Purpose. The analysis of allelic status of such key genes of carotenogenesis as gene of lycopene-ε-cyclase (lcyε) and gene of β-carotene hydroxylase (crtRB1) for DNA-markers in domestic maize lines and their hybrids. Methods. DNA isolation, PCR, gel electrophoresis. Results. Allelic status of key genes of carotenogenesis was investigated in eight maize inbred lines and their single crosses. Molecular genetic polymorphism in the studied sample of maize lines and hyb­rids has been detected in gene of β-carotene hydroxylase for marker crtRB1-3’TE. For this gene, codominant character of inheritance of alleles of parental lines in single crosses was confirmed. For markers of gene of lycopene-ε-cyclase lcyε-3’INDL and lcyε-SNP216, polymorphism in the group of investigated lines and hybrids has not been identified, genotypes included only one variant of alleles for each marker. For lines ‘DK253ZSZM’, ‘DK633/266zS,zM’, ‘DK366zS,zM’ and hybrids ‘DK296S×DK253ZSZM’, ‘DK272S×DK633/266zS,zM’ and ‘DK231S×DK366zS,zM’, the decrease of the activi­ty of β-carotene hydroxylase owing to the mutation of gene crtRB1 under the influence of transposone element at the 3’-end, the inhibition of β-carotene transition into β-cryptoxanthin can be expected, that allows to predict β-carotene accumulation in grain. Conclusions. The study of allelic status of carotenegenesis gene of lycopene-ε-cyclase in maize showed no polymorphism for markers lcyε-3’INDL and lcyε-SNP216 in eight inbred lines and their single crosses, along with this, for marker lcyε-3’INDL in genomes of all studied samples the allele was identified to be favorable for the accumulation of β-carotene. For marker crtRB1-3’TE of gene of β-carotene hydroxylase, the studied breeding material was polymorphic. Allele of crtRB1 being favorable for the accumulation of β-carotene was identified in lines ‘DK253ZSZM’, ‘DK633/266zS,zM’, ‘DK366zS,zM’ and hybrids ‘DK296S×DK253ZSZM’, ‘DK272S×DK633/266zS,zM’ and ‘DK231S×DK366zS,zM’. Single crosses inherit maternal and paternal alleles of gene of β-carotene hydroxylase codominantly.

Purpose. The analysis of allelic status of such key genes of carotenogenesis as gene of lycopene-ε-cyclase (lcyε) and gene of β-carotene hydroxylase (crtRB1) for DNA-markers in domestic maize lines and their hybrids. Methods. DNA isolation, PCR, gel electrophoresis. Results. Allelic status of key genes of carotenogenesis was investigated in eight maize inbred lines and their single crosses. Molecular genetic polymorphism in the studied sample of maize lines and hyb­rids has been detected in gene of β-carotene hydroxylase for marker crtRB1-3’TE. For this gene, codominant character of inheritance of alleles of parental lines in single crosses was confirmed. For markers of gene of lycopene-ε-cyclase lcyε-3’INDL and lcyε-SNP216, polymorphism in the group of investigated lines and hybrids has not been identified, genotypes included only one variant of alleles for each marker. For lines ‘DK253ZSZM’, ‘DK633/266zS,zM’, ‘DK366zS,zM’ and hybrids ‘DK296S×DK253ZSZM’, ‘DK272S×DK633/266zS,zM’ and ‘DK231S×DK366zS,zM’, the decrease of the activi­ty of β-carotene hydroxylase owing to the mutation of gene crtRB1 under the influence of transposone element at the 3’-end, the inhibition of β-carotene transition into β-cryptoxanthin can be expected, that allows to predict β-carotene accumulation in grain. Conclusions. The study of allelic status of carotenegenesis gene of lycopene-ε-cyclase in maize showed no polymorphism for markers lcyε-3’INDL and lcyε-SNP216 in eight inbred lines and their single crosses, along with this, for marker lcyε-3’INDL in genomes of all studied samples the allele was identified to be favorable for the accumulation of β-carotene. For marker crtRB1-3’TE of gene of β-carotene hydroxylase, the studied breeding material was polymorphic. Allele of crtRB1 being favorable for the accumulation of β-carotene was identified in lines ‘DK253ZSZM’, ‘DK633/266zS,zM’, ‘DK366zS,zM’ and hybrids ‘DK296S×DK253ZSZM’, ‘DK272S×DK633/266zS,zM’ and ‘DK231S×DK366zS,zM’. Single crosses inherit maternal and paternal alleles of gene of β-carotene hydroxylase codominantly.

