Генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) української селекції
We demonstrate the possibility to apply SSR-PCR to the identification and differentiation of hop(Humulus lupulus L.) genotypes of the Ukrainian selection using microsatellite loci. Phyllo-genetic bonds between 13 Ukrainian cultivars of hop on the basis of SSR-markers are investigated.
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6247 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) української селекції / М.Д. Мельничук, В.В. Оверченко, В. Г. Спиридонов, М.Ф. Парiй, I.П. Григорюк // Доп. НАН України. — 2008. — № 11. — С. 152-155. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6247 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Мельничук, М.Д. Оверченко, В.В. Спиридонов, В.Г. Парій, М.Ф. Григорюк, І.П. 2010-02-22T12:23:20Z 2010-02-22T12:23:20Z 2008 Генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) української селекції / М.Д. Мельничук, В.В. Оверченко, В. Г. Спиридонов, М.Ф. Парiй, I.П. Григорюк // Доп. НАН України. — 2008. — № 11. — С. 152-155. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6247 575.22:633.791 We demonstrate the possibility to apply SSR-PCR to the identification and differentiation of hop(Humulus lupulus L.) genotypes of the Ukrainian selection using microsatellite loci. Phyllo-genetic bonds between 13 Ukrainian cultivars of hop on the basis of SSR-markers are investigated. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Біологія Генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) української селекції Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) української селекції |
| spellingShingle |
Генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) української селекції Мельничук, М.Д. Оверченко, В.В. Спиридонов, В.Г. Парій, М.Ф. Григорюк, І.П. Біологія |
| title_short |
Генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) української селекції |
| title_full |
Генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) української селекції |
| title_fullStr |
Генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) української селекції |
| title_full_unstemmed |
Генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) української селекції |
| title_sort |
генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (humulus lupulus l.) української селекції |
| author |
Мельничук, М.Д. Оверченко, В.В. Спиридонов, В.Г. Парій, М.Ф. Григорюк, І.П. |
| author_facet |
Мельничук, М.Д. Оверченко, В.В. Спиридонов, В.Г. Парій, М.Ф. Григорюк, І.П. |
| topic |
Біологія |
| topic_facet |
Біологія |
| publishDate |
2008 |
| language |
Ukrainian |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| description |
We demonstrate the possibility to apply SSR-PCR to the identification and differentiation of hop(Humulus lupulus L.) genotypes of the Ukrainian selection using microsatellite loci. Phyllo-genetic bonds between 13 Ukrainian cultivars of hop on the basis of SSR-markers are investigated.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6247 |
| citation_txt |
Генетичне різноманіття сортів хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) української селекції / М.Д. Мельничук, В.В. Оверченко, В. Г. Спиридонов, М.Ф. Парiй, I.П. Григорюк // Доп. НАН України. — 2008. — № 11. — С. 152-155. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT melʹničukmd genetičneríznomaníttâsortívhmelûzvičainogohumuluslupuluslukraínsʹkoíselekcíí AT overčenkovv genetičneríznomaníttâsortívhmelûzvičainogohumuluslupuluslukraínsʹkoíselekcíí AT spiridonovvg genetičneríznomaníttâsortívhmelûzvičainogohumuluslupuluslukraínsʹkoíselekcíí AT paríimf genetičneríznomaníttâsortívhmelûzvičainogohumuluslupuluslukraínsʹkoíselekcíí AT grigorûkíp genetičneríznomaníttâsortívhmelûzvičainogohumuluslupuluslukraínsʹkoíselekcíí |
| first_indexed |
2025-11-27T01:13:05Z |
| last_indexed |
2025-11-27T01:13:05Z |
| _version_ |
1850790391141367808 |
| fulltext |
УДК 575.22:633.791
© 2008
М. Д. Мельничук, В. В. Оверченко, В. Г. Спиридонов,
М. Ф. Парiй, член-кореспондент НАН України I.П. Григорюк
Генетичне рiзноманiття сортiв хмелю звичайного
(Humulus lupulus L.) української селекцiї
We demonstrate the possibility to apply SSR-PCR to the identification and differentiation of
hop(Humulus lupulus L.) genotypes of the Ukrainian selection using microsatellite loci. Phyllo-
genetic bonds between 13 Ukrainian cultivars of hop on the basis of SSR-markers are investi-
gated.
