Analysis of diversity and genetic interactions of potato varieties (Solanum tuberosum L.) based on morphological characteristics and SSR markers | Анализ разнообразия и генетических взаимодействий сортов картофеля (Solanum tuberosum L.) на основе морфологических признаков и SSR-маркеров | Аналіз різноманіття та генетичних взаємодій сортів картоплі (Solanum tuberosum L.) на основі морфологічних ознак та SSR-маркерів

English. 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.

Russian. 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.

Ukrainian. 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.