ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2016-2-8-11ovoshchi-247Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙBREEDING AND SEED PRODUCTION OF AGRICULTURAL CROPSПОЛИМОРФИЗМ САХАРОЗОСИНТАЗНОГО ДОМЕНА ГЕНОВ SUS4 СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ РОССИЙСКОЙ, БЕЛОРУССКОЙ И КАЗАХСТАНСКОЙ СЕЛЕКЦИИTHE POLYMORPHISM OF THE SUS4 SUCROSE SYNTHASE DOMAIN SEQUENCES IN RUSSIAN, BELORUSSIAN AND KAZAKH POTATO CULTIVARSСлугинаМ. А.SluginaM. A.

аспирант, кафедра биотехнологии биологического факультета, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12;

119071, г. Москва, Ленинский пр-т, д. 33;

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8, к.2

Department of Biotechnology of the Biological faculty, 119234, Moscow, Leninskie Gory, 1, str.12;

119071, Moscow, Leninskiy prospect, 33;

117198, Moscow, Miklukho-Maklaya str., 8

mashinmail@mail.ruЗапекинаТ. И.ZapekinaT. I.

м.н.с. лаборатории биоинженерии,

140051, Московская обл., Люберецкий р-н, п. Красково 1, ул. Лорха, д. 23

140051, Moscow region, Lyuberetskiy district, p. Kraskovo 1, Lorkha street, 23

tatianazap@bk.ruМелешинА. А.MeleshinA. A.

кандидат с.-х. наук, заведующий отделом генетики,

140051, Московская обл., Люберецкий р-н, п. Красково 1, ул. Лорха, д. 23

140051, Moscow region, Lyuberetskiy district, p. Kraskovo 1, Lorkha street, 23

aleksej-meleshin@yandex.ruМГУ им. М. В. Ломоносова; Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук; Аграрно-технологический институт Российского университета дружбы народовРоссияLomonosov State University; Federal Research Centre «Fundamental principal of biotechnology» of Russian Academy of Sciences; Peoples' Friendship University of RussiaRussian FederationФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский НИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха»РоссияFederal State Budgetary Scientific Research Institution «All-Russian Scientific Research Institute of potato farming by A.G. Lorh»Russian Federation20160407201602811Copyright © Слугина М.А., Запекина Т.И., Мелешин А.А., 20162016Слугина М.А., Запекина Т.И., Мелешин А.А.Slugina M.A., Zapekina T.I., Meleshin A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vegetables.su/jour/article/view/247

Картофель является одной из основных стратегических сельскохозяйственных культур в Российской Федерации, Республике Беларусь и Республике Казахстан. В настоящее время достигнуты значительные успехи в понимании процессов углеводного метаболизма и взаимного превращения «сахароза - крахмал» в клубнях картофеля. Показано, что одними из ключевых генов, определяющих качество картофельной продукции, являются гены метаболизма сахарозы. Сахарозосинтаза (Sus) один из основных ферментов распада сахарозы. Сахарозосинтаза (Sus) осуществляет обратимый гидролиз сахарозы до УДФ-глюкозы и фруктозы. Идентификация новых генов, кодирующих растительные сахарозосинтазы, и анализ их нуклеотидных последовательностей – важный шаг к пониманию физиологической роли и метаболических механизмов, связанных с обменом углеводов в клубнях картофеля. В данной работе приведен анализ нуклеотидного и аминокислотного полиморфизма сахарозосинтазного домена гена Sus4. Изучена последовательность фрагмента гена Sus4 с интрона III по экзон VI у 9 сортов картофеля россий- ской, казахской и белорусской селекции. Длина полученных фрагментов варьировала от 977 п.н. (у сортов Фаворит, Карасайский, Мирас) до 1013 п.н. (у сортов Зорочка, Манифест, Елизавета, Башкирский). Полученные последовательности содержали как единичные мутации, так и инсер- ции и делеции. Общий уровень полиморфизма изученных последовательностей составил 5.82%. Всего в исследованном фрагменте найдено 58 SNPs и 4 индели. Наиболее вариабельные интроны - IV (12,4%) и V (9,18%). Наиболее вариабельный экзон - IV. Показано наличие 7 аллельных вариантов и 6 вариантов аминокислотных последовательностей.

