Генотипирование Gleditsia triacanthos L. по экспрессии гена RbcL и с использованием ISSR-маркеров в условиях аридного климата
- Авторы: Крылов П.А.1, Кузьмин П.А.1
-
Учреждения:
- Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»
- Выпуск: Том 17, № 2 (2025)
- Страницы: 82-97
- Раздел: Физиология и биохимия растений
- Статья опубликована: 30.04.2025
- URL: https://journal-vniispk.ru/2658-6649/article/view/310418
- DOI: https://doi.org/10.12731/2658-6649-2025-17-2-1115
- EDN: https://elibrary.ru/WKRCPL
- ID: 310418
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.
Ключевые слова
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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
