vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2022-67-2-147-157vestib-804Research ArticleСтатьиГолубика высокая (Vaccinium corymbosum L.): протеомные и молекулярногенетические исследованияHighbush blueberry (Vaccinium corymbosum L.): proteomic and molecular genetic studies. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk BelarusiЧижикО. В.ChizhikO. V.

Чижик Ольга Владимировна – кандидат биологических наук, доцент, заведующий лабораторией.

Ул. Сурганова, 2в, 220012, Минск

Olga V. Chizhik – Ph. D. (Biol.), Associate Professor, Head of the Laboratory.

2v, Surganov Str., 220012, Minsk

chizhikolga17@gmail.comЮхимукА. Н.YukhimukA. N.

Юхимук Андрей Николаевич – научный сотрудник.

Ул. Сурганова, 2в, 220012, Минск

Andrei N. Yukhimuk – Researcher.

2v, Surganov Str., 220012, Minsk

andrei.yukhimuk@gmail.comРешетниковВ. Н.ReshetnikovV. N.

Решетников Владимир Николаевич – академик, доктор биологических наук, профессор, заведующий отделом.

Ул. Сурганова, 2в, 220012, Минск

Vladimir N. Reshetnikov – Academician, D. Sc. (Biol.), Professor, Head of the Department.

2v, Surganov Str., 220012, Minsk

v.reshetnikov@cbg.org.byЦентральный ботанический сад, НАН БеларусиCentral Botanical Garden, National Academy of Sciences of Belarus202204052022672147157Copyright © Чижик О.В., Юхимук А.Н., Решетников В.Н., 20222022Чижик О.В., Юхимук А.Н., Решетников В.Н.Chizhik O.V., Yukhimuk A.N., Reshetnikov V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/804

Результаты интродукции представителей сем. Вересковые (Ericaceae Juss.), начатой Центральным ботаническим садом НАН Беларуси в 1980 г. в Белорусском Полесье, дали начало новому для республики направлению – промышленному ягодоводству. Для повышения эффективности получения качественного посадочного материала необходимо изучить фундаментальные процессы, лежащие в основе роста и развития растений и установить возможные пути их регуляции. Также крайне актуальными являются исследования, направленные на подтверждение сортосоответствия посадочного материала заявленному сорту (разработка генетических паспортов). Развитие биотехнологии способствует появлению новых подходов к исследованиям, переходу к новым технологиям изучения и анализа генома и протеома растительного организма. Впервые для представителя Vaccinium corymbosum L. (голубики высокой) проведена молекулярно-генетическая идентификация и разработаны генетические паспорта с использованием маркерной системы SCoT (Start Codon Targeted). Предложенный метод ДНК-паспортизации обеспечивает возможность проверки сортосоответствия посадочного материала. Методом 2D-электрофореза впервые получены протеомные карты листовой ткани и дана оценка протеомного статуса растений четырех сортов голубики высокой – in vitro культуры и исходных растений (in vivo). Установлена видои сортоспецифичность продуктов экспрессированного генома исследуемых растений. Впервые определены белки, претендующие на роль маркерных для вида Vaccinium corymbosum L., а также белки-маркеры сортовой принадлежности и физиологического состояния голубики высокой, культивируемой in vivo и in vitro.

The Vacciniaceae family introduction carry out by the Central Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Belarus since 1980. It made it possible to give rise the new direction for the republic – the industrial berry growing. To increase the efficiency of high-quality planting material obtaining it is necessary to study the fundamental processes underlying the growth and development of plants and to establish the possible ways of their regulation. It is of current interest to confirm the conformity of the planting material to the declared variety (the genetic passports elaboration). The biotechnology development promotes a new approaches and technologies for studying and analyzing of a plant organism genome and proteome. For the first time the molecular genetic identification for Vaccinium corymbosum L. varieties were carried out by Start Codon Targeted (SCoT) system. This method of DNA certification makes it possible to check the cultivar conformity of the blueberry planting material. For the first time by 2D electrophoresis the proteomic maps of leaf tissue were obtained and the proteomic status of four highbush blueberry varieties – in vitro culture and parental plants (in vivo) was estimated. The species and varieties specificity of the expressed genome products were established. The proteins that claims to be markers for the Vaccinium species and the variety markers were identified for the first time, as well as the physiological state markers of high blueberry cultivated in vivo and in vitro.