The potato is one of the main strategic crops in the Russian Federation, Belarus and Kazakhstan. Currently, we have achieved significant advances in the understanding of metabolic mechanism of carbohydrate and interconversion «sucrose – starch» in potato tubers. Sucrose synthase (Sus) is a key enzyme in the breakdown of sucrose. Sucrose synthase (Sus) is catalyzing a reversible reaction of conversion sucrose and UDP into fructose and UDP-glucose. The identification and subsequent characterization of the genes encoding plant sucrose synthase is the first step towards understanding their physiological roles and metabolic mechanism involved in carbohydrate accumulation in potato tubers. In the present work the nucleotide and amino acid polymorphism of the Sus4 gene fragments containing sequences of the sucrose synthase domain were analyzed. Sus4 gene fragments (intron III – exon VI) in 9 potato cultivars of Russian, Kazakh and Belarusian breeding were analyzed. The polymorphism of the Sus4 sucrose synthase domain sequences was first examined. The length of analyzed fragment varied from 977 b.p. (cultivars Favorit, Karasaiskii, Miras) to 1013 b.p. (cultivars Zorochka, Manifest, Elisaveta, Bashkirskii). It was demonstrated that the examined sequences contained point mutations, as well as insertions and deletions. The common polymorphism level was 5.82%. It was shown that the examined sequences contained 58 SNPs and 4 indels. The most variable were introns IV (12.4%) and V (9.18%). The most variable was exon IV. 7 allelic variants were detected. 6 different amino acid sequences specific to different varieties were also identified.

картофельсортасахаросинтаза Sus4полиморфизмpotatovarietiessucrose synthase gene Sus4polymorphismReferencesBaud, S. Structure and expression profile of the sucrose synthase multigene family in Arabidopsis / S. Baud, M.N. Vaultier, C. Rochat // Journal of Experimental Botany. – 2004. – V.55. – P.397–409.Baud, S. Structure and expression profile of the sucrose synthase multigene family in Arabidopsis / S. Baud, M.N. Vaultier, C. Rochat // Journal of Experimental Botany. – 2004. – V.55. – P.397–409.Edwards, S.K. A simple and rapid method for the preparation of plant genomic DNA for PCR analyses / S.K. Edwards, C. Johonstone, C. Thompson // Nucl. Acids Res. – 1991. – V.19. – P.1349.Edwards, S.K. A simple and rapid method for the preparation of plant genomic DNA for PCR analyses / S.K. Edwards, C. Johonstone, C. Thompson // Nucl. Acids Res. – 1991. – V.19. – P.1349.Fu, H. High-level tuber expression and sucrose inducibility of a potato Sus4 sucrose synthase gene require 5' and 3' flanking sequences and the leader intron / H. Fu, S. Y. Kim, W. D. Park // The Plant Cell. – 1995. – V.7. – P.1387-1394.Fu, H. High-level tuber expression and sucrose inducibility of a potato Sus4 sucrose synthase gene require 5' and 3' flanking sequences and the leader intron / H. Fu, S. Y. Kim, W. D. Park // The Plant Cell. – 1995. – V.7. – P.1387-1394.Liu, Y-H. Regulation of fruit and seed response to heat and drought by sugars as nutrients and signals / Y-H. Liu, C.E. Of er, Y-L. Ruan // Frontiers in Plant Science. – 2013. – V.4. – P.12.Liu, Y-H. Regulation of fruit and seed response to heat and drought by sugars as nutrients and signals / Y-H. Liu, C.E. Of er, Y-L. Ruan // Frontiers in Plant Science. – 2013. – V.4. – P.12.Tamura, K. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 6.0. / G. Stecher, D. Peterson, A. Filipski, and S. Kumar // Molecular Biology and Evolution. – 2013. – V.30. – P.2725-2729.Tamura, K. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 6.0. / G. Stecher, D. Peterson, A. Filipski, and S. Kumar // Molecular Biology and Evolution. – 2013. – V.30. – P.2725-2729.Борис К. В. Изучение внутривидового полиморфизма фрагмента гена сахарозосинтазы Sus4 картофеля (Solanum tuberosum) / К. В. Борис, Н. Н. Рыжова, Е. З. Кочиева // Генетика – 2011. – Т. 47. – С. 190-198.Борис К. В. Изучение внутривидового полиморфизма фрагмента гена сахарозосинтазы Sus4 картофеля (Solanum tuberosum) / К. В. Борис, Н. Н. Рыжова, Е. З. Кочиева // Генетика – 2011. – Т. 47. – С. 190-198.Слугина М.А. Внутривидовой полиморфизм генов сахарозосинтазы картофеля сортов российской и казахстанской селекции /М. А. Слугина, К. В. Борис, А. A. Какимжанова, Е. З. Кочиева // Генетика – 2014. – Т. 50. – С. 677-682.Слугина М.А. Внутривидовой полиморфизм генов сахарозосинтазы картофеля сортов российской и казахстанской селекции /М. А. Слугина, К. В. Борис, А. A. Какимжанова, Е. З. Кочиева // Генетика – 2014. – Т. 50. – С. 677-682.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.