Архитектура E-генного кластера как фактор, определяющий фотопериодическую реакцию у сои
Журнал: Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2025;43(4-2):171-176.
DOI: 10.17116/molgen202543042171
Прочитано: 636 раз
Резюме
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование направлено на анализ влияния экстремальных фотопериодов на рост, развитие и продуктивность сортов сои (Glycine max L.) с различными аллельными вариантами генов фотопериодической чувствительности E1, E2, E3 и E4.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Объектами исследования служили 50 сортов сои (Glycine max (L.) Merr.), различающихся по аллельному составу E-генов (E1–E4) и относящихся к разным группам спелости (от ультраскороспелых до среднеспелых). В выборку включены отечественные и зарубежные сорта, в том числе адаптированные к средним и северным широтам. Фенологические наблюдения проводили ежедневно с фиксацией даты появления первого цветка. По окончании вегетации определяли морфометрические показатели, проводили выделение ДНК, ПЦР-анализ и статистическую обработку полученных результатов.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Показано, что реакция на фотопериод является количественным признаком, выраженность которого определяется конкретной комбинацией аллелей в E-локусах. Установлено, что наличие доминантных аллелей E1, E3 и E4 вызывает задержку цветения на 20–22 дня при длинном дне (22 ч) по сравнению с коротким днем (8 ч). Совместно с методами молекулярного маркирования идентифицированы сорта, нечувствительные к фотопериоду (’Ланцетная’, ’Сибириада’, ’Салтус’, ’Чера’, ’Люмария’), у которых сроки цветения не зависели от фотопериода. Большинство из них несут комбинации рецессивных аллелей e1-nl/e3-fs/e4-kes, приводящих к потере функции ключевых генов. Кластерный анализ по Δ-изменениям продуктивности выявил две группы сортов: с устойчивой продуктивностью независимо от фотопериода и с выраженной фотопериодической реакцией.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе результатов предложены стратегии селекционного отбора для разных широтных зон. Доказана эффективность использования сверхдлинного дня (18–22 ч), как экспресс-теста для идентификации перспективных линий с рецессивными аллелями E-генов на ранних этапах селекции. Полученные данные имеют важное значение для расширения ареала возделывания сои в условиях высокоширотных регионов.
Ключевые слова
- соя
- фотопериод
- длина дня
- генотип
- аллели E1
- E2
- E3
- E4
Дата поступления: 01.10.2025
Дата принятия в печать: 21.10.2025
Дата публикации: 08.12.2025
- Синявская М.Г., Александрович В.В., Воронкова Е.В., Томашова А.Ю. Шатарнов О.П. Генетика признака «фотопериодическая реакция» у сои. Молекулярная и прикладная генетика. 2025;38:133-143.
- Dietz N, Combs-Giroir R. Cooper G, Stacey M, Miranda C, Bilyeu K. (2021). Geographic distribution of the E1 family of genes and their effects on reproductive timing in soybean. BMC Plant Biology. 21(1), 441. https://doi.org/10.1186/s12870-021-03197-x
- Xu M, Xu Z, Liu B, Kong F, Tsubokura Y, Watanabe S, Abe J. (2013). Genetic variation in four maturity genes affects photoperiod insensitivity and PHYA-regulated post-flowering responses of soybean. BMC Plant Biology. 13(1), 91. https://doi.org/10.1186/1471-2229-13-91
- Perfil’ev R, Shcherban A, Potapov D, Maksimenko K, Kiryukhin S, Gurinovich S, Salina E. (2023). Impact of allelic variation in maturity genes E1–E4 on soybean adaptation to central and west siberian regions of Russia. Agriculture. 13(6), 1251. https://doi.org/10.3390/agriculture13061251
- Murray MG, Thompson WF.Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucl. Acids Res. 1980: 8 (19): 4321-5. Nucl. Acids Res. 1980:8(19): 4321-5. https://doi.org/10.1093/nar/8.19.4321
- Perfil’ev RN, Shcherban AB, Salina EA, Development of a marker panel for genotyping of domestic soybean cultivars for genes controlling the duration of vegetation and response to photoperiod. Vavilov J. Genetics Breeding. 2021;25(7):761-769. https://doi.org/10.18699/VJ21.087
- Xia Z, Watanabe S. Yamada T, Tsubokura Y, Nakashima H, Zhai H, et al. Positional cloning and characterization reveal the molecular basis for soybean maturity locus E1 that regulates photoperiodic flowering. Proc. Natl. Acad. Sci. 2012; 109 (32): E2155. https://doi.org/10.1073/pnas.1117982109
- Tsubokura Y, Watanabe S, Xia Z. Natural variation in the genes responsible for maturity loci E1, E2, E3 and E4 in soybean. Ann. Bot. 2014; 113(3):429. https://doi.org/10.1093/aob/mct269
- Liu B, Kanazawa A, Matsumura H. Genetic redundancy in soybean photoresponses associated with duplication of the phytochrome A gene. Genetics. 2008;180(2):995. https://doi.org/10.1534/genetics.108.092742
- Liu L, Song W, Wang L. Allele combinations of maturity genes E1-E4 affect adaptation of soybean to diverse geographic regions and farming systems in China. PLoS One. 2020;15(7):e0235397. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0235397
- Крупин П.Ю., Омельянюк Л.В., Самарина М.А. Анализ аллельной структуры генов фотопериодизма E1–E4 в коллекции сои и ее влияния на сроки и продолжительность цветения в условиях Омской области. Российские нанотехнологии. 2024; 19(6): 781-795. https://doi.org/10.56304/S1992722324602544
Рекомендуем статьи по данной теме:
Результаты многоцентрового исследования «Регистр пациентов с наследственными дистрофиями сетчатки (REGINA), вызванными подтвержденными биаллельными мутациями генов RPE65 и RLBP1 в России». Сообщение 2. Клинические и социально-демографические характеристики наследственных патологий сетчатки.Вестник офтальмологии. 2026;142(1):79-86
Результаты многоцентрового исследования «Регистр пациентов с наследственными дистрофиями сетчатки (REGINA), вызванными подтвержденными биаллельными мутациями генов RPE65 и RLBP1 в России». Сообщение 1. Молекулярно-генетическая характеристика наследственных патологий сетчатки.Вестник офтальмологии. 2026;142(1):70-78
Анализ содержания некоторых химических микроэлементов в интактной зубной эмали лиц с различной частотой полиморфизмов гена калликреина-4.Стоматология. 2025;104(3):7-10
Перспективы использования заменителей мяса растительного происхождения.Профилактическая медицина. 2025;28(2):103-108