Хмiль — цiнна сiльськогосподарська культура, шишки якого мiстять специфiчнi смоли, по-
лiфенольнi сполуки, ефiрнi масла i бiологiчно активнi речовини, вiдзначаються смаковими,
ароматичними, антибiотичними, антиокиснювальними та лiкувальними властивостями [1].
Традицiйнi методи iдентифiкацiї хмелю за морфологiчними та господарськими ознака-
ми [2] мають ряд недолiкiв. Показники фенотипiчних ознак (форма листка, iндекс щiльностi
шишки, кiлькiсть лупулiнових зерен i т. п.) залежать вiд фаз розвитку i вiку рослин та агро-
хiмiчних чинникiв. Iдентифiкацiю сортiв хмелю наявними методами проводять вiд кiлькох
мiсяцiв до декiлькох рокiв. Нинi галузь хмелярства в Українi вимагає розробки принципово
нових високочутливих методiв сортової iдентифiкацiї з використанням результатiв аналiзу
геному.
На початку 90-х рокiв минулого столiття зарубiжними вченими [3, 4] було розроблено
ряд технологiй виявлення полiморфiзму на рiвнi геномної ДНК. Серед найпоширенiших
методiв видiляють аналiз полiморфiзму довжин рестрикцiйних фрагментiв ДНК (RFLP) [5],
а також за допомогою полiмерної ланцюгової реакцiї (ПЛР) та її рiзновидностей, зокрема
RAPD [6], ISSR [7], AFLP [8], SSR [9].
Для вирiшення завдань iдентифiкацiї i диференцiацiї генотипiв хмелю звичайного на-
ми використано метод SSR-ПЛР, оскiльки SSR маркери вiдзначаються рядом переваг, якi
є сайтспецифiчними, тобто вiдома їх локалiзацiя в геномi рослини, причому даний тип мар-
керiв характеризується кодомiнантним типом успадкування. Один локус може мати знач-
ну кiлькiсть алельних варiантiв. Вiдповiдно, система iдентифiкацiї i диференцiацiї сортiв
хмелю на основi SSR-маркерiв набуває значної диференцiйно-iдентифiкацiйної здатностi.
У свiтовiй лiтературi описано значну кiлькiсть мiкросателiтних локусiв хмелю та дослiдже-
но полiморфiзм за цими маркерами. Показано, що бiльшiсть з них придатнi для оцiнки
генетичного рiзноманiття [6, 10, 11].
Мета наших дослiджень — опрацювання i модифiкацiя ПЛР методик з використанням
синтезованих власно мiкросателiтних локусiв, вiдомих з лiтературних джерел, для дифе-
ренцiацiї й iдентифiкацiї генотипiв хмелю та визначення фiлогенетичних зв’язкiв мiж 13
сортами хмелю української селекцiї, якi одержано на безвiруснiй основi в умовах in vitro
в лабораторiї фiтовiрусологiї та бiотехнологiй Нацiонального аграрного унiверситету.
Аналiз на вiрусоносiйство здiйснювали за допомогою електронної мiкроскопiї, РТ-ПЛР
[12] та шляхом видiлення дволанцюгових форм РНК при реплiкацiї вiрусiв у рослинах [13].