Purpose. Investigation of maize ae1 gene polymorphism by bioinformatic methods. Methods. Global and local alignment of the nucleotide and amino acid sequences, in silico translation and transcription, translates modeling, pri­mers design, phylogenetic analysis. Results. 255 nucleotide sequences of maize аe1 gene, 500 amino acid sequences of homology translates of maize ae1 gene (SBEIIb enzyme homologs) and 100 mRNA expressed from the maize ae1 gene were analyzed to establish phylogenetic relationships. Polymorphism of maize ae1 gene different regions was investigated by bioinformatic methods. Modeling of the maize enzyme SBEIIb was performed. Conclusions. According to the results of amino acid sequences of SBEIIb enzyme homologs alignment, it was found that ae1 gene orthologs are pre­sent only in monocots, paralogs – in monocots, dicots, and other taxa, including algae and animals. Based on the results of alignment of plants mRNA from which enzyme SBEIIb is translated, maize ae1 gene orthologs and the nearest paralogs encoding starch branching enzymes with chloroplast localization were defined; this suggests a possible origin of ae1 gene due to duplication of the gene encoding the 1,4-alpha-glucan-branching enzyme 2 with chloroplast or amyloplast localization. In the maize ae1 gene structure, regions were found that include polymorphic sites not defined previously. For the polymorphic sites design primers were developed that allowed to differentiate the maize lines. It was determined that the detection of polymorphism in theory can influence the enzyme function and, as a result, change the concentration of amylopectin in maize grain.

Purpose. Investigation of maize ae1 gene polymorphism by bioinformatic methods. Methods. Global and local alignment of the nucleotide and amino acid sequences, in silico translation and transcription, translates modeling, pri­mers design, phylogenetic analysis. Results. 255 nucleotide sequences of maize аe1 gene, 500 amino acid sequences of homology translates of maize ae1 gene (SBEIIb enzyme homologs) and 100 mRNA expressed from the maize ae1 gene were analyzed to establish phylogenetic relationships. Polymorphism of maize ae1 gene different regions was investigated by bioinformatic methods. Modeling of the maize enzyme SBEIIb was performed. Conclusions. According to the results of amino acid sequences of SBEIIb enzyme homologs alignment, it was found that ae1 gene orthologs are pre­sent only in monocots, paralogs – in monocots, dicots, and other taxa, including algae and animals. Based on the results of alignment of plants mRNA from which enzyme SBEIIb is translated, maize ae1 gene orthologs and the nearest paralogs encoding starch branching enzymes with chloroplast localization were defined; this suggests a possible origin of ae1 gene due to duplication of the gene encoding the 1,4-alpha-glucan-branching enzyme 2 with chloroplast or amyloplast localization. In the maize ae1 gene structure, regions were found that include polymorphic sites not defined previously. For the polymorphic sites design primers were developed that allowed to differentiate the maize lines. It was determined that the detection of polymorphism in theory can influence the enzyme function and, as a result, change the concentration of amylopectin in maize grain.

