Использование KASP- и HRM-маркеров для выявления полиморфизмов, влияющих на адаптивные признаки сосны и ели

Изменение климатических условий оказывает значительное влияние на лесные экосистемы, особенно на хвойные породы, такие как сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) и ель европейская (Picea abies), которые составляют основу лесов умеренной зоны. Адаптация этих видов к новым экологическим условиям требует учета генетической изменчивости ключевых адаптивных признаков. Настоящее исследование направлено на изучение однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в генах-кандидатах, регулирующих фотопериодическую реакцию и циркадные ритмы, которые играют важную роль в физиологических процессах деревьев. В работе описываются разработка и тестирование молекулярных маркеров, основанных на методах KASP (Kompetitive Allele Specific PCR) и HRM (High Resolution Melting), для массового генотипирования деревьев. Были идентифицированы SNP в генах фоторецепторов PhyO и CRY1, а также в генах фотопериодической реакции PRR1 и PRR7. Аллельный полиморфизм этих генов демонстрирует географическую клинальность, что свидетельствует об их значительной роли в адаптации деревьев к широтным изменениям фотопериода и температурным градиентам. Результаты исследования подтверждают эффективность методов KASP и HRM для генотипирования, что позволяет использовать разработанные маркеры для мониторинга генетического разнообразия популяций и отбора наиболее адаптивных генотипов в селекционных программах. Такие подходы обеспечивают использование генетически приспособленного посадочного материала в лесовосстановительных мероприятиях, что особенно актуально в условиях меняющегося климата.

1. Королева Т.С., Константинов А.В., Шунькина Е.А. Угрозы и социальноэкономические последствия изменения климата для лесного сектора // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. 2015. № 3. С. 55-71.

2. Chen J., Källman T., Ma X., Gyllenstrand N., Zaina G., Morgante M., Bousquet J., Eckert A., Wegrzyn J., Neale D., Lagercrantz U., Lascoux M. Disentangling the roles of history and local selection in shaping clinal variation of allele frequencies and gene expression in Norway spruce (Picea abies) // Genetics. 2012. Vol. 191, no. 3. P. 865–881.

3. Chen J., Tsuda Y., Stocks M., Källman T., Xu N., Kärkkäinen K., Huotari T., Semerikov V.L., Vendramin G.G., Lascoux M. Clinal variation at phenology-related genes in spruce: parallel evolution in FTL2 and Gigantea // Genetics. 2014. Vol. 197, no. 3. P. 1025–1038.

4. Kujala S.T., Savolainen O. Sequence variation patterns along a latitudinal cline in Scots pine (Pinus sylvestris): signs of clinal adaptation? // Tree Genetics & Genomes. 2012. Vol. 8. P. 1451–1467.

5. Rahimah A.B., Cheah S. C., Rajinder S. Freeze-drying of oil palm (Elaeis guineensis) leaf and its effect on the quality of extractable DNA // J. Oil Palm Res. 2006. Vol. 18. P. 296–304.

6. Ranade S.S., García-Gil M. R. Molecular signatures of local adaptation to light in Norway spruce // Planta. 2021. Vol. 253. P. 1–18.

7. Ranade S.S., García-Gil M. R. Clinal variation in PHY (PAS domain) and CRY (CCT domain)—Signs of local adaptation to light quality in Norway spruce // Plant, Cell & Environment. 2023. Vol. 46, no. 8. P. 2391–2400.

8. Rweyongeza D.M., Yeh F.C., Dhir N.K. Genetic parameters for bud flushing and growth characteristics of white spruce seedlings // Silvae Genetica. 2010. Т. 59, no. 1–6. P. 151–158.

9. Way D.A., Oren R. Differential responses to changes in growth temperature between trees from different functional groups and biomes: a review and synthesis of data // Tree physiology. 2010. Vol. 30, no. 6. P. 669–688.