Ключевые слова

0536-1036

Известия высших учебных заведений. Лесной журнал

Lesnoy Zhurnal (Russian Forestry Journal)

ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

10.37482/0536-1036-2026-2-101-112

https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/2144

Лесное хозяйство

FORESTRY

Генетическая паспортизация сортов яблони (Malus domestica Borkh.) из Ботанического сада им. В.М. Крутовского

Genetic certification of apple varieties (Malus domestica Borkh.) from the Krutovsky Botanical garden

Сухих

Т.В.

Сухих

Т.В.

Sukhikh

Tatyana V.

cherkesova-tv@yandex.ru

0009-0001-1148-8991

MHR-2563-2025

Ибе

А.А.

Ибе

А.А.

Ibe

Aleksey A.

aaibis@mail.ru

0000-0002-3534-532X

JWA-2951-2024

Шеллер

М.А.

Шеллер

М.А.

Sheller

Marina A.

maralexsheller@mail.ru

0000-0001-9306-1627

AAD-1288-2022

Моксина

Н.В.

Моксина

Н.В.

Moksina

Natalya V.

n.moksina2010@yandex.ru

0000-0002-1387-0529

KGM-8849-2024

Братилова

Н.П.

Братилова

Н.П.

Bratilova

Natalia P.

nbratilova@yandex.ru

0000-0002-2918-9690

AAF-3074-2019

Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», д. 31, г. Красноярск, Россия, 660037 (Красноярск, Россия) Reshetnev Siberian State University of Science and Technology (Krasnoyarsk, Russian Federation)

Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», д. 31, г. Красноярск, Россия, 660037 (Красноярск, Россия,) Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, prosp. Krasnoyarskii Rabochii, 31, Krasnoyarsk, Russian Federation, 660037 (Krasnoyarsk, Russian Federation)

15 04 2026

2026

2 101 112 13 04 2026 13 04 2026 13 04 2026

2026

Сухих Т.В., Ибе А.А., Шеллер М.А., Моксина Н.В., Братилова Н.П.

Sukhikh T.V., Ibe A.A., Sheller M.A., Moksina N.V., Bratilova N.P.

CC BY 4.0

https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/2144

Ботанический сад им. В.М. Крутовского Сибирского государственного университета им. М.Ф. Решетнёва объединяет уникальные коллекции плодовых культур. Особая роль среди них отводится коллекции яблони домашней (Malus domestica Borkh.), состоящей из 39 сортов российской и зарубежной селекции, адаптированных к сибирским условиям. Для проведения генетической паспортизации были отобраны 18 сортов яблони. ДНК сортов выделяли из свежих листьев с применением CTAB-метода. Дифференциация сортов выполнена с помощью 11-ядерных микросателлитных локусов: CH01h01, CH01h10, CH04c07, Hi02c07, GD12, CH01f02, CH01f0b, CH02c09, CH02c11, CH02d08, CH04e05. Осуществлен подбор 3 мультиплексных панелей, включающих 3–4 локуса при постановке 1 полимеразной цепной реакции (ПЦР). Фрагментный анализ позволил зарегистрировать четкий и воспроизводимый результат в виде определенного спектрального диапазона ПЦР-продуктов. Проведены анализ показателей генетической дифференциации, идентификация генотипов и оценка вероятности их случайного совпадения. Все использованные микросателлитные локусы характеризуются высоким уровнем полиморфизма. Всего в локусах выявлено от 7 (CH01h01, CH01h10, Hi02c07) до 13 (CH01f02, CH02c11) аллельных вариантов. Средние показатели генетической изменчивости составили: число аллелей на локус – 9,727; эффективное число аллелей – 5,515; наблюдаемая и ожидаемая гетерозиготность – 0,636 и 0,790 соответственно. Обнаружено, что все отобранные образцы имеют разный генотип. Эффективность использованного набора SSR-маркеров подтверждена низкой вероятностью случайного совпадения у особей с неродственным генотипом. На основе полиморфизма микросателлитных локусов составлены генетические паспорта 18 сортов яблони домашней, культивируемых на территории Ботанического сада им. В.М. Крутовского. Данные ДНК-паспортов могут быть использованы для подтверждения сортовой аутентичности деревьев яблони. Проведенное исследование служит началом создания базы молекулярно-генетических паспортов коллекционных сортов Malus domestica Borkh. Ботанического сада им. В.М. Крутовского. Благодарности: Исследование проведено в рамках госзадания по заказу Министерства науки и высшего образования РФ коллективом научной лаборатории «Селекция древесных растений» по теме «Селекционно-генетические основы формирования целевых насаждений и рационального использования древесных ресурсов Красноярского края (Енисейской Сибири)» (№ FEFE–2024–0013).

