Изучение аллельного разнообразия гена Rf1 у образцов сорго зернового

Сорго зерновое (Sorghum bicolor (L.) Moench) является одной из важных зерновых культур в мировом производстве. Для создания ценных гетерозисных гибридных линий селекционеры используют цитоплазматическую мужскую стерильность (ЦМС), которая в основном в России основана на цитоплазме типа А1 (milo). Этот тип ЦМС контролируется несколькими генами, одним из которых является ген Rf1. Целью настоящей работы являлось изучение аллельного разнообразия гена Rf1 у селекционных и коллекционных образцов сорго зернового. Геномную ДНК сорго зернового выделяли CTAB-методом из молодых проростков. Оценку количества и качества ДНК проводили на спектрофотометре. Для ПЦР анализа использовали специфический молекулярный маркер Xtxp18, с помощью которого в результате проведенного исследования было выявлено широкое аллельное разнообразие исследованных 30 образцов сорго зернового. После сопоставления результатов молекулярного анализа и уровня фертильности образцов в полевых условиях было установлено, что наибольшую долю в формировании признака фертильность имеют аллели Rf1j (30 %) и Rf1d (32 %) в группе образцов-восстановителей фертильности (В) и аллели Rf1a (23,33 %), Rf1d (23,33 %) и Rf1c (15 %) – в группе с фертильными растениями, не вовлеченными в скрещивания. Аллели Rf1a, Rf1d и Rf1c имели высокий процент ассоциации с полевой фертильностью образцов (сходный с влиянием аллеля Rf1j), и, следовательно, могут быть использованы в селекционном процессе сорго зернового, направленном на создание линий-восстановителей фертильности. Для селекции сорго зернового в направлении создания линий-восстановителей фертильности рекомендуется использование образцов с аллелем Rf1j (ассоциированным с фертильностью), у которых он проявлялся в большей степени, а сами образцы относились к группе восстановителей фертильности – уч. 21/22, уч. 22/22, уч. 23/22, уч. 24/22 и уч. 27/22. Для создания стерильных линий могут быть использованы генотипы сорго зернового с аллелем Rf1e (ассоциированным со стерильностью) – уч. 7/22, уч. 8/22, уч. 9/22 и ЗСК 1497/21 – после подтверждения их закрепительной способности в полевых условиях.

1. Кибальник О. П., Ефремова И. Г., Бочкарева Ю. В., Прахов А. В., Семин Д. С. Продуктивность сорговых культур в зависимости от агротехнических приемов возделывания в регионах российской федерации (обзор) // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2021. № 2. С. 155–166. DOI: 10.30766/2072-9081.2021.22.2.155-166

2. Радченко E. E., Алпатьева Н. В., Карабицина Ю. И., Рязанова М. К., Кузнецова Е. Б., Романова О. И., Анисимова И. Н. Разработка и валидация CAPS-маркера, ассоциированного с геном Rf2 у сорго (Sorghum bicolor (L.) Moench) // Биотехнология и селекция растений. 2021. № 4(2). С. 38–47. DOI: 10.30901/2658-6266-2021-2-O4

3. Алабушев А. В., Анипенко Л. Н., Гурский Н. Г., Коломиец Н. Я., Костылев П. И., Мангуш П. А., Алабушева О. И. Сорго (селекция, семеноводство, технология, экономика) // Всероссийский НИИ сорго и других зерновых культур. Ростов-н/Д.: ЗАО «Книга», 2003. 368 с.

4. Сыркина Л. Ф., Никонорова Ю. Ю. Сорго зерновое как возможный источник сырья для переработки на крахмал и спирт // Вестник КрасГАУ. 2020. № 10(163). С. 95–100. DOI: 10.36718/1819-4036-2020-10-95-100

5. Косолапов В. М., Трофимов И. А., Трофимова Л. С. Энциклопедический словарь терминов по кормопроизводству // Рос. акад. с.-х. наук, Гос. науч. учреждение Всерос. науч.-исслед. ин-т кормов им. В. Р. Вильямса. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Тип. Россельхозакадемии, 2013. 589 с.

6. Gao J., Xia B., Luo F., Sun S., Pei Z., Gui Z., Yuan Q., Li X. Marker-assisted breeding for Rf1, a nuclear gene controlling A1 CMS in sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) // Euphytica. 2013. Vol. 193, Iss. 3. P. 383–390. DOI: 10.1007/s10681-013-0939-6

7. Khoddami A., Messina V., Vadabalija Venkata K., Farahnaky A., Blanchard C. L., Roberts T. H. Sorghum in foods: Functionality and potential in innovative products // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2021. Vol. 63(9). P. 1170–1186. DOI: 10.1080/10408398.2021.1960793

8. Klein R. R., Klein P. E., Mullet J. E., Minx P., Rooney W. L., Schertz K. F. Fertility restorer locus Rf1 of sorghum (Sorghum bicolor L.) encodes a pentatricopeptide repeat protein not present in the collinear region of rice chromosome 12 // Theoretical and Applied Genetics. Springer Verlag. 2005. Vol. 111, Iss. 6. P. 994–1012. DOI: 10.1007/s00122-005-2011-y

9. Ordonio R., Ito Y., Morinaka Y., Sazuka T., Matsuoka M. Chapter Five – Molecular Breeding of Sorghum bicolor, A Novel Energy Crop // Editor(s): Kwang W. Jeon, International Review of Cell and Molecular Biology, Academic Press. 2016. Vol. 321. P. 221–257. DOI: 10.1016/bs.ircmb.2015.09.001

10. Vozhzhova N. N., Ionova E. V., Popov A. S., Kovtunov V. V. Identification of fertility gene Rf1 in collection samples of Sorghum bicolor (L.) Moench in southern Russia // Biology and Life Sciences Forum. 2021. Vol. 4, Iss. 1. Article number: 81. DOI: 10.3390/IECPS2020-08710

11. Yadav A., Sharma A., Kumar A., Yadav R., Kumar R. SSR based molecular profiling of elite cultivars of basmati rice (Oryza sativa L.) // Research Journal of Biotechnology. 2021. Vol. 16(12). P. 55–63. DOI: 10.25303/1612rjbt5563

12. Zheng H., Dang Y., Diao X., Sui N. Molecular mechanisms of stress resistance in sorghum: Implications for crop improvement strategies // Journal of Integrative Agriculture. 2024. Vol. 23, Iss. 3. P. 741–768. DOI: 10.1016/j.jia.2023.12.023