Для дослiджень вiдбирали листки i стебла рослин хмелю звичайного, що були введенi
152 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №11
в культуру in vitro. Маса одного зразка для видiлення ДНК становила 0,1–0,15 г. Нами про-
аналiзовано 13 генотипiв хмелю української селекцiї, що занесенi в Державний реєстр сортiв
рослин України за перiод з 1995 по 2006 р. У дослiдженнях використовували сорти хме-
лю Руслан, Трiумф, Нацiональний, Славянка, Кумир, Промiнь, Злато Полiсся, Оболонсь-
кий, Хмелеслав, Альта, Потiївський, Гайдамацький та Заграва. ДНК видiляли з гомогенату
листкiв та стебел хмелю на основi методу з використанням гуанiдинтiоцiонату [14]. ПЛР
здiйснювали в об’ємi реакцiйної сумiшi — 25 мкл (10х дНТФ, 5х ПЛР буфер 1,5–3 ммоль
MgCl2, 1 од. TaqДНК-полiмерази, “АмплиСенс”, Росiя) iз використанням 10 пмоль кожної
пари праймерiв, 100 нг геномної ДНК хмелю. Амплiфiкацiю проводили на приладi Applied
Biosystems 2400. Умови реакцiї: початкова денатурацiя 94 ◦С — 5 хв, потiм 36 циклiв за
умов — денатурацiя 94 ◦С — 45 с, ренатурацiя (гiбридизацiя) 63 ◦С — 1 хв 30 с, елонгацiя
72 ◦С — 30 с, заключний цикл — фiнальна елонгацiя 72 ◦С — 10 хв. Продукти амплiфiкацiї
вiзуалiзували в 3% агарозному гелi в 1xТАЕ-буферi з УФ-вiзуалiзацiєю бромистим етидiєм.
Розподiл продуктiв амплiфiкацiї здiйснювали на ABI Prism 3130 генетичному аналi-
заторi. Сумiш для капiлярного електрофорезу мiстила 1 мкл розбавленого ПЛР-зразку,
11,5 мкл Hi-Di формамiду (Applied Biosystems) i 0,5 мкл Genescan-350 ROX стандарту
(Applied Biosystems), яку аналiзували за iнструкцiєю виробника. Розмiр флуоресцентних
мiчених ПЛР-продуктiв (у парах нуклеотидiв) вивчали за допомогою комп’ютерної про-
грами “Genescan” та “Genotyper”. Для визначення генетичних зв’язкiв i побудови дендро-
грами використовували програми TREECON for Windows (version 1.3) та Neighbor-Joining
UPGMA method version 3.67.
Для генетичного аналiзу застосовували 10 мiкросателiтних вiдомих локусiв: 11a-59,
7a-82, HlG-A3, HlG-T1, HlG-T5, 3a-88, 5-2, HlG-A4, HlG-A9, HlG-T2 [7]. Нами встановлено,
що 9 з 10 локусiв є полiморфними, за винятком локусу 7a-82, який був мономорфним для
генотипiв хмелю. Проведеним ПЛР аналiзом виявлено 45 алелiв. Результати диференцiацiї
мiкросателiтних локусiв за довжиною алелей наведено в табл. 1.
Доведено, що найменша кiлькiсть алелiв мiститься в локусах 11a-59 i 7a-82 — два алеля
з розмiрами 179 та 190 пар нуклеотидiв у першому локусi, 196 та 198 — у другому. При
типуваннi геномiв хмелю з праймерами до мiкросателiтних локусiв 3a-88 i 5-2 визначено
сiм алелiв з диференцiйованими розмiрами — 191, 193, 196, 198, 200, 219, 223 та 149, 168,
Таблиця 1. Алелi мiкросателiтних локусiв, виявлених при генотипуваннi 13 сортiв хмелю звичайного укра-
їнської селекцiї
Локус
Алель Кiлькiсть
алелiв, шт.
