ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2018-3-11-15ovoshchi-547Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙBREEDING AND SEED PRODUCTION OF AGRICULTURAL CROPSГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ: СРАВНИТЕЛЬНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАРКЕРОВGENETIC MARKERS: COMPARATIVE CLASSIFICATION OF MOLECULAR MARKERShttps://orcid.org/0000-0002-1134-0292ЧесноковЮ. В.ChesnokovYu. V.

Доктор биологических наук, директор ФГБНУ АФИ

195220, г.Санкт-Петербург, Гражданский проспект, д. 14

Doctor of Sciences in Biology, Director of Agrophysical Research Institute

14, Grazhdanskiy pr., St.-Petersburg, Russia, 195220

yuv_chesnokov@agrophys.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Агрофизический научно-исследовательский институт»РоссияAgrophysiscal Research InstituteRussian Federation201825072018031115Copyright © Чесноков Ю.В., 20182018Чесноков Ю.В.Chesnokov Y.V.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/547

С развитием молекулярных маркеров, позволяющих производить анализ генотипов на уровне первичного носителя генетической информации – ДНК, появился наиболее разнообразный и наиболее многочисленный класс маркеров на сегодня. Это связано с тем, что каждая отдельно взятая нуклеотидная последовательность уникальна по своей структуре. Совокупность молекулярногенетических методов, получившая название ДНК-фингерпринтинг, наиболее широко используется в современных исследованиях для решения самых разных задач в различных биологических дисциплинах. В этой связи необходимость в сравнительной классификации существующих на сегодня молекулярно-генетических маркеров представляется актуальной. Исходя из опубликованного литературного материала, приводятся данные по предлагавшимся классификациям молекулярных маркеров. Дается определение термину «маркер» в генетике и селекции. Приводятся свойства и отличительные особенности генетических маркеров. Определяется что такое «хороший» генетический маркер, а также виды, категории, вариации и типы наследования молекулярных маркеров. Выявляемый с помощью молекулярных маркеров полиморфизм подразделяется на полиморфизм самой последовательности (включая нуклеотидные замены и инсерции-делеции) и полиморфизм числа тандемно повторяющихся последовательностей в повторяющихся районах. Кроме того, молекулярные маркеры можно классифицировать на две вариации: анонимные, т.е. те, в которых нуклеотидная последовательность не известна и для проявления молекулярного маркера ее установление не требуется (например, RAPD, AFLP, RFLP), и анонсированные (или детерминированные), т.е. те, в которых нуклеотидная последовательность известна либо выявляется в процессе проведения анализа (например, SNP, CAPS, STS). Однако, каким бы ни было предполагаемое применение молекулярных маркеров, выбор метода исследования также будет зависеть и от изучаемого вида растений. Последующее влияние методов молекулярно-генетического анализа на генетику и практическую селекцию растений будет зависеть от результатов, которые будут получены, в частности, от выявления возможности или невозможности генотипирования особи по одному генетическому маркеру, и от экономической цены получаемых информативных данных.

With the creation of the molecular markers allowing to carry out analysis of genotypes on the level initial genetic information – DNA, onset one of the most multifarious and one of the most large in number class of markers at the present day. It is concerned with that each separate nucleic acid sequence is unique on its structure. Set of molecular and genetic methods, named as DNA-fingerprinting, most wide used in modern investigations for solving different problems in different biological areas. In this connection, necessity in comparative classification of modern molecular and genetic markers is actual. Based on published literature material it shown data on different classifications of molecular markers. Determined definition of term “marker” in genetics and breeding. Gave the characters and distinctive features of genetic markers. It given the definition what is “good” genetic marker as well as kinds, categories, variations and types on heredity of molecular markers. Manifested by means of molecular markers polymorphisms can classified on polymorphism of sequence itself (including nucleotide substitution and insertion-deletion) and polymorphism the number of tandem repeat sequences in repeated regions. Moreover, molecular markers can classify on two variations: anonymous, for which nucleotide acid sequence unknown and for manifestation of the molecular marker its detection not necessary (for example, RAPD, AFLP, RFLP), and announce (or determined), for which nucleic acid sequence is known or can be detect during analysis (for example, SNP, CAPS, STS). However, in independence on using of molecular markers the choice of method of investigation will be depend on investigated plant species as well. The next influence of molecular and genetic methods on genetics and practical breeding of plants will be depend on results, which will be obtain, in particular, on revealing the possibility or not possibility of genotyping of individual on single genetic marker as wel as on economic price of obtain informative data.

