Influence of SSR-locus polymorphism on genetic variability indicators in Pinus sylvestris L. population in the steppe zone of European Russia

In this study, we compared different options for assessing the effect of SSR loci polymorphism on the indicators of allelic and genetic variability in the Scotch pine ( Pinus sylvestris L.) population growing in the ecologically favorable territory of the steppe zone of European Russia. To study the influence of polymorphism of microsatellite loci on the estimates of the studied parameters, they were divided into 3 groups: a total sample of 14 EST-SSRs and 4 nSSRs of loci (the first group of loci), a sample of 13 EST-SSRs and 4 nSSRs, excluding 1 monomorphic locus (second group of loci) and a sample of 7 EST-SSRs and 2 nSSRs, excluding loci that identified 2 allelic variants each (third group of loci). Similar average estimates of allelic and genetic differentiation were obtained, calculated using 18 and 17 EST-SSRs and nSSRs loci from the first and second groups: A value was 3.500 and 3.647, He - 2.464 and 2.550, respectively. At the same time, the analysis of the parameters of the allelic diversity of pine samples from the studied population showed the maximum level of polymorphism for 7 EST-SSRs and 2 nSSRs loci, which revealed in the study from 3 allelic variants or more (the indicator was A - 5.111, ne - 3.308). A similar trend in the increase in genetic diversity indicators was also revealed for this group of loci: the expected heterozygosity index (He) is 0.635. Our results on the example of the Scotch pine population show that the values of allelic diversity directly depend on the polymorphism of the loci used in the study. In this regard, in order to monitor the state of genetic resources of economically valuable tree species using DNA analysis methods, in our opinion, it should include a single panel of microsatellite loci with which the researcher will work when studying the analysis of all samples in a given region or forest seed area for reducing errors in the calculation of indicators of the genetic structure.

Pinus sylvestris L, polymorphism, microsatellite loci, allelic diversity, genetic diversity

1. Галинская Т.В., Щепетов Д.М., Лысенков С.Н. Предубеждения о микросателлитных исследованиях и как им противостоять // Генетика. - 2019. - Т 55. - №6. - С. 1-16.

2. Калько Г.В. Тестирование ядерных микросателлитных маркеров сосны обыкновенной // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. - 2017. - № 1. - С.23-34.

3. Крутовский К.В. От популяционной генетики к популяционной геномике лесных древесных видов: интегрированный популяционно-геномный подход // Генетика. - 2006. - Т. 42. - № 10. - С. 1088-1100.

4. Крутовский К.В. Перспективы использования геномных исследований в лесном хозяйстве // Сибирский лесной журнал. - 2014. - № 4. - С. 11-15.

5. Петюренко М.Ю., Камалова И.И., Сердюкова А.П. Экстракция суммарной ДНК из Pinus sylvestris L. при оценке полиморфизма с использованием SSR- и RAPD-маркеров // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. - 2021. - № 3. - С. 13-25.

6. Тихонова И.В., Семериков В.Л., Семерикова С.А., Дымшакова О.С., Зацепина К.Г. О выборках в исследованиях внутривидового генетического разнообразия сосны обыкновенной // Сибирский лесной журнал. - 2014. - № 4. - С. 99-109.

7. Торбик Д.Н., Бедрицкая Т.В., Власова М.М., Синельников И.Г. Генетическое разнообразие естественных популяций Pinus sylvestris // Наука - лесному хозяйству Севера: сборник научных трудов ФБУ «СевНИИЛХ». Отв. ред. Н.А. Демидова. - Архангельск. - 2019. - С. 91-99.

8. Auckland L., Bui T., Zhou Y., Shepherd M., Williams C. Conifer Microsatellite Handbook. - Texas: A & M University, College Station. - 2002. - 57 p.

9. Fang P., Niu S., Yuan H., Li Z., Zhang Y., Yuan L., Li W. Development and characterization of 25 EST-SSR markers in Pinus sylvestris var. mongolica (Pinaceae) // Applications in Plant Sciences. - 2014. - № 2. - P. 1-6.

10. Soranzo N., Provan J., Powell W. Characterization of microsatellite loci in Pinus sylvestris L. // Molecular Ecology. - 1998. - No. 7(9). - P. 1260-1261.