РIС
A B C D E F G
11a-59 179 190 — — — — — 2 0,50
7a-82 196 198 — — — — — 2 —
HlG-A3 147 150 156 — — — — 3 0,46
HlG-T1 254 260 262 264 266 — — 5 0,64
HlG-T5 187 198 201 208 212 232 — 6 0,68
3a-88 191 193 196 198 200 219 223 7 0,72
5-2 149 168 176 179 181 183 185 7 0,77
HlG-A4 225 232 234 241 — — — 4 0,62
HlG-A9 194 216 218 220 226 — — 5 0,73
HlG-T2 212 214 218 220 — — — 4 0,59
Загальна кiлькiсть алелiв 45
Середня кiлькiсть алелiв на один мiкросателiтний локус 4,5
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №11 153
Рис. 1. Дендрограма фiлогенетичних взаємозв’язкiв на основi 10 SSR-маркерiв 13 генотипiв хмелю звичай-
ного української селекцiї
176, 179, 181, 183, 185 пар нуклеотидiв вiдповiдно. Три алеля зафiксовано за допомогою
електрофоретичного аналiзу продуктiв амплiфiкацiї з праймерами до мiкросателiтних ло-
кусiв HlG-A3, чотири — в локусах HlG-A4 i HlG-T2, п’ять — в HlG-T1 та HlG-A9, шiсть —
в HlG-T5. Середня кiлькiсть алелiв на один генотип становить 4,5.
Iндекс полiморфного iнформацiйного змiсту РIС характеризує дискримiнацiйну потуж-
нiсть локусу за кiлькiстю алелiв i вiдносною частотою, з якою алель зустрiчається. Рiвень
iнформативностi маркерної системи (див. табл. 1) за 9 з 10 локусiв виявився високим, за
винятком локусу 7a-82, який є мономорфним. Для проаналiзованих локусiв РIС коливається
в межах вiд 0,50 для локусу 11a-59 до 0,77 для локусу 5-2.
Для спрощеного запису генотипiв рослин хмелю визначено алелi залежно вiд їхнього
розмiру, якi позначали латинськими лiтерами A, B, C, D, E, F, G, де А — найменший за роз-
мiрами алель при електрофоретичному подiлi продуктiв амплiфiкацiї, лiтера В вiдповiдає
наступному за розмiром алелю, G — найбiльший фрагмент у мiкросателiтних локусах 3a-88
та 5-2. У результатi такого кодування можна створити базу сортiв хмелю української се-
лекцiї.
Експериментально встановлено, що сорт хмелю Руслан мiстить 23 алеля, Трiумф —
20, Нацiональний — 17, Славянка — 12, Кумир — 15, Промiнь — 19, Злато Полiсся — 17,
Оболонський — 18, Хмелеслав — 14, Альта — 14, Потiївський — 18, Гайдамацький — 21,
Заграва — 18. Для створення комп’ютерного банку генетичних паспортiв сортiв хмелю
української селекцiї нами переведено отриманi данi в бiнарний вираз. Наявнiсть або вiд-
сутнiсть певного алеля позначається як “1” або “0”. За таким принципом можна побудувати
генетичний паспорт геному хмелю. Це дозволяє легко iдентифiкувати i диференцiювати
проаналiзованi за даними 10 мiкросателiтними локусами сорти та вихiдний селекцiйний
матерiал хмелю. Аналiз сортiв хмелю за 10 SSR-маркерами показав, що кожен представ-
154 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №11
лений генотип має власний i унiкальний набiр алелiв. Це дозволяє чiтко розрiзняти їх при
проведеннi SSR-ПЛР аналiзу.
На пiдставi полiморфiзму SSR-маркерiв нами побудовано дендрограму фiлогенетичних
взаємозв’язкiв, яку розраховували за наявними алелями 10 мiкросателiтних локусiв 13 ге-
нотипiв хмелю (рис. 1). Найбiльшою спорiдненiстю вiдзначались сорти хмелю Потiївський
i Заграва (0,091), найменшою — Руслан та Заграва (0,24), що є мiнiмальним та максималь-
ним показником спорiдненостi мiж сортами хмелю.
Запропонована нами система генотипування дозволяє створити розширений комп’ютер-
ний банк генетичних паспортiв i вихiдного селекцiйного матерiалу. На пiдставi отриманих
даних можна з високою точнiстю проводити iдентифiкацiю та диференцiацiю сортiв хмелю.