голубика высокаямолекулярно-генетическая идентификацияДНК-маркированиеSCoTпротеомный анализ2D-электрофорезбелки-маркерыhigh bush blueberrymolecular genetic identificationDNA markingSCoT primersproteomic analysis2-D electrophoresismarker proteinsReferencesPhuong, H. L. Blueberry supplementation in neuronal health and protective technologies for efficient delivery of blueberry anthocyanins / H. L. Phuong, T. D. Thao // Biomolecules. – 2021. – Vol. 11, N 1. – Art. 102. https://doi.org/10.3390/biom11010102Phuong H. L., Thao T. D. Blueberry supplementation in neuronal health and protective technologies for efficient delivery of blueberry anthocyanins. Biomolecules, 2021, vol. 11, no. 1, art. 102. https://doi.org/10.3390/biom11010102Голубика высокорослая: оценка адаптационного потенциала при интродукции в условиях Беларуси / Ж. А. Рупасова [и др.] ; под ред. В. И. Парфенова. – М. : Белорус. наука, 2007. – 442 с.Rupasova Zh. A., Reshetnikov V. N., Ruban N. N. Ignatenko V. A., Yakovlev A. P., Pyatnitsa F. S. Highbush blueberry: assessment of adaptive potential during introduction in Belarus. Minsk, Belorusskaya nauka Publ., 2007. 442 p. (in Russian).История и результаты интродукции ягодных растений семейства Ericaceae в Республике Беларусь / В. В. Титок [и др.] // Опыт и перспективы выращивания нетрадиционных ягодных растений на территории Беларуси и сопредельных стран: материалы Междунар. науч.-практ. семинара (Минск–Ганцевичи, Минск, 28 сент.–1 окт. 2021 г.) / редкол. : В. В. Титок [и др.]. – Минск, 2021. – С. 3–14.Titok V. V., Reshetnikov V. N., Volod’ko I. K., Pavlovskii N. B. History and results of the introduction of berry plants of the Ericaceae family in the Republic of Belarus. Opyt i perspektivy vyrashchivaniya netraditsionnykh yagodnykh rastenii na territorii Belarusi i sopredel’nykh stran : materialy Mezhdunarodnogo nauchno-prakticheskogo seminara (Minsk– Gantsevichi, 28 sentyabrya–01 oktyabrya 2021 goda) [Experience and prospects for growing non-traditional berry plants in Belarus and neighboring countries : materials of the International scientific and practical seminar (Minsk–Gantsevichi, September 28–October 01, 2021)]. Minsk, 2021, pp. 3–14 (in Russian).Rapid DNA extraction from ferns for PCR-based analyses / E. L. Dempster [et al.] // Biotechniques. – 1999. – Vol. 27, N 1. – P. 66–68. https://doi.org/10.2144/99271bm13Dempster E. L., Pryor K. V., Francis D., Young J. E., Rogers H. J. Rapid DNA extraction from ferns for PCR-based analyses. Biotechniques, 1999, vol. 27, no. 1, pp. 66–68. https://doi.org/10.2144/99271bm13Collard, B. C. Y. Start codon targeted (SCoT) polymorphism: a simple, novel DNA marker technique for generating gene-targeted markers in plants / B. C. Y. Collard, D. J. Mackill // Plant Mol. Biol. Rep. – 2009. – Vol. 27. – Art. 86. https://doi.org/10.1007/s11105-008-0060-5Collard B. C. Y., Mackill D. J. Start codon targeted (SCoT) polymorphism: a simple, novel DNA marker technique for generating gene-targeted markers in plants. Plant Molecular