Мета. Оцінити кореляційні зв’язки між SSR-маркерами та морфологічними ознаками за генетичними дистанціями на основі поліморфізму сортів картоплі. Методи. ПЛР-аналіз, кластерний та кореляційно-регресійний аналізи. Результати. Наведено результати аналізу поліморфізму сортів картоплі за молекулярно-генетичними та морфологічними маркерними ознаками. Поліморфізм сортів оцінювали за чотирма мікросателітними маркерами: STM0019, STM3009, STM3012, STM5136 та за 42 морфологічними маркерними ознаками. За результатами ПЛР-аналізу визначено, що частота ідентифікованих алелів становила від 0,021 до 0,33, індекс полімофності в середньому за досліджуваними маркерами – 0,76. За допомогою кластерного аналізу визначено генетичні дистанції між сортами за SSR- та морфологічними маркерами, виявлено подібні та сорти, які різнилися між собою. Відповідно до отриманого розподілу оцінено кореляційні зв’язки між генетичними дистанціями за Mantel test, а саме визначено регресію, в якій змінними є матриці подібності, що підсумовують попарні подібні значення між місцями вибірки. Унаслідок оцінювання генетичних дистанцій між дослідженими генотипами картоплі встановлено, що найподібнішими за маркерами STM0019, STM3009, STM3012, STM5136 виявилися сорти ‘Скарбниця’ та ‘Явір’, відстань між якими становила 2,45, тоді як найбільшу відстань – 3,74 виявлено між сортами ‘Левада’ та ‘Довіра’, ‘Фантазія’ та ‘Довіра’. За маркерними морфологічними ознаками найменше значення генетичних дистанцій – 8,9 спостерігалося для сортів ‘Слов’янка’ та ‘Поліське джерело’, найвіддаленішими виявилися ‘Околиця’ та ‘Довіра’, значення для яких становить 18,2. Встановлено, що сорт картоплі ‘Довіра’ зі значенням показників генетичних дистанцій 18,2 та 3,74 за морфологічними та SSR-маркерами відповідно виявився найвіддаленішим від інших досліджених генотипів. У результаті проведеного аналізу генетичних дистанцій за SSR-маркерами та морфологічними ознаками кореляційних зв’язків за Mantel test не виявлено.Висновки. Застосування комплексу досліджень, які містять опис морфологічних ознак і мікросателітних маркерів є перспективним для ідентифікації сортів картоплі, створення колекцій загальновідомих сортів та визначення їх відмінностей. | Цель. Оценить корреляционные связи между SSR-маркерами и морфологическими признаками по генетическим дистанциям на основе полиморфизма сортов картофеля. Методы. ПЦР анализ, кластерный и корреляционно-регрессионный анализы. Результаты. Приведены результаты анализа полиморфизма сортов картофеля по молекулярно-генетическим и морфологическим маркерным признакам. Полиморфизм сортов картофеля оценивали по четырем микросателлитным маркерам: STM0019, STM3009, STM3012, STM5136 и 42 морфологическим маркерными признакам. По результатам ПЦР-анализа определено, что частота идентифицированных аллелей составляла от 0,021 до 0,33, индекс полимофности локуса в среднем по исследованным маркерам – 0,76. С помощью кластерного анализа определены генетические дистанции между сортами по SSR- и морфологическим маркерам, отмечены сходные и различные сорта. В соответствии с полученным распределением проведена оценка корреляционных связей между генетическими дистанциями по Mantel test, а именно определена регрессия, в которой переменными выступают матрицы сходства, которые суммируют попарные сходные значения между местами выборки. В результате оценки генетических дистанций между исследованными генотипами картофеля установлено, что наиболее сходными по маркерам STM0019, STM3009, STM3012, STM5136 оказались сорта ‘Скарбныця’ и ‘Явир’, расстояние между которыми составляло 2,45, тогда как наибольшее расстояние – 3,74 отмечено между сортами ‘Левада’ и ‘Довира’, ‘Фантазия’ и ‘Довира’. По маркерным морфологическим признакам наименьшее значение генетических дистанций – 8,9 наб­людалось для сортов ‘Славянка’ и ‘Полиське джерело’, отдаленными оказались ‘Околыця’ и ‘Довира’, значение для которых составляет 18,2. Установлено, что сорт картофеля ‘Довира’ со значением показателей генетических дистанций 18,2 и 3,74 по морфологическим и SSR-маркерами соответственно оказался самым удаленным от других исследованных генотипов. В результате проведенного анализа генетических дистанций по SSR-маркерам и морфологичес­ким признакам корреляционных связей по Mantel test не обнаружено. Выводы. Применение комплекса исследований, включающих описание морфологических признаков и микросателлитных маркеров является перспективным для идентификации сортов картофеля, создание коллекций общеизвестных сортов и определения их различий. | Purpose. To estimate