Таким чином, нами вперше показано можливiсть використання розробленої тест-сис-
теми за 10 мiкросателiтними локусами для ДНК-аналiзу на прикладi проаналiзованих 13
сортiв хмелю звичайного української селекцiї. Виявлено 45 алелiв, кiлькiсть яких за локуса-
ми коливається вiд 2 до 7. Побудовано фiлогенетичну дендрограму, яка демонструє ступiнь
спорiдненостi мiж сортами хмелю звичайного, якi умовно розподiлено на три кластери за
ПЛР-аналiзом геномної ДНК SSR-маркерами. До I кластеру належать сорти хмелю Руслан,
Кумир i Хмелеслав, до II — Трiумф, Промiнь, Злато Полiсся, Гайдамацький та Альта, до
III — Нацiональний, Славянка, Оболонський, Потiївський та Заграва. У межах I i II клас-
терiв найбiльша генетична вiдстань становить 0,19, III — 0,16.
1. Герасимчук В.И., Рейтман И. Г., Ежов И.С. Хмель в медицине, быту и народном хозяйстве / Под
ред. И.С. Ежова. – Киев: Урожай, 1994. – 352 с.
2. Жигало Ю.В. До методики iдентифiкацiї сортiв хмелю (Humulus lupulus L.) за морфологiчними
ознаками // Хмелярство. – 2005. – Вип. 22. – С. 17–25.
3. Leggett G.W., Salier D.G., Brady J. L. et al. DNA typing and the identification of hops // Monogr. Eur.
Brew. Conv. – 1994. – 22. – P. 45–55.
4. Murakami A. The practical application of PCR for the verification of hop varieties // Tech. Q. Master
Brew. Assoc. Amer. – 1998. – 35. – P. 185–188.
5. Patzak J. Characterization of Czech hop (Humulus lupulus L.) genotypes by molecular methods // Rostl.
výroba. – 2002. – 48, No 8. – P. 334–350.
6. Jakse J., Kindlhofer K., Javornik B. Assessment of genetic variation and differentiation of hop genotypes
by microsatellite and AFLP markers // Genome. – 2001. – 44. – P. 773–782.
7. Cerenak A., Jakse J., Javornik B. Identification and differentiation of hop varieties using simple sequence
repeat markers // J. Amer. Soc. Brew. Chem. – 2004. – 62, No 1. – P. 1–7.
8. Jakse J., Satovic Z., Javornik B. Microsatellite variability among wild and cultivated hops (Humulus
lupulus L.) // Genome. – 2004. – 47. – P. 889–899.
9. Junhua Z., Yan Lin, Yuchao Gu et al. Discrimination of tsingtaodahua from other hop cultivars and its
quality control by molecular analyses // J. Inst. Brew. – 2005. – 111, No 2. – P. 229–233.
10. Cerenak A., Satovic Z., Javornik B. Genetic mapping of hop (Humulus lupulus L.) applied to the detection
of QTLs for alpha-acid content // Genome. – 2006. – 49. – P. 485–494.
11. Brady J. L., Scott N. S., Thomas M.R. DNA typing of hops (Humulus lupulus L.) through application
of RAPD and microsatellite marker sequences converted to sequence tagged sites (STS) // Euphytica. –
1996. – 91. – P. 277–284.
12. Мельничук М.Д., Оверченко В. В., Дубiн О.В. Дiагностика латентного вiрусу хмелю на сортах укра-
їнської селекцiї // Мiкробiол. журн. – 2003. – 65, № 4. – С. 43–50.
13. Мельничук М.Д., Валвердi Р. А. Дiагностика та iдентифiкацiя РНК-вмiсних фiтовiрусiв на стадiї їх
бiосинтезу шляхом вивчення фiзико-хiмiчних властивостей вiрусних дволанцюгових РНК // Доп.
НАН України. – 2001. – № 3. – С. 175–179.
14. Boom R., Soi C. J.A., Salimans М.M. еt al. Rapid and simple methods for purification of nucleic acids //
J. Clin. Microbiol. – 1990. – 28. – P. 495–503.
Надiйшло до редакцiї 26.03.2008Нацiональний аграрний унiверситет, Київ
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №11 155
|