , И.В. Ущаповский, , Н.Н. Логинова, , Е.В. Смирнова, , П.Д. Михайлова, 
Published: January 2023

Применение различных ДНК-маркеров давно зарекомендовало себя как востребованный метод исследования биологических объектов. При этом совместное использование маркерных систем разного типа показывает более высокую эффективность. Целью работы стало совместное изучение полиморфизма различных сельскохозяйственных культур с использованием маркеров Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) и Simple Sequence Repeat (SSR). Работа выполнена в ФГБНУ «ФНЦ ЛК» (г. Тверь). Объектами данного исследования стали 18 современных сортов рыжика посевного и 10 сортов конопли посевной, включённых в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации. Рыжик посевной (Camelina sativa L.) — масличная культура, характеризующаяся высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот в масле семян. Конопля посевная (Cannabis sativa L. subsp. sativa) — техническая культура комплексного применения, традиционно используемая для получения волокна и масла. Обе культуры являются перспективными и могут служить в качестве модельных объектов. Генетический анализ проводился методом ПЦР с использованием специально подобранных наборов SSR- и ISSR-маркеров отечественной и зарубежной разработки. Генетические маркеры позволили выявить в исследуемых сортах рыжика и конопли большое количество разнообразных аллелей, построить карты филогенетических отношений исследованных культур. Совместное использование SSR- и ISSR-маркеров позволило расширить знания о уровне полиморфизма исследованных сортов, разделить и идентифицировать близкородственные сорта, дифференцировать озимые и яровые генотипы, выявить уровень генетической близости сортов в зависимости от их происхождения. Дендрограммы филогенетических отношений позволили показать отличия в данных, получаемых при применении различных маркерных систем, и сделать вывод о полезности их совместного использования при исследовании генетического разнообразия сельскохозяйственных культур.

Use of DNA markers is a common method for studying biological objects. Combination of different markers showed higher effectiveness. The aim was to detect DNA polymorphism of various crops via Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) and Simple Sequence Repeat (SSR) techniques. This experiment was conducted at the Federal Research Center of Fibre Crops (Tver) on 18 varieties of Camelina sativa and 10 varieties of Cannabis sativa enlisted in the State Register of Breeding Achievements Authorized for Use for Production Purposes in the Russian Federation. Camelina sativa L. — an oil crop with a high content of unsaturated fatty acids in seed oil. Cannabis sativa L. subsp. sativa — an industrial crop used conventionally for fiber and oil production. Both plants are promising crops and convenient model objects. Genetic analysis based on PCR used a set of domestic and foreign SSR- and ISSR-markers. Genetic markers identified a large number of various alleles in Camelina sativa and Cannabis sativa and enabled the construction of phylogenetic trees for the crops under investigation. Combination of SSR- with ISSR-markers resulted in more effective polymorphism detection, differentiation and identifiсation of closely related varieties, distinction of winter genotypes from the spring ones as well as identification of the level of genetic similarity depending on a variety origin. Phylogenetic analyses showed the impact of different markers on the data obtained and the advantages of marker combination when studying the genetic diversity of crops.