Genetic identification of Helianthus annuus L. sunflower lines and hybrids based on multiplex microsatellite analysis | Генетическая идентификация линий и гибридов подсолнечника Helianthus annuus L. на основе мультиплексного микросателлитного анализа

English. The multiplex system for genetic identification of lines and hybrids of sunflower Helianthus annuus L. has been developed based on 7 microsatellite loci (ORS815, ORS394, HA140, HA432, ORS546, ORS1144, ORS78). The proposed technique includes onetube PCR of all loci followed by electrophoresis analysis of DNA fragments using the genetic analyzer. Based on experimental studying of nucleotide structure of each locus the primers designed so that amplified regions contained only short tandem repeat regions. The advantage of the proposed approach is the ability to standardize and automate the procedure using 96-well plates, which allows the possibility for high-throughput analyses. The nine hybrids as well as corresponding parent lines of sunflower selected by All-Russia Research Institute of Oilseed Crops named by V.S. Pustovoit - 'Ameli', 'Aris', 'Arneb', 'Clip', 'Surus', 'Taizar', 'Typhoon', 'Fakel', 'Factor' - were analyzed using above multiplex system. The DNA fragment lengths obtained for all loci appeared to be the same for each plant within corresponding line that confirmed the uniformity of all parent lines, while the total allele combinations for each line allowed to reliably distinguish among themselves. All analyzed sunflower hybrids appeared to be uniform. The DNA-profile of each hybrid contained the corresponding maternal and paternal alleles that confirmed the origin of hybrids from declared parent lines. The suggested multiplex system can be used for efficient identification of lines and hybrids of sunflower as well as it seems to be a promising tool for monitoring of seed production.

Russian. На основе 7 микросателлитных локусов (ORS815, ORS394, HA140, HA432, ORS546, ORS1144, ORS78) создана мультиплексная система генетической идентификации линий и гибридов подсолнечника Helianthus annuus L. Предлагаемая методика позволяет проводить полимеразную цепную реакцию (ПЦР) по всем локусам в одной пробирке с последующим электрофоретическим анализом фрагментов ДНК на генетическом анализаторе. На основании детального экспериментального исследования первичной структуры каждого локуса праймеры для амплификации спланированы так, что анализируемые фрагменты ДНК содержат только области тандемных повторов. К преимуществам предлагаемого подхода следует отнести возможность стандартизации и автоматизации анализа в формате 96-луночного планшета, что открывает возможность для проведения массовых анализов. Система апробирована на 9 гибридах селекции ВНИИ масличных культур (Амели, Арис, Арнеб, Клип, Сурус, Тайзар, Тайфун, Факел, Фактор), а также родительских линиях, участвовавших в их создании. Данные по размерам фрагментов ДНК по всем локусам оказались одинаковыми для всех индивидуальных растений в пределах линии, что подтверждает их однородность. Совокупные комбинации значений аллельных состояний позволяют различать линии между собой. Все исследованные гибриды продемонстрировали высокий уровень чистоты. Анализ цифровых ДНК-профилей гибридов показал присутствие в каждом из них соответствующих материнских и отцовских аллелей, что подтверждает происхождение гибридов от заявленных родительских форм. Предложенная методика лабораторного сопровождения селекции и семеноводства подсолнечника позволяет в короткие сроки провести генетическую идентификацию линий или гибридов, оценить их однородность, а также качество проведенной гибридизации.