Генотипирование Gleditsia triacanthos L. по экспрессии гена RbcL и с использованием ISSR-маркеров в условиях аридного климата

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Борьба с опустыниванием является одним из приоритетов в мире. Gleditsia triacanthos L. является перспективным видом для защитного лесоразведения так как обладает высокой засухоустойчивостью. Генотипирование G. Triacanthos на основе изучения фотосинтетической продуктивности путем оценки экспрессии гена большой субъединицы гена RuBisCo – RbcL и привязки к ISSR ранее не проводилось.

Цель. Провести генотипирование особей популяции G. Triacanthos по оценке количественной экспрессии большой субъединицы гена RuBisCo – RbcL и их привязки к ISSR-маркерам.

Материалы и методы. Исследование проводилось на базе питомника древесных растений ФНЦ агроэкологии РАН, где были отобраны 10 особей G. triacanthos с хорошим жизненным состоянием. Оценка экспрессии RbcL проводилась с помощью метода ОТ-ПЦР-РВ. Для изучения генетической структуры исследуемых особей G. Triacanthos использовался ISSR-анализ. Статистическая обработка экспериментальных данных осуществлялась с помощью пакета прикладных программ Statistica 12.0 (StatSoft, USA) и POPGENE версии 1.31.

Результаты. По результатам оценки экспрессии RbcL были выявлены особи с различной транскрипционной активности, а именно 20% особей G. Triacanthos имели высокую экспрессию, 40% умеренную и 40% низкую. В ходе проведения ISSR-анализа были выявлены эффективные праймеры из группы UBC: 836 и 873 у особей G. Triacanthos. Генотипирование по ISSR позволило выявить две группы особей G. Triacanthos с высокой и низкой экспрессией RbcL.

Заключение. Полученные данные могут быть в перспективе использованы в молекулярной селекции G. Triacanthos для получения не только устойчивых к засухе, но и с высокой фотосинтетической продуктивностью для решения задач агролесомелиорации.

Об авторах

Павел Андреевич Крылов

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: krylov-p@vfanc.ru
ORCID iD: 0000-0001-9587-5886
SPIN-код: 9652-7459
Scopus Author ID: 57213164834
ResearcherId: V-6884-2017

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией геномных и постгеномных технологий

 

Россия, пр-т Университетский, 97, г. Волгоград, 400062, Российская Федерация

Петр Анатольевич Кузьмин

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»

Email: kuzmin-p@vfanc.ru
ORCID iD: 0000-0002-1303-765X
SPIN-код: 7551-8803
Scopus Author ID: 56192995500
ResearcherId: N-4277-2016

канд. с.-х. наук, доцент, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией молекулярной селекции

 

