KASPTM genotyping technology and its use in gene­tic-breeding programs (a study of maize) | Технология генотипирования KASPTM и ее использование в генетико-селекционных программах (на примере кукурузы) | Технологія генотипування KASPTM та її використання в генетико-селекційних програмах (на прикладі кукурудзи)

English. Purpose. To review publications relating to the key point of the genotyping technology that is competitive allele-specific polymerase chain reaction (which is called now Kompetitive Allele Specific PCR, KASPTM) and its use in various genetic-breeding researching (a study of maize).Results. The essence of KASP-genotyping, its advantages are highlighted. The requirements for matrix DNA are presented, since the success of the KASP-analysis depends on its qua­lity and quantity. Examples of global projects of plant breeding for increasing crop yields using the KASP genoty­ping technology are given. The results of KASP genotyping and their introduction into breeding and seed production, in particular, for determining genetic identity, genetic purity, origin check, marker-assisted selection, etc. are presented using maize as an example. It is demonstrated how geno­mic selection according to KASP genotyping technology can lead to rapid genetic enhancement of drought resistance in maize. Comparison of the effectiveness of creating lines with certain traits (for example, combination of high grain yield and drought resistance) using traditional breeding approaches (phenotype selection) and molecular genetic methods (selection by markers) was proved that it takes four seasons (two years in case of greenhouses) in order to unlock the potential of the plant genotype using traditional self-pollination, test-crossing and definitions), while using markers, the population was enriched with target alleles during one season. At the same time, there was no need for a stress factor.Conclusions. KASP genotyping technology is a high-precision and effective tool for modern genetics and breeding, which is successfully used to study genetic diversity, genetic relationship, population structure, gene­tic identity, genetic purity, origin check, quantitative locus mapping, allele mapping, marker-assisted selection, marker-assisted breeding. It is expedient and timely to introduce KASP genotyping technology in our country to solve a wide range of modern genetics, breeding, seed production tasks.

Russian. Цель. Сделать обзор публикаций, касающихся сути технологии генотипирования – конкурентной аллель-специфической полимеразной цепной реакции (англ. Competitive allele-specific PCR, в настоящее время имеет название Kompetitive Allele Specific PCR, KASPTM) и ее использования в различных генетико-селекционных направлениях исследований (на примере кукурузы).Результаты. Освещены суть технологии KASP-генотипирования, его преимущества. Представлены требования к матричной ДНК, так как успех KASP-анализа зависит от ее качества и количества. Приведены примеры глобальных проектов в области селекции растений для повышения урожайности, использующие технологию KASP-генотипирования. На примере кукурузы представлены результаты KASP-генотипирования и их внедрения в селекцию и семеноводство, в частности, для определения генетической идентичности, генетической чистоты, проверки происхождения, маркерного отбора и др. Продемонстрировано, как геномный отбор по технологии KASP-генотипирования может привести к быстрому генетическому усилению засухотолерантности у кукурузы. Сравнением эффективности создания линий с определенными признаками (например, сочетание высокой урожайности зерна и засухотолерантности) при использовании подходов традиционной селекции (отбор по фенотипу) и молекулярно-генетических методов (отбор по маркерам) доказано: для того, чтобы раскрыть потенциал генотипа растения при использовании традиционного самоопыления, тест-кроссинга и оценок необходимо четыре сезона (два года при наличии теплиц), в то время как при использовании маркеров популяцию обогатили целевыми аллелями за один сезон. При этом не было необходимости в стрессовом факторе.Выводы. Технология KASP-генотипирования является высокоточным и эффективным инструментом сов­ременной генетики и селекции, успешно используется для исследования генетического разнообразия, генетического родства, структуры популяций, определения генетической идентичности, генетической чистоты, проверки происхождения, картирования локусов количественного признака, определения аллелей, маркерного отбора, маркерной селекции. Целесообразным и своевременным является внед­рение технологии KASP-генотипирования в нашей стране для решения широкого круга задач современной генетики, селекции, семеноводства.

Ukrainian. Мета. Здійснити огляд публікацій щодо суті технології генотипування – конкурентної алель-специфічної полімеразної ланцюгової реакції (англ. competitive allele-specific PCR, нині має назву Kompetitive Allele Specific PCR, KASPTM) та її використання в різних генетико-селекційних напрямах досліджень (на прикладі кукурудзи).Результати. Висвітлено суть технології KASP-генотипування, його переваги. Представлено вимоги до матричної ДНК, оскільки успіх KASP-аналізу залежить від її якості й кількості. Наведено приклади глобальних проектів у сфері селекції рослин для підвищення врожайності, в яких використовують технологію KASP-генотипування. На прикладі кукурудзи представлено результати KASP-генотипування та їх впровадження в селекцію й насінництво, зокрема, для визначення генетичної ідентичності, генетичної чистоти, перевірки походження, маркер-допоміжного добору та ін. Продемонстровано, як геномний добір за технологією KASP-генотипування може сприяти швидкому генетичному посиленню посухотолерантності у кукуру­дзи. Шляхом порівняння ефективності створення ліній з певними ознаками (наприклад, поєднання високої врожайності зерна та посухотолерантності) з використанням підходів традиційної селекції (добір за фенотипом) та молекулярно-генетичних методів (добір за маркерами) доведено: для того, щоб розкрити потенціал генотипу рослини у разі використання звичайного самозапилення, тест-кросингу й оцінки, необхідно чотири сезони (два роки за наявності теплиць), тоді як у разі застосування маркерів популяцію збагатили цільовими алелями за один сезон. При цьому не було пот­реби в стресовому чиннику.Висновки. Технологія KASP-генотипування є високоточним і ефективним інструментом сучасної генетики та селекції, який успішно використовують для дослідження генетичної різноманітності, генетичної спорідненості, структури популяцій, визначення генетичної ідентичності, генетичної чистоти, перевірки походження, картування локусів кількісної ознаки, визначення алелів, маркер-допоміжного добору, маркер-допоміжної селекції. Доцільним і своєчасним є впровадження технології KASP-генотипування в нашій країні для вирішення широкого кола завдань сучасної генетики, селекції, насінництва.