Application of ISSR-analysis to identify species of the Cenchrus genus

Among more than 20 existing types of longspine sandbur, (Cenhrus longispinus (Hackel ex Kneuck.) Fernald), an annual cereal of North American origin, is of particular importance for the Russian Federation. This plant is widely distributed in temperate countries as a weed plant. It contaminates farm crops, vegetables and melons, vineyards and gardens. It is a quarantine object for the Russian Federation and the countries of the Eurasian Economic Union. On the territory of our country there are small disparate foci localized along railway lines and within urban areas. Identification of the object in the pre-generation state is difficult due to the morphological similarity of the weed with other grasses. For the early detection of the weeds, it is proposed to use a molecular genetic approach based on the use of ISSR markers. The purpose of this study is to search for molecular ISSR markers to differentiate species of the Cenchrus genus and identify the quarantine species of C. longispinus. The authors studied fifteen specimens belonging to eight species of the Cenchrus genus and obtained from the collection of the All-Russian Plant Quarantine Center (VNIIKR). To identify interspecific genetic diversity, a set of twentyone ISSR markers was used. Six of the markers showed polymorphism, which allows identifying the studied species of the Cen-chrus genus. The species-specific profiles of the amplicons of these ISSR markers allow identifying the considered species. For a number of markers, species-specific C. longispinus bands have been identified.

Cenchrus, колючещетинник, ценхрус длинноколючковый, C. longispinus, C. echinatus, C. ciliaris, Cenchrus myosuroides, C. spinifex, C. brownii, C. palmeri, C. pilosus, ПЦР, ISSR-маркеры, молекулярные маркеры, Cenchrus, longspine sandbur, long-thorned sandbur, C. longispinus, C. echina-tus, C. ciliaris, Cenchrus myosuroides, C. spinifex, C. brownii, C. palmeri, C. pilosus, PCR, ISSR markers, molecular markers

1. Боронникова С.В. Генетическая паспортизация популяций редких видов растений рода Adonis с использованием ISSR- и IRAP-маркеров / С.В. Боронникова // Известия ТСХА. - 2009. - № 1. - С. 82-88.

2. Гришин С.Ю. Влияние температуры отжига и последовательности RAPD- и ISSR-праймеров на результаты ПЦР-анализа ДНК люпина узколистного / С.Ю. Гришин В.В. Заякин // Вестник Брянского Государственного Университета. -2012. - № 4-2.- С. 136-140.

3. Дивашук М.Г. Молекулярно-цитогенетическая характеристика линии яровой тритикале 131/7, несущей ржано-пшеничную транслокацию / М.Г. Дивашук П.Ю. Крупин А.А. Соловьев Г.И. Карлов // Генетика. - 2010. - Т. 46. - № 2. - С. 211-217.

4. Единый перечень карантинных объектов Евразийского экономического союза // Решение Совета Евразийской экономической комиссии от 30 ноября 2016 г. № 158. Режим доступа: [https://docs.eaeunion.org/docs/en-us/01213201/cncd_06032017_158] -Дата обращения: 18.06.2017.

5. Камаев И. О. Непарный шелкопряд (Lymantria dispar): выделение внутривидовых комплексов и молекулярно-генетические подходы к идентификации азиатского подвида / И.О. Камаев Е.С. Мазурин А.В. Шипулин // Карантин растений. Наука и практика. - 2015. - № 1 (11). - С. 45-52.

6. Крупин П.Ю. Адаптация микросателлитных SSR-маркеров пшеницы для анализа геномов пырея среднего, пырея удлиненного и пшенично-пырейных гибридов / П.Ю. Крупин М.Г. Дивашук И.А. Фесенко Г.И. Карлов // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. - 2011. - № 3. - С. 49-57.

7. Кулаков В.Г. Современная номенклатура и таксономия карантинного для России вида ценхруса / В.Г. Кулаков Ю.Ю. Кулакова // Карантин растений - 2014 -№ 1 (7). - С. 11-15.

8. Кулакова Ю.Ю. Поиск молекулярных маркеров для идентификации сорных растений / Ю.Ю. Кулакова В.Г. Кулаков // Карантин растений. Наука и практика. - 2015. - № 1 (11). - С. 32-36.

9. Мазурин Е.С. Оценка штаммового разнообразия возбудителя сосудистого бактериоза капусты / Е.С. Мазурин А.Н. Игнатов Е.В. Матвеева Ф.С.У. Джалилов // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. - 2010. - № 5. - С. 66-75.

10. Москаленко Г.П. Аллелопатические свойства карантинного сорняка Cenchrus tribuloides L. / Г.П. Москаленко А.Н. Кудрявцева // Тезисы докл. Всесоюзн. школы мол. ученых и специалистов. - Кишинев. - 1985. - С. 41-42.

11. Москаленко Г.П. Борьба с ценхрусом якорцевым в посевах кукурузы / Г.П. Москаленко, А.Н. Кудрявцева // Применение пестицидов и их воздействие на сельскохозяйственные культуры и сорные растения при интенсивной химизации. - М., 1986. - С. 28-32.