Россия, пр-т Университетский, 97, г. Волгоград, 400062, Российская Федерация

Список литературы

  1. Балакина, А. А., Нефедьева, Е. Э., & Ларикова, Ю. С. (2021). Исследование строения и состава семенной оболочки гледичии и некоторых изменений в ее структуре при набухании. Аграрный вестник Урала, 206(3), 46-52. https://doi.org/10.32417/1997-4868-2021-206-03-46-52 EDN: https://elibrary.ru/BTTYJU
  2. Беляев, А. И., Крылов, П. А., Пугачева, А. М., & Деревщикова, Л. В. (2023). Анализ наличия геномов древесно-кустарниковых растений, используемых в агролесомелиорации южных регионов России. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование, 70(2), 30-42. https://doi.org/10.32786/2071-9485-2023-02-03 EDN: https://elibrary.ru/TTKJCA
  3. Крючков, С. Н., Солонкин, А. В., & Соломенцева, А. С. (2024). Интенсивные приемы выращивания посадочного материала мелкосемянных древесных видов в условиях полупустыни. Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture, 16(1), 144-163. https://doi.org/10.12731/2658-6649-2024-16-1-702 EDN: https://elibrary.ru/VWPTXX
  4. Кулик, К. Н. (2022). Современное состояние защитных лесонасаждений в Российской Федерации и их роль в смягчении последствий засух и опустынивания земель. Научно-агрономический журнал, 188(3), 8-13. https://doi.org/10.34736/FNC.2022.118.3.001.08-13 EDN: https://elibrary.ru/LWWQFG
  5. Кулик, К. Н., Беляев, А. И., & Пугачёва, А. М. (2023). Роль защитного лесоразведения в борьбе с засухой и опустыниванием агроландшафтов. Аридные экосистемы, 94(1), 4-14. https://doi.org/10.24412/1993-3916-2023-1-4-14 EDN: https://elibrary.ru/CSZXWA
  6. Мартынюк, А. А., Турчин, Т. Я., Чеплянский, И. Я., & Кулик, А. К. (2023). Современное состояние государственных защитных лесных полос степной и полупустынной зон, основные направления их сохранения и реабилитации. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование, 69(1), 78-81. https://doi.org/10.32786/2071-9485-2023-01-07 EDN: https://elibrary.ru/TLKSNA
  7. Мельник, К. А., & Хужахметова, А. Ш. (2022). Особенности плодоношения интродуцированных представителей родового комплекса Gleditsia в возрастном аспекте. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование, 68(4), 184-193. https://doi.org/10.32786/2071-9485-2022-04-21 EDN: https://elibrary.ru/YWSHZO
  8. Якушина, Л. Г., & Шхалахова, Р. М. (2021). Эффективность SSR- и ISSR-маркеров для оценки генетического полиморфизма сортов и гибридов хризантемы садовой (Chrysanthemum × hortorum Bailey). Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии, 20-1, 520-525. https://doi.org/10.14258/pbssm.2021105
  9. Abd-Dada, H., Bouda, S., Khachtib, Y., Bella, Y. A., & Haddioui, A. (2023). Use of ISSR markers to assess the genetic diversity of an endemic plant of Morocco (Euphorbia resinifera O. Berg). Journal of Genetic Engineering & Biotechnology, 21(1), 91. https://doi.org/10.1186/s43141-023-00543-4 EDN: https://elibrary.ru/FWMQAY
  10. Andablo-Reyes, A. D. C., Moreno-Calles, A. I., Cancio-Coyac, B. A., Gutiérrez-Coatecatl, E., Rivero-Romero, A. D., et al. (2023). Agri-silvicultures of Mexican Arid America. Journal of Ethnobiology and Ethnomedicine, 19(1), 39. https://doi.org/10.1186/s13002-023-00612-5 EDN: https://elibrary.ru/YEMDHA
  11. Dorogina, O. V., Nuzhdina, N. S., Zueva, G. A., Gismatulina, Y. A., & Vasilyeva, O. Y. (2022). Specific shoot formation in Miscanthus sacchariflorus (Poaceae) under different environmental factors and DNA passportization using ISSR markers. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii, 26(1), 22-29. https://doi.org/10.18699/VJGB-22-04 EDN: https://elibrary.ru/AAYMFL
  12. Kader, A., Sinha, S. N., & Ghosh, P. (2022). Clonal fidelity investigation of micropropagated hardened plants of jackfruit tree (Artocarpus heterophyllus L.) with RAPD markers. Journal of Genetic Engineering & Biotechnology, 20(1), 145. https://doi.org/10.1186/s43141-022-00426-0 EDN: https://elibrary.ru/EJPWVA
  13. Kalmykova, E., & Lazarev, S. (2023). Increasing the biodiversity of the dendroflora of sparsely wooded regions by adapted representatives of the genus Robinia L. Agriculture, 13(3), 695. https://doi.org/10.3390/agriculture13030695 EDN: https://elibrary.ru/FVQNPY
  14. Martin-Avila, E., Lim, Y. L., Birch, R., Dirk, L. M. A., Buck, S., Rhodes, T., et al. (2020). Modifying plant photosynthesis and growth via simultaneous chloroplast transformation of rubisco large and small subunits. The Plant Cell, 32(9), 2898-2916. https://doi.org/10.1105/tpc.20.00288 EDN: https://elibrary.ru/FJTOLD
  15. Müller, M., Kües, U., Budde, K. B., & Gailing, O. (2023). Applying molecular and genetic methods to trees and their fungal communities. Applied Microbiology and Biotechnology, 107(9), 2783-2830. https://doi.org/10.1007/s00253-023-12480-w EDN: https://elibrary.ru/VEICHK
  16. Sharwood, R. E., Ghannoum, O., Kapralov, M. V., Gunn, L. H., & Whitney, S. M. (2016). Temperature responses of Rubisco from Paniceae grasses provide opportunities for improving C3 photosynthesis. Nature Plants, 2, 16186. https://doi.org/10.1038/nplants.2016.186 EDN: https://elibrary.ru/WVMHWA
  17. Sheikina, O. V., & Romanov, E. M. (2024). Variability of Scots pine (Pinus sylvestris L.) plus trees in the Middle and Upper Volga Region with the use of ISSR markers. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii, 28(2), 148-154. https://doi.org/10.18699/vjgb-24-17 EDN: https://elibrary.ru/TVPFSO
  18. Shestibratov, K. A., Baranov, O. Y., Mescherova, E. N., Kiryanov, P. S., Panteleev, S. V., Mozharovskaya, L. V., et al. (2021). Structure and phylogeny of the curly birch chloroplast genome. Frontiers in Genetics, 12, 625764. https://doi.org/10.3389/fgene.2021.625764 EDN: https://elibrary.ru/SLSAEC
  19. Tao, Y., Chiu, L.-W., Hoyle, J. W., Dewhirst, R. A., Richey, C., Rasmussen, K., et al. (2023). Enhanced photosynthetic efficiency for increased carbon assimilation and woody biomass production in engineered hybrid poplar. Forests, 14(4), 827. https://doi.org/10.3390/f14040827 EDN: https://elibrary.ru/WVJMEF
  20. Xiao, F., Zhao, Y., Wang, X., & Jian, X. (2023). Full-length transcriptome characterization and comparative analysis of Gleditsia sinensis. BMC Genomics, 24(1), 757. https://doi.org/10.1186/s12864-023-09843-y EDN: https://elibrary.ru/FLFRPG
  21. Zhao, Z., Zhang, H., Wang, P., Yang, Y., Sun, H., et al. (2023). Development of SSR molecular markers and genetic diversity analysis of Clematis acerifolia from Taihang Mountains. PLOS ONE, 18(5), e0285754. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0285754 EDN: https://elibrary.ru/EOIASA
  22. Zoschke, R., & Bock, R. (2018). Chloroplast translation: structural and functional organization, operational control, and regulation. Plant Cell, 30(4), 745-770. https://doi.org/10.1105/tpc.18.00016 EDN: https://elibrary.ru/YIIWHJ

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».