The Krutovsky Botanical Garden unites unique collections of fruit crops. A special role among them is given to the collection of apple trees (Malus domestica Borkh.), which includes 39 varieties of Russian and foreign breeding adapted to Siberian conditions. Eighteen apple varieties were selected for genetic certification. The DNA of all analyzed varieties was isolated from fresh leaves using the CTAB method. The varieties were differentiated using 11 nuclear microsatellite loci: CH01h01, CH01h10, CH04c07, Hi02c07, GD12, CH01f02, CH01f0b, CH02c09, CH02c11, CH02d08, CH04e05. In the course of the study, three multiplex panels have been selected. Each panel contained 3–4 loci in a single polymerase chain reaction (PCR). Fragment analysis allowed us to obtain a clear and reproducible result for each microsatellite locus, revealing a certain range of amplification products. Based on the results of the study, an analysis of indicators of genetic differentiation, identification of genotypes and assessment of the probability of their accidental coincidence were performed. All studied microsatellite loci showed a high level of polymorphism. The number of alleles per loci varied from seven (CH01h01, CH01h10, Hi02c07) to 13 (CH01f02, CH02c11). The average values of the genetic variability indicators were: number of alleles per locus – 9.727; number of effective alleles – 5.515; observed and expected heterozygosity 0.636 and 0.790, respectively. It was found that all selected samples have a different genotype. The low probability of accidental coincidence of unrelated genotypes confirmed the effectiveness of the selected set of microsatellite markers. Data on the polymorphism of microsatellite loci, genetic passports of the studied 18 apple varieties of the Krutovsky Botanical Garden were compiled. The DNA passport data can subsequently be used to confirm varietal authenticity. This research is the beginning of the creation of a molecular genetic database of Malus domestica Borkh. varieties from the collection of the Krutovsky Botanical Garden of the Reshetnev Siberian State University. Acknowledgements: The study was carried out within the framework of the state assignment commissioned by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation by the staff of the "Breeding of Woody Plants" scientific laboratory on the topic "Breeding and Genetic Foundations for the Formation of Target Plantations and the Rational Use of Wood Resources in the Krasnoyarsk Territory (Yenisei Siberia)" (FEFE–2024–0013).

Ключевые слова яблоня сорт генетический полиморфизм генотип микросателлиты генетическая паспортизация Ботанический сад им. В.М. Крутовского

Keywords apple variety genetic polymorphism genotype microsatellites genetic certification Krutovsky Botanical garden

Исследование проведено в рамках госзадания по заказу Министерства науки и высшего образования РФ коллективом научной лаборатории «Селекция древесных растений» по теме «Селекционно-генетические основы формирования целевых насаждений и рационального использования древесных ресурсов Красноярского края (Енисейской Сибири)» (№ FEFE–2024–0013).

The study was carried out within the framework of the state assignment commissioned by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation by the staff of the "Breeding of Woody Plants" scientific laboratory on the topic "Breeding and Genetic Foundations for the Formation of Target Plantations and the Rational Use of Wood Resources in the Krasnoyarsk Territory (Yenisei Siberia)" (FEFE–2024–0013).

1. Братилова Н.П., Герасимова О.А., Моксина Н.В. Биологическая продуктивность крупноплодных сортов яблони, выращиваемой в открытой и стелющейся форме в ботаническом саду им. Вс.М. Крутовского: моногр. 2-е изд., доп. и перераб. Красноярск: СибГУ им. М.Ф. Решетнёва, 2024. 148 с.