12. Москаленко Г. П. Борьба с ценхрусом малоцветковым на землях несельскохозяйственного пользования / Г.П. Москаленко А.Н. Кудрявцева // Применение новых химических и микробиологических препаратов в борьбе с карантинными вредителями, болезнями и сорными растениями. - М., 1987. - С. 194-196.

13. Национальный доклад о фитосанитарном состоянии территории Российской Федерации - МСХ РФ, Федеральная служба по ветеринарному и фитосанитарному надзору, 2017-24 с. Режим доступа: [http://fsvps.ru/fsvps-docs/ru/usefulinf/fUes/nd2017.pdf].

14. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 13 мая 2017 года № 917-р. Режим доступа: [http://government.ru/docs/27684/].

15. Сахарова А.Н. Применение SSR-маркеров для оценки уровня гибридности семян F1 огурца / А.Н. Сахарова Г.Н. Андреева И.А. Фесенко Л.И. Хрусталева Г.И. Карлов // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. - 2011. -№ 6.- С. 150-155.

16. Семенов А.Н. Сравнительный анализ полиморфизма микросателлитных маркеров у ряда видов рода Fusarium / А.Н. Семенов М.Г. Дивашук М.С. Баженов Г.И. Карлов В.И. Леунов А.Н Ховрин А.А. Егорова Л.М. Соколова Т.А. Терешонкова К.Л. Алексеева В.М. Леунова // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. - 2016. - № 1. - С. 40-50.

17. Соболев В.В. Оценка межвидового и межсортового полиморфизма малины и маркирование признака ремонтантности с использованием ISSR-ПЦР-анализа / В.В. Соболев А.Г. Соболева Г.Н. Андреева Г.И. Карлов // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. - 2009. - № 2. - С. 103-109.

18. Сурина Т.А. Мониторинг фитофтороза древесных и кустарниковых растений / Т.А. Сурина С.Н. Еланский Е.С. Мазурин // Защита и карантин растений. - 2015. - № 1. - С. 42-43.

19. Тохтарь В.К. Ценхрус длинноколючковый - еще один американский «гость» Центрального Черноземья / В.К. Тохтарь О.В. Фомина // Защита и карантин растений. - 2010. - № 12. - С. 26-27.

20. Хавкин Э.Е. Молекулярные маркеры в растениеводстве // Сельскохозяйственная биология. - 1997. - № 5. - С. 3-21.

21. Чакина Е.А. Молекулярно-генетические методы исследования древесины кедра сибирского при решении задач судебно-ботанической экспертизы / Е.А. Чакина Г.Н. Андреева Г.И. Карлов А.А. Соловьев О.Б. Градусова Н.Н. Лобанов // Теория и практика судебной экспертизы. - 2010. - № 3 (19). - С. 188-197.

22. Bartos J. A first survey of the rye (Secale cereale) genome composition through BAC end sequencing of the short arm of chromosome 1R // J. Bartos E. Paux R. Kofler M. Havrankova D. Kopecky P. Suchankova J. Safar H. Simkova C.D. Town T. Lel-ley C. Feuillet J. Dolezel // BMC Plant Biology. - 2008. - 8. - 95. - 12 p.

23. DeLisle D.G. Taxonomy and distribution of the genus Cenchrus. // Iowa State Journal of Science. - 1963. - Vol. 37. - P. 259-351.

24. Eivazi A.R. Assessing wheat (Triticum aestivum L.) genetic diversity using quality traits, amplified fragment length polymorphisms, simple sequence repeats and proteome analysis. / A.R. Eivazi, M.R. Naghavi, M. Hajheidari, S.M. Pirseyedi, M.R. Ghaffari, S.A. Mohammadi, I. Majidi, G.H. Salekdehl & M. Mardi // Annals of Applied Biology. -2008.152:81-91.

25. Hitchcock A.S., Chase A. Manual of the grasses of the United States. Second Edition. Washington. - 1950. - 1051 p.

26. Korzun V. Application of microsatellite markers to distinguish inter-varietal chromosome substitution lines of wheat (Triticum aestivum L.) / V. Korzun A. Borner A.J. Worland C.N. Law & M.S. Roder // Euphytica. - 1997. - 95. - p. 149-155.

27. Kulakova Yu.Yu. Search for molecular markers for identification of weeds / Yu.Yu. Kulakova V.G. Kulakov E.S. Mazurin // Карантин растений. Наука и практика. -2015. - № 1 (11). - С. 36-39.

28. Mabberley D.J. Mabberley’s plant-book (3th ed.). Cambridge University Press, Cambridge: XVIII - 2008. + 1021 p.

29. PCR Protocol for Taq DNA Polymerase with Standard Taq Buffer [Электронный ресурс] / New England Biolabs. - Режим доступа: https://www.neb.com/proto-cols/1/01/01/taq-dna-polymerase-with-standard-taq-buffer-m0273.html - (Дата обращения: 18.02.2017).

30. Stieber M.T. Cenchrus / M.T. Stieber J.K. Wipff // Flora of North America north of Mexico, - 2003. - Vol. 25. - Oxford University Press, New York-Oxford. - P. 529-535.