Skip to main page content
U.S. flag

An official website of the United States government

Dot gov

The .gov means it’s official.
Federal government websites often end in .gov or .mil. Before sharing sensitive information, make sure you’re on a federal government site.

Https

The site is secure.
The https:// ensures that you are connecting to the official website and that any information you provide is encrypted and transmitted securely.

Access keys NCBI Homepage MyNCBI Homepage Main Content Main Navigation
. 2022 Jul;26(4):349-358.
doi: 10.18699/VJGB-22-42.

Investigation of genetic polymorphism of Russian rape and turnip rape varieties using SSR and SRAP markers

I A Klimenko  1 , V T Volovik  1 , A A Antonov  1 , V A Dushkin  1 , A O Shamustakimova  1 , Yu M Yu M Mavlyutov  1
Affiliations

Investigation of genetic polymorphism of Russian rape and turnip rape varieties using SSR and SRAP markers

I A Klimenko et al. Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii. 2022 Jul.

Abstract
in English, Russian

Rapeseed (Brassica napus L.) and turnip rape (B. rapa L. subsp. campestris (L.)) are important agricultural plants widely used for food, fodder and technical purposes and as green manure. Over the past decades, a large number of perspective varieties that are being currently cultivated in every region of Russia have been developed. To increase the breeding eff iciency and facilitate the seed production, modern molecular-genetic techniques should be introduced as means to estimate species and varietal diversity. The objective of the presented research study was to investigate DNA polymorphism of the rapeseed and turnip rape varieties developed at Federal Williams Research Center of Forage Production and Agroecology and detect informative markers for varietal identif ication and genetic certif ication. To genotype 18 gDNA samples, 42 and 25 combinations of respective SSR and SRAP primers were used. The results obtained demonstrate that SRAP markers were more effective for polymorphism analysis: 36 % of the tested markers revealed genetic polymorphism compared with only 16.7 % of microsatellite loci. Molecular markers to detect differences at interspecif ic and intervarietal levels have also been found. For the investigated set, such microsatellite loci as Na12A02, Ni2C12, Ni02-D08a, Ra02-E01, Ni03H07а and SRAP-marker combinations as F13-R9, Me4- R7, F11-Em2, F10-R7, F9-Em2 and F9-R8 proved to be informative. Application of the two marker techniques made it possible to detect a higher level of DNA polymorphism in plants of different types (spring and winter varieties) if compared against the intervarietal differences within a species or a group. According to Nei's genetic diversity index, in the cluster of winter rapeseed, VIK 2 and Gorizont varieties had the longest genetic distance, and in the spring cluster, these were Novosel and Veles. A high level of similarity was found between Vikros and Bizon winter rapeseed varieties. The results obtained have a high practical value for varietal specif ication of seed material and genetic certif ication of rapeseed and turnip rape varieties.

Рапс (Brassica napus L.) и сурепица (B. rapa L. subsp. campestris (L.)) – важные сельскохозяйственные культуры, широко используются для продовольственных, кормовых и технических целей, а также в качестве сидератов. За последние десятилетия создано большое количество перспективных сортов, культивируемых практически во всех регионах России. Для повышения эффективности селекционного процесса и успешного развития семеноводства необходимо внедрять современные молекулярно-генетические методы оценки видового и сортового разнообразия. Цель настоящей работы заключалась в изучении ДНК-полиморфизма сортов рапса и сурепицы селекции Федерального научного центра кормопроизводства и агроэкологии им. В.Р. Вильямса и выявлении информативных маркеров для сортовой идентификации и генетической паспортизации. Для генотипирования 18 образцов геномной ДНК использовали 42 и 25 комбинаций SSR- и SRAP-праймеров соответственно. Результаты показали, что маркеры SRAP более эффективны для анализа полиморфизма изучаемого материала: 36 % от общего числа испытанных маркеров демонстрировали генетический полиморфизм, тогда как для микросателлитных локусов этот показатель равнялся 16.7 %. Определены молекулярные маркеры для выявления различий на межвидовом и межсортовом уровнях. Информативными для исследуемой выборки сортов оказались микросателлитные локусы Na12A02, Ni2C12, Ni02-D08a, Ra02-E01, Ni03H07а и комбинации SRAP-маркеров F13-R9, Me4-R7, F11-Em2, F10-R7, F9-Em2 и F9-R8. Анализ сортового материала по двум системам маркирования показал более высокий уровень ДНК-полиморфизма у образцов растений разного типа развития (яровой/озимый) в сравнении с различиями между сортами в пределах вида или группы. Согласно индексам генетического разнообразия Нея, в кластере сортов озимого рапса наибольшей генетической удаленностью выделялись ВИК 2 и Горизонт, среди яровых – Новосёл и Велес. Высокий уровень сходства обнаружен между яровыми сортами рапса Викрос и Бизон. Полученная информация имеет практическое значение для контроля сортовой принадлежности и генетической паспортизации семенного материала сортов рапса и сурепицы.

Keywords: B. rapa L. campestris; Brassica napus L.; SRAP markers; SSR markers; bulk samples; forage crops; genetic polymorphism.

PubMed Disclaimer

Figures

Fig. 1.
Fig. 1.. Electrophoregram of the gDNA extracted from the rapeseed and turnip rape germinants.
Lanes 1–15 (rape varieties): Severyanin, Stolychniy, VIK 2, Nord, Laureat, Gorizont, Garant, Vikros, Novik, Novosel, Veles, Grant, Podmoskovniy, Lugovskoy, Bizon; 16–18 (turnip rape varieties): Zarya, Nadezhda, Svetlana.
Fig. 2.
Fig. 2.. gDNA concentrations.
Table 1.
Table 1.. SSR primers used for rapeseed and turnip rape DNA polymorphism analysis
Table 2.
Table 2.. SRAP primers used for rapeseed and turnip rape DNA polymorphism analysis
Fig. 3.
Fig. 3.. Electrophoregram of the PCR products obtained during amplification of rapeseed and turnip rape varieties with SRAP primers F9-R8.
Winter rapeseed varieties: Severyanin (1), Stolychniy (2), VIK 2 (3), Nord (4), Laureat (5), Gorizont (6), Garant (7); spring rapeseed varieties: Vikros (8), Novik (9), Novosel (10), Veles (11), Grant (12), Podmoskovniy (13), Lugovskoy (14), Bizon (15). Winter turnip rape: Zarya (16); spring turnip rape: Nadezhda (17), Svetlana (18). H2O control (19). M – molecular weight marker (100 кb DNA Ladder).
Table 3.
Table 3.. Genetic similarity indices (above the diagonal) and Nei’s distances (below the diagonal) calculated from SRAP analysis results
Notе. According to the data of 1 (Rhouma et al., 2017); 2 (Сатина, 2010); 3 (Chandra et al., 2013).
Table 4.
Table 4.. The indexes of genetic variability of rapeseed varieties according to the results of SSR and SRAP analysis
Notе. No. 1–15 – rapeseed varieties Severyanin, Stolychniy, VIK 2, Nord, Laureat, Gorizont, Garant, Vikros, Novik, Novosel, Veles, Grant, Podmoskovniy, Lugovskoy, Bizon.
Fig. 4.
Fig. 4.. Genetic similarity dendrogram for rapeseed varieties of Federal Williams Research Center of Forage Production and Agroecology.
See this image and copyright information in PMC

LinkOut - more resources