2. Волков В.А. Использование микросателлитных маркеров для установления фактов незаконной рубки основных хвойных лесообразователей Северо-Запада России // Синергия Наук. 2018. № 30. С. 2211–2219.

3. Григорьева С.О., Матвеева Р.Н., Моксина Н.В., Коломыцев М.В. Плодоношение маточных деревьев яблони, использованных для гибридизации в ботаническом саду им. Вс.М. Крутовского // Хвойные бореал. зоны. 2024. Т. XLII, № 6. С. 65–70.

4. Козловская З.А., Леонович И.С., Гашенко Т.А., Кондратенок Ю.Г. Молекулярно-генетическая паспортизация национальной коллекции яблони в Беларуси // Сб. науч. тр. ГНБС. 2017. Т. 144. Ч. I. С. 134–138.

5. Куликов И.М., Кудрявцев А.М., Марченко Л.А., Морозова Н.Г., Борис К.В., Трифонова А.А., Дедова Л.В. Полиморфизм микросателлитных локусов сортов яблони (Malus domestica Borkh.) современной селекции ФГБНУ ВСТИСП // Садоводство и виноградарство. 2018. № 1. С. 6–10. https://doi.org/10.25556/VSTISP.2018.1.10495

6. Матвеева Р.Н., Буторова О.Ф., Моксина Н.В., Репях М.В. Селекция яблони в ботаническом саду им. Вс.М. Крутовского. Красноярск: СибГТУ, 2006. 357 с.

7. Мельникова М.Н., Петров Н.Б., Ломов А.А., La Porta N., Политов Д.В. Тестирование микросателлитных праймеров на разных популяциях евразийских елей Picea abies (L.) Karst и Picea obovata Ledeb. // Генетика. 2012. Т. 48, № 5. С. 660–665.

8. Омашева М.Е., Пожарский А.С., Смайлов Б.Б., Галиакпаров Н.Н. Молекулярно-генетическая паспортизация сортов яблони: научно-методические рекомендации. Алматы, 2017. 50 с.

9. Орешкова Н.В., Белоконь М.М., Жамъянсурен С. Генетическое разнообразие, популяционная структура и дифференциация лиственниц сибирской, Гмелина и Каяндера по данным SSR маркеров // Генетика. 2013. Т. 49, № 2. С. 204–213. https://doi.org/10.7868/S0016675812120090

10. Падутов В.Е., Баранов О.Ю., Воропаев Е.В. Методы молекулярно-генетического анализа. Минск: Юнипол, 2007. 176 с.

11. Перепечина И.О., Гришечкин С.А. Вероятностные расчеты в ДНК-дактилоскопии: Методические рекомендации. М.: ЭКЦ МВД России, 1996. 16 с.

12. Попова А.А., Гродецкая Т.А., Молчанов В.В., Евлаков П.М. Подбор и оптимизация методов экстракции ДНК из различного растительного материала // Вестн. Поволж. гос. технол. ун-та. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2022. № 1(53). С. 69–77. https://doi.org/10.25686/2306-2827.2022.1.69

13. Урбанович О.Ю. Молекулярные методы идентификации и генотипирования яблони и груши. Минск: Право и экономика, 2013. 208 с.

14. Янковская А.А., Князева И.В., Упадышев М.Т. Молекулярное маркирование и генетическая паспортизация: использование в селекции, биотехнологии и идентификации садовых культур // Садоводство и виноградарство. 2019. № 5. С. 5–11. https://doi.org/10.31676/0235-2591-2019-5-11

15. Devey M.E., Bell J.C., Smith D.N., Neale D.B., Moran G.F. A Genetic Linkage Map for Pinus radiata Based on RFLP, RAPD, and Microsatellite Markers. Theoretical and Applied Genetics, 1996, vol. 92, no. 6, pp. 673–679. https://doi.org/10.1007/BF00226088

16. Doyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus, 1990, vol. 12, no. 1, pp. 3–5.

17. DNA Fragment Analysis by Capillary Electrophoresis. Thermo Fisher Scientific Inc., 2014. Available at: https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/LSG/manuals/4474504.pdf. (accessed 21.01.26).