a correlation between SSR-markers and morphological features by genetic distances on the basis of polymorphism of potato varieties.Methods. PCR analysis, cluster and correlation-regression analysis.Results. The results of analysis of potatoes varieties polymorphism based on molecular genetic and morphological marker features are presented. Varieties polymorphism was assessed on four microsatellite markers: STM0019, STM3009, STM3012, STM5136 and 42 morphological markers. According to the results of PCR analysis, it was determined that the frequency of identified alleles ranged from 0.021 to 0.33, the index of polymorphism on the average for studied markers was 0.76. Using cluster analysis, the genetic distances between varieties based on SSR and morphological markers were determined, and similar varieties and varieties that differ among themselves were identified. According to the obtained distribution, the correlation between the genetic distances by Mantel test are estimated, namely, a regression, in which the variables are similarity matrices, summing the pairwise similar values between the sampling points was defined. As a result of the estimation of genetic distances between the investigated genotypes of potatoes, it was revealed that the varieties ‘Skarbnytsia’ and ‘Yavir’ were the most similar by markers STM0019, STM3009, STM3012, STM5136. The distance between these varieties was 2.45, while the greatest distance – 3.74 was found among the varieties ‘Levada’ and ‘Dovira’, ‘Fantaziia’ and ‘Dovira’. According to marker morphological signs, the least value of genetic distances was 8.9 for varieties ‘Slovianka’ and ‘Poliske Dzherelo’, the most distant ones were ‘Okolytsia’ and ‘Dovira’, with values of 18.2. It was revealed that the potato variety ‘Dovira’ with the value of genetic distances of 18.2 and 3.74 for morphological and SSR markers respectively was the most distant from other investigated genotypes. The correlations were not found by Mantel test as a result of the analysis of genetic distances based on SSR-markers and morphological signs.Conclusions. The use of a complex of studies containing a description of morphological features and microsatellite markers is promising for identifying potato varieties, creating collections of well-known varieties and determining their differences.

Мета. Оцінити кореляційні зв’язки між SSR-маркерами та морфологічними ознаками за генетичними дистанціями на основі поліморфізму сортів картоплі. Методи. ПЛР-аналіз, кластерний та кореляційно-регресійний аналізи. Результати. Наведено результати аналізу поліморфізму сортів картоплі за молекулярно-генетичними та морфологічними маркерними ознаками. Поліморфізм сортів оцінювали за чотирма мікросателітними маркерами: STM0019, STM3009, STM3012, STM5136 та за 42 морфологічними маркерними ознаками. За результатами ПЛР-аналізу визначено, що частота ідентифікованих алелів становила від 0,021 до 0,33, індекс полімофності в середньому за досліджуваними маркерами – 0,76. За допомогою кластерного аналізу визначено генетичні дистанції між сортами за SSR- та морфологічними маркерами, виявлено подібні та сорти, які різнилися між собою. Відповідно до отриманого розподілу оцінено кореляційні зв’язки між генетичними дистанціями за Mantel test, а саме визначено регресію, в якій змінними є матриці подібності, що підсумовують попарні подібні значення між місцями вибірки. Унаслідок оцінювання генетичних дистанцій між дослідженими генотипами картоплі встановлено, що найподібнішими за маркерами STM0019, STM3009, STM3012, STM5136 виявилися сорти ‘Скарбниця’ та ‘Явір’, відстань між якими становила 2,45, тоді як найбільшу відстань – 3,74 виявлено між сортами ‘Левада’ та ‘Довіра’, ‘Фантазія’ та ‘Довіра’. За маркерними морфологічними ознаками найменше значення генетичних дистанцій – 8,9 спостерігалося для сортів ‘Слов’янка’ та ‘Поліське джерело’, найвіддаленішими виявилися ‘Околиця’ та ‘Довіра’, значення для яких становить 18,2. Встановлено, що сорт картоплі ‘Довіра’ зі значенням показників генетичних дистанцій 18,2 та 3,74 за морфологічними та SSR-маркерами відповідно виявився найвіддаленішим від інших досліджених генотипів. У результаті проведеного аналізу генетичних дистанцій за SSR-маркерами та морфологічними ознаками кореляційних зв’язків за Mantel test не виявлено. Висновки. Застосування комплексу досліджень, які містять опис морфологічних ознак і мікросателітних маркерів є перспективним для ідентифікації сортів картоплі, створення колекцій загальновідомих сортів та визначення їх відмінностей.