Polymorphic variants of sunflower RFL-PPR genes as molecular genetic markers | Полиморфные варианты RFL-PPR-генов подсолнечника как молекулярно-генетические маркеры

English. Cytoplasmic male sterility of the PET1 type is widely used in sunflower hybrid seed production. For pollen fertility restoring the presence in the genotype of the Rf1 dominant allele is necessary. For positioning cloning and developing functional markers of the Rf1 gene the molecular markers based on the RFL-PPR genes presenting the majority of the known Rf loci can be used. The research was aimed to evaluating the possibility of using RFL-PPR genes polymorphic variants as molecular genetic markers in sunflower. One hundred and thirty one sunflower lines from the collection of All-Russian Institute of Plant Genetic Resources including 9 sterile lines based on CMS PET1 and 122 fertile lines differing by the ability to suppress CMS phenotype in crosses were studied. Molecular analysis was performed with the use of three primer pairs specific for the CMS PET1 associated locus orfH522 and nuclear Rf1 gene, and also with two primer pairs specific for RFL-PPR homologs. The inheritance of pollen fertility restoration character, presence of the Rf1 gene SCAR markers and QHL12D20 and B20M13 fragments presenting homologs of the RFL-PPR genes was analysed in the F2 hybrid VIR116A x VIR740. Three groups of lines, the sterile (CMS PET1), the fertile with F cytoplasm (restorers and maintainers), and the fertile with S cytoplasm (all fertility restorers) were singled out depending on the cytoplasmon type and genotypes for the Rf1 locus. In sunflower genome the two variants of QHL12D20 and B20M13В fragments are present which differ by single nucleotide substitutions (SNP). CAPS markers with using restrictases HaeIII and RsaI were developed for SNPs identification. The L12/HaeIII_1 and B20/RsaI_1 marker variants are associated with the presence of the dominant allele Rf1 whereas L12/HaeIII_2 and B20/RsaI_2 variants more often were found in carriers of the recessive allele. In the F2 of the cross VIR116A x VIR740 the loci QHL12D20 and Rf1 showed independent inheritance.

Russian. В селекции гибридов подсолнечника широко используется цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС) РЕТ1-типа. Для восстановления фертильности пыльцы на фоне ЦМС РЕТ1 необходимо присутствие в генотипе доминантного аллеля Rf1. Для позиционного клонирования и создания функциональных маркеров гена Rf1 могут быть использованы молекулярные маркеры, разработанные на основе RFL-PPR-генов, представляющих большинство описанных к настоящему времени локусов Rf. Цель исследования – выяснение возможности использования полиморфных вариантов RFL-PPR-генов в качестве молекулярно-генетических маркеров у подсолнечника. Изучена 131 линия генетической коллекции подсолнечника ВИР, в том числе 9 стерильных линий на основе ЦМС РЕТ1 и 122 фертильные линии, различавшиеся по способности к супрессии фенотипа ЦМС при скрещиваниях. Молекулярный анализ выполнен с использованием трех пар праймеров, специфичных для ассоциированного с ЦМС РЕТ1 митохондриального локуса orfH522 и ядерного гена Rf1, а также двух пар праймеров, специфичных для гомологов RFL-PPR-генов. В F2 гибрида ВИР116А x ВИР740 анализировали характер наследования признака восстановления фертильности, SCAR-маркеров гена Rf1 и фрагментов QHL12D20 и B20M13, представляющих гомологи RFL-PPR-генов. В зависимости от типа цитоплазмона и генотипов по локусу Rf1 выделены 3 гр. линий: стерильные (ЦМС РЕТ1), фертильные с F цитоплазмой (восстановители и закрепители стерильности) и фертильные с S цитоплазмой (все – восстановители фертильности). В геноме подсолнечника присутствуют по два варианта фрагментов QHL12D20 и B20M13, отличающиеся единичными нуклеотидными заменами (SNPs), для идентификации которых с использованием рестриктаз HaeIII и RsaI разработаны CAPS-маркеры. Варианты L12/HaeIII_1 и B20/RsaI_1 ассоциированы присутствием в генотипе доминантного аллеля Rf1, тогда как L12/HaeIII_2 и B20/RsaI_2 чаще обнаруживались у носителей рецессивного. В F2 от скрещивания ВИР16А x ВИР740 локусы QHL12D20 и Rf1 наследовались независимо.