18. Gross B.L., Henk A.D., Richards C.M., Fazio G., Volk G.M. Genetic Diversity in Malus×domestica (Rosaceae) Through Time in Response to Domestication. American Journal of Botany, 2014, vol. 101, no. 10, pp. 1770–1779. https://doi.org/10.3732/ajb.1400297

19. Gross B.L., Kellogg E.A., Miller A.J. Speaking of Food: Connecting Basic and Applied Plant Science. American Journal of Botany, 2014, vol. 101, no. 10, pp. 1597–1600. https://doi.org/10.3732/ajb.1400409

20. Hokanson S.C., Szewc-McFadden A.K., Lamboy W.F., McFerson J.R. Microsatellite (SSR) Markers Reveal Genetic Identities, Genetic Diversity and Relationships in a Malus×domestica Borkh. Core Subset Collection. Theoretical and Applied Genetics, 1998, no. 94, pp. 671–683. https://doi.org/10.1007/s001220050943

21. Liebhard R., Gianfranceschi L., Koller B., et al. Development and Characterization of 140 New Microsatellites in Apple (Malus×domestica Borkh.). Molecular Breeding, 2002, vol. 10, no. 4, pp. 217–241. https://doi.org/10.1023/A:1020525906332

22. Liebhard R., Koller B., Gianffranceschi L., Gessler C. Creating a Saturated Reference Map for the Apple (Malus domestica Borkh.) Genome. Theoretical and Applied Genetics, 2003, vol. 106, pp. 1497–1508. https://doi.org/10.1007/s00122-003-1209-0

23. Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx V6: Genetic Analysis in Excel. Population Genetic Software for Teaching and Research. Molecular Ecology Notes, 2006, vol. 6, no. 1, pp. 288–295. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2005.01155.x

24. Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx 6.5: Genetic Analysis in Excel. Population Genetic Software for Teaching and Research – an Update. Bioinformatics, 2012, vol. 28, iss. 19, pp. 2537–2539. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460

25. Silfverberg-Dilworth E., Matasei C.L.,Van de Weg W.E., et al. Microsatellite Markers Spainning the apple (Malus×domestica Borkh.) Genome. Tree Genetics and Genomes, 2006, vol. 2, pp. 202–224. https://doi.org/10.1007/s11295-006-0045-1

26. Van Oosterhout C., Hutchinson W.F., Wills D.P., Shipley P. MICRO-CHECKER: Software for Identifying and Correcting Genotyping Errors in Microsatellite Data. Mol. Ecol. Notes, 2004, vol. 4, iss. 3, pp. 535–538. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2004.00684.x

27. Velasco R., Zharkikh A., Affourtit J., et al. The Genome of the Domesticated Apple (Malus×domestica Borkh.). Nature genetics, 2010, vol. 42, no. 10, pp. 833–839. https://doi.org/10.1038/ng.654

28. Zhang L., Hu J., Han X. A High-quality Apple Genome Assembly Reveals the Association of a Retrotransposon and Red Fruit Colour. Nature Communications, 2019, vol. 10, no. 1, p. 1494. https://doi.org/10.1038/s41467-019-09518-x

1. Bratilova N.P., Gerasimova O.A., Moksina N.V. Biological Productivity of Large-fruited Apple Varieties Grown in Open and Creeping Form in the Botanical Garden Named After V.M. Krutovsky: Monograph. Ed. by N.P. Bratilova. Krasnoyarsk, SibGU im. M.F. Reshetnyeva Publ., 2024. 148 p. (In Russ.).

2. Volkov V.A. Using Microsatellite DNA Markers to Establish the Facts of Illegal Logging of Basic Coniferous Forest-growers North-West Russia Area. Synergya Nauk = The Synergy of Sciences, 2018, no. 30, pp. 2211–2219. (In Russ.).

3. Grigorieva S.O., Matveeva R.N., Moksina N.V., Kolomytsev M.V. Fruit-Bearing of Brotherhood Apple Trees Used for Hybridization at the V.M. Krutovsky Botanical Garden. Khvoinye boreal’noi zony = Conifers of the Boreal Area, 2024, vol. XLII, no. 6, pp. 65–70. (In Russ.).

