Assessment of the informativeness of iPBS markers for identifying and differentiating Ukrainian hazelnut varieties

Міщенко, А. М.; Андрєєв, І. О.; Кунах, В. А.

doi:10.7124/bc.000B2A

Biopolym. Cell. 2025; 41(4):266.

http://dx.doi.org/10.7124/bc.000B2A

Молекулярна та клітинна біотехнології

Assessment of the informativeness of iPBS markers for identifying and differentiating Ukrainian hazelnut varieties

1Міщенко А. М., 1Андрєєв І. О., 1Кунах В. А.

Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143

Abstract

Мета. Оцінити інформативність iPBS-маркерів для ідентифікації та диференціації українських сортів фундука. Методи. Тридцять зразків Corylus spp. (25 сортів та 5 видів) було проаналізовано за допомогою ПЛР-ампліфікації з 24 iPBS-праймерами. Показники інформативності були розраховані на основі ПЛР-профілів отриманих смуг. Результати. Було відібрано шість найполіморфніших праймерів. Всього відібрані праймери забезпечили 95 смуг (в середньому 15,8 на праймер), лише одна з яких була мономорфною. Середня роздільна здатність (Rp) цих праймерів становила 6,760, а дискримінаційна здатність (D_L) 0,948, тоді як кількість недиференційованих пар (ND) становила в середньому 3,2 на праймер. Праймер 2402 диференціював усі сорти, а два інші праймери не могли розрізняти лише одну пару. Порівняно з SSR-маркерами, iPBS-маркери продемонстрували вищі Rp та D_L та значно нижчі значення ND. Висновки. iPBS-маркери є ефективним та надійним інструментом для диференціації сортів і можуть бути успішно застосовані в селекційних програмах фундука.

Keywords: Corylus spp., фундук, сорт, селекція, iPBS-маркери

Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Borna F, Luo S, Ahmad NM, Nazeri V, Shokrpour M, Trethowan R. Genetic diversity in populations of the medicinal plant Leonurus cardiaca L. revealed by inter-primer binding site (iPBS) markers. Genet Resour and Crop Evol. 2017; 64(3):479-92.

[2] Botstein D, White RL, Skolnick M, Davis RW. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms. Am J Hum Genet. 1980; 32(3):314-31.

[3] Botta R, Molnar TJ, Erdogan V, Valentini N, Marinoni DT, Mehlenbacher SA. Hazelnut (Corylus spp.) breeding. Advances in Plant Breeding Strategies: Nut and Beverage Crops. 2019; (4):157-219.

[4] Coşkun ÖF. Molecular characterization, population structure analysis, and association mapping of turkish parsley genotypes using iPBS markers. Hortic. 2023; 9(3):336.

[5] Demirel U, Tindaś I, Yavuz C, Baloch FS, Çaliśkan ME. Assessing genetic diversity of potato genotypes using inter-PBS retrotransposon marker system. Plant Genet Resour Charact Util. 2018; 16(2):137-45.

[6] Guo DL, Guo MX, Hou XG, Zhang GH. Molecular diversity analysis of grape varieties based on iPBS markers. Biochem Syst Ecol. 2014; 52:27-32.

[7] Gürcan K, Mehlenbacher SA, Botta R, Boccacci P. Development, characterization, segregation, and mapping of microsatellite markers for European hazelnut (Corylus avellana L.) from enriched genomic libraries and usefulness in genetic diversity studies. Tree Genet Genomes. 2010; 6(4):513-31.

[8] Haliloğlu K, Türkoğlu A, Öztürk HI, Özkan G, Elkoca E, Poczai P. iPBS-retrotransposon markers in the analysis of genetic diversity among common bean (Phaseolus vulgaris L.) germplasm from Türkey. Genes. 2022; 13(7):1-15.

[9] Jacobs DC, Revord RS, Capik JM, Molnar TJ. Eastern filbert blight resistant Corylus avellana identified from 20 years of germplasm introduction and evaluation at Rutgers University, New Jersey, USA. Front Plant Sci. 2014; 15:1-14.

[10] Kalendar R, Antonius K, Smýkal P, Schulman AH. iPBS: A universal method for DNA fingerprinting and retrotransposon isolation. Theor Appl Genet. 2010; 121(8):1419-30.

[11] Kosenko IS, Opalko AI, Balabak OA, Opalko OA, Balabak AV. (2020). Breeding value of the hazelnut (Corylus spp.) genetic collection of the National dendrological park "Sofiyivka" of NAS of Ukraine. Растительное Разнообразие: Состояние, Тренды, Концепция Сохранения, 203.

[12] Mishchenko AM, Andreev IO. Selection and optimization of the method for DNA isolation and purification from Corylus species for PCR analysis. Faktori Eksperimental'noi Evolucii Organizmiv. 2023; 32:53-8.

[13] Mishchenko AM, Andreev IO, Hryshchenko NV, Kravchenko SA, Kunakh VA. (2026). Assessment of the informativeness of SSR markers for the identification and differentiation of Ukrainian hazelnut varieties. Cytol Genet. in press.

[14] Molnar TJ. (2011). Corylus. In Wild Crop Relatives: Genomic and Breeding Resources, Forest Trees (pp. 15-48). Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

[15] Molnar TJ, Goffreda JC, Funk CR. Survey of Corylus resistance to Anisogramma anomala from different geographic locations. HortScience. 2010; 45(5):832-6.

[16] Peakall R, Smouse PE. GENALEX 6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Mol Ecol Notes. 2006; 6(1):288-95.

[17] Peakall R, Smouse PE. GenALEx 6.5: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research-an update. Bioinf. 2012; 28(19):2537-9.

[18] Prevost A, Wilkinson MJ. A new system of comparing PCR primers applied to ISSR fingerprinting of potato cultivars. Theor Appl Genet. 1999; 98(1):107-12.

[19] Sameeullah M, Kayaçetin F, Khavar KM, Perkasa AY, Maesaroh S, Waheed MT, Çiftçi V. Decoding genetic diversity and population structure of Brassica species by inter primer binding site (iPBS) retrotransposon markers. Genet Resour Crop Evol. 2024; 72(1):417-27.

[20] Serrote CML, Reiniger LRS, Silva KB, Rabaiolli SMDS, Stefanel CM. Determining the Polymorphism Information Content of a molecular marker. Gene. 2020; 726:144175.

[21] Tamura K, Stecher G, Peterson D, Filipski A, Kumar S. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 6.0. Mol Biol Evol. 2013; 30(12):2725-9.

[22] TechSci Research. (2024). Hazelnut Market - Global Industry Size, Share, Trends, Opportunity, and Forecast, 2019-2029F. https://www.researchandmarkets.com/reports/6031381/hazelnut-market-global-industry-size-share

[23] Tessier C, David J, This P, Boursiquot JM, Charrier A. Optimization of the choice of molecular markers for varietal identification in Vitis vinifera L. Theor Appl Genet. 1999; 98(1):171-7.

[24] Zhang X, Chen W, Yang Z, Luo C, Zhang W, Xu F, Ye J, Liao Y. Genetic diversity analysis and DNA fingerprint construction of Zanthoxylum species based on SSR and iPBS markers. BMC Plant Biol. 2024; 24(1):1-18.

[25] Žiarovská J, Kovácik A, Farkasová S, Fixelová M, Sabo J, Kacániová M. Analyse of iPBS lenght polymorphism in selected group of Vitis vinifera, L. varieties. Acta Fytotech Zootech. 2022; 25(2):122-9.