генетические маркерымолекулярные маркерыхарактерные свойства и отличияклассификацияgenetic markersmolecular markerscharacteristic properties and differencesclassificationReferencesЧесноков Ю.В. Аспекты структурной организации нуклеиновых кислот. СПб.: АФИ. 2008. 64 с.Chesnokov Yu.V. Aspects of Structural Organization of Nucleic Acids. SPb.: AFI. 2008. 64 p.Чесноков Ю.В. Молекулярные маркеры и управление генетическими ресурсами растений // Идентифицированный генофонд растений и селекция. СПб.: ВИР. 2005. С. 240-250Chesnokov Yu.V. Molecular markers and management of plant genetic resources // Identified Genefound of Plants and Breeding. SPb.: VIR. 2005. P. 240-250Karp A., Kresovich S., Bhat K.V., Ayad W.G., Hodgkin T. Molecular tools in plant genetic resources conservation: a guide to the technologies // IPGRI Technical Bulletin. 1997. No. 2. – 25 p.Karp A., Kresovich S., Bhat K.V., Ayad W.G., Hodgkin T. Molecular tools in plant genetic resources conservation: a guide to the technologies // IPGRI Technical Bulletin. 1997. No. 2. – 25 p.Phillips R.L., Vasil I.K. DNA-Based Markers in Plants. 2nd Edition. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht, Boston, London.2001.Phillips R.L., Vasil I.K. DNA-Based Markers in Plants. 2nd Edition. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht, Boston, London. 2001.Spooner D., Van Treuren R., De Vicente M.C. Molecular marker for gene bank management // IPGRI Technical Bulletin. 2005. No.10. 127 p.Spooner D., Van Treuren R., De Vicente M.C. Molecular marker for gene bank management // IPGRI Technical Bulletin. 2005. No.10. 127 p.Чесноков Ю.В. Генетические ресурсы растений и современные методы ДНК-типирования. СПб.: ВИР. 2007а. 80 с.Chesnokov Yu.V. Genetic Resources of Plants and Modern methods of DNA-typing. SPb.:VIR. 2007a. 80 p.Хлесткина Е.К. Молекулярные методы анализа структурно-функциональной организации генов и геномов высших растений // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2011. Т.15, № 4. С. 757768Khlestkina E.K. Molecular methods of structural and functional organization analisis of genes and genomes of high plants // Vavilov journal of genetics and breeding. 2011. V.15, No.4. P. 757-768Botstein D., White R.L., Skolnick M., Davis R.W. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms // Am. J. Hum. Genet. 1980. – Vol. 32. – P. 314-331Botstein D., White R.L., Skolnick M., Davis R.W. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms // Am. J. Hum. Genet. 1980. Vol. 32. – P. 314-331Jeffreys A.J., Wilson V., Thein S.L. Hypervariable ‘minisatellite’ regions in human DNA // Nature. 1985. Vol. 314. P. 67–73Jeffreys A.J., Wilson V., Thein S.L. Hypervariable ‘minisatellite’ regions in human DNA // Nature. 1985. Vol. 314. P. 67–73Tautz D., Renz M. Simple sequences are ubiquitous re￢petitive components of eukaryotic genomes // Nucl. Acids Res. 1984. Vol. 12. – P. 4127–4138Tautz D., Renz M. Simple sequences are ubiquitous re￢petitive components of eukaryotic genomes // Nucl. Acids Res. 1984. Vol. 12. – P. 4127–4138Olson M., Hood L., Cantor C., Dotstein D. A common language for physical mapping of the human genome // Science. 1989. Vol. 245. – P. 1434–1435Olson M., Hood L., Cantor C., Dotstein D. A common language for physical mapping of the human genome // Science. 1989. – Vol. 245. – P. 1434–1435Paran I., Michelmore R.W. Development of reliable PCR-based markers linked to downy mildew resistance genes in lettuce // Theor. Appl. Genet. 1993. Vol. 85. – P. 985–993Paran I., Michelmore R.W. Development of reliable PCR-based markers linked to downy mildew resistance genes in lettuce // Theor. Appl. Genet. 1993. – Vol. 85. – P. 985–993Orita M., Iwahana H., Kanasawa H., Hayashi K., Sekiya T. Detection of polymorphism of human DNA by gel electrophoresis as single-strand conformation polymorphisms // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1989. – Vol. 86. – P. 2766–2770Orita M., Iwahana H., Kanasawa H., Hayashi K., Sekiya T. Detection of polymorphism of human DNA by gel electrophoresis as single-strand conformation polymorphisms // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1989. – Vol. 86. – P. 2766–2770Konieczny A., Ausubel F.M. A procedure for mapping Arabidopsis mutations using co-dominant ecotypespecific PCR-based markers // Plant J. 1993. – Vol. 4. – P. 403–410Konieczny A., Ausubel F.M. A procedure for mapping Arabidopsis mutations using co-dominant ecotype-specific PCR-based markers // Plant J. 1993. – Vol. 4. – P. 403–410Williams J.G.K., Kubelik A.R., Livak K.J., Rafalski J.A., Tingey S.V. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers // Nucl. Аcids Res. 1990. – Vol. 18. – P. 6531–6535Williams J.G.K., Kubelik A.R., Livak K.J., Rafalski J.A., Tingey S.V. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers // Nucl. Аcids Res. 1990. – Vol. 18. P. 6531–6535Welsh J., Chada K., Dalal S.S., Cheng R., Ralph D., McClelland M. Arbitrarily primed PCR fingerprinting of RNA // Nucl. Acids Res. 1992. – Vol. 20. – P. 4965–4970Welsh J., Chada K., Dalal S.S., Cheng R., Ralph D., McClelland M. Arbitrarily primed PCR fingerprinting of RNA // Nucl. Acids Res. 1992. – Vol. 20. – P. 4965–4970Zietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)anchored polymerase chain reaction amplification // Genomics. 1994. – Vol. 20. – P. 176–183Zietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)anchored polymerase chain reaction amplification // Genomics. 1994. – Vol. 20. – P. 176–183Kalendar R., Schulman A.H. IRAP and REMAP for retrotransposon-based genotyping and fingerprinting //Nat. Protoc. 2006. – Vol. 1. – P. 2478–2484Kalendar R., Schulman A.H. IRAP and REMAP for retrotransposon-based genotyping and fingerprinting //Nat. Protoc. 2006. – Vol. 1. – P. 2478–2484Vos P., Hogers R., Bleeker M., Reijans M., van de Lee T., Hornes M., Frijters A., Pot J., Peleman J., Kupier M., Zabeau M. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting // Nucl. Acids Res. 1995. – Vol. 23. – P. 4407–4414Vos P., Hogers R., Bleeker M., Reijans M., van de Lee T., Hornes M., Frijters A., Pot J., Peleman J., Kupier M., Zabeau M. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting // Nucl. Acids Res. 1995. – Vol.23. – P. 4407–4414Waugh R., McLean K., Flavell A.J., Pearce S.R., Kumar A., T. Thomas B.B., Powell W. Genetic distribution of Bare-1-like retrotransposable elements in the barley genome revealed by sequence-specific amplification polymorphisms (S-SAP) //Mol. Gen. Genet. 1997. – Vol. 253. – P. 687–694Waugh R., McLean K., Flavell A.J., Pearce S.R., Kumar A., T. Thomas B.B., Powell W. Genetic distribution of Bare-1-like retrotransposable elements in the barley genome revealed by sequencespecific amplification polymorphisms (S-SAP) //Mol. Gen. Genet. 1997. – Vol. 253. – P. 687–694Wang D.G., Fan J.B., Siao C.J., Berno A., Young P., Sapolsky R., Ghandour G., Perkins N., Winchester E., Spencer J., Kruglyak L., Stein L., Hsie L., Topaloglou T., Hubbell E., Robinson E., Mittmann M., Morris M.S., Shen N., Kilburn D., Rioux J., Nusbaum C., Rozen S., Hudson T.J., Lipshutz R., Chee M., Lander E.S. Large-scale identification, mapping, and genotyping of single-nucleotide polymorphisms in the human genome // Science. 1998. – Vol. 280. – P. 1077–1082Wang D.G., Fan J.B., Siao C.J., Berno A., Young P., Sapolsky R., Ghandour G., Perkins N., Winchester E., Spencer J., Kruglyak L., Stein L., Hsie L., Topaloglou T., Hubbell E., Robinson E., Mittmann M., Morris M.S., Shen N., Kilburn D., Rioux J., Nusbaum C., Rozen S., Hudson T.J., Lipshutz R., Chee M., Lander E.S. Large-scale identification, mapping, and genotyping of singlenucleotide polymorphisms in the human genome // Science. 1998. – Vol. 280. – P. 1077–1082Jaccoud D., Peng K., Feinstein D., Kilian A. Diversity arrays: a solid-state technology for sequence information independent genotyping // Nucl. Acids Res. 2001. – Vol. 29. – P. e25Jaccoud D., Peng K., Feinstein D., Kilian A. Diversity arrays: a solid-state technology for sequence information independent genotyping // Nucl. Acids Res. 2001. – Vol. 29. – P. e25Хлесткина Е.К., Салина Е.А. SNP-маркеры: методы анализа, способы разработки и сравнительная характеристика на примере мягкой пшеницы // Генетика. 2006. T. 42. C. 725–736Khlestkina E.K., Salina E.A. SNP markers: methods of analysis, mode of development and comparative characteristics on the example of soft wheat // Genetika. 2006. Vol.42. P. 725-736Чесноков Ю.В. Картирование локусов количественных признаков у растений. ВИР, СПб. 2009. 100 с.Chesnokov Yu.V. Mapping of Quantitative Trait Loci in Plants. SPb.: VIR. 2009. 100 p.De Vienne D. Marquerurs moleculares en genetique et biotechnologies vegetales. INRA, Paris. 2002.De Vienne D. Marquerurs moleculares en genetique et biotechnologies vegetales. INRA, Paris. 2002.Чесноков Ю.В. Разновидности сцепления генетических маркеров с целевым геном и локусами хромосом // Агрофизика. 2018. (в печати)Chesnokov Yu.V. Varieties of marker genetic linkage with target gene and chromosome loci // Agrophysika. 2018. (in press)

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