4. Kozlovskaya Z.A., Leonovich I.S., Gashenko T.A., Kondratenok Yu.G. Molecular-genetic Passportization of National Apple Collection in Belarus. Sbornik nauchnykh trudov GNBC = Works of the State Nikit. Botan. Gard., 2017, vol.144, part I, pp. 134–138. (In Russ.).

5. Kulikov I.M., Kudryavtsev A.M., Marchenko L.A., Morozova N.G., Boris K.V., Trifonova A.A., Dedova L.V. Polymorphism of Microsatellite Loci of Apple Varieties (Malus domestica Borkh.) of ARHIBAN Contemporary Breeding. Sadovodstvo i vinogradarstvo = Horticulture and Viticulture, 2018, no. 1, pp. 6–10. (In Russ.). https://doi.org/10.25556/VSTISP.2018.1.10495

6. Matveeva R.N., Butorova O.F., Moksina N.V., Repyakh M.V. Apple Tree Breeding in the Botanical Garden Named after Vs.M. Krutovsky. Krasnoyarsk. SibGTU Publ., 2006. 357 p. (In Russ.).

7. Melnikova M.N., Petrov N.B., Lomov A.A., La Porta N, Politov D.V. Testing of Microsatellite Primers with Different Populations of Eurasian Spruces Picea abies (L.) Karst. and Picea obovata Ledeb. Genetika = Russian Journal of Genetics, 2012, vol. 48, no. 5, pp. 660–665. (In Russ.).

8. Omasheva M.Y., Pozharskiy A.S., Smailov B.B., Galiakparov N.N. Molecular Genetic Certification of Apple Tree Varieties: Scientific and Methodological Recommendations. Almaty, 2017. 50 p. (In Russ.).

9. Oreshkova N.V., Belokon M.M., Jamiyansuren S. Genetic Diversity, Population Structure, and Differentiation of Siberian Larch, Gmelin Larch and Cajander Larch on SSR Markers Data. Genetika = Russian Journal of Genetics, 2013, vol. 49, no. 2, pp. 204–213. (In Russ.). https://doi.org/10.7868/S0016675812120090

10. Padutov V.E., Baranov O.Yu., Voropaev E.V. Methods of molecular genetic analysis. Minsk, Unipol, 2007. 176 p. (In Russ.).

11. Perepechina I.O., Grishechkin S.A. Probabilistic Calculations in DNA Fingerprinting: Methodological Recommendation. Moscow, FEC of the Ministry of Internal Affairs of Russia Publ., 1996. 16 p. (In Russ.).

12. Popova A.A., Grodetskaia T.A., Molchanov V.V., Evlakov P.M. Selection and Optimization of DNA Extraction Methods from Various Plant Materials. Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Seriya ''Les. Ecologiya. Prirodopolʹzovanie'' = Vestnik of Volga State University of Technology. Series ''Forest. Ecology. Nature Management'', 2022, no. 1(53), pp. 69–77. (In Russ.). https://doi.org/10.25686/2306-2827.2022.1.69

13. Urbanovich O.Yu. Molecular Methods of Identification and Genotyping of Apple and Pear Trees. Minsk, Law and Economics Publ., 2013. 208 p. (In Russ.).

14. Yankovskaya A.A., Knyazeva I.V., Upadishev M.T. Molecular Marking and Genetic Certification: Application in Plant Breeding, Biotechnology and Identification of Horticultural crops. Sadovodstvo i vinigradarstvo = Horticulture and Viticulture, 2019, no. 5, pp. 5–11. (In Russ.). https://doi.org/10.31676/0235-2591-2019-5-11

16. Doyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus, 1990, vol. 12, no. 1, pp. 3–5.

17. DNA Fragment Analysis by Capillary Electrophoresis. Thermo Fisher Scientific Inc., 2014. Available at: https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/LSG/manuals/4474504.pdf. (accessed 21.01.26).

27. Velasco R., Zharkikh A., Affourtit J., et al. The Genome of the Domesticated Apple (Malus×domestica Borkh.). Nature genetics, 2010, vol. 42, no. 10, pp. 833–839. https://doi.org/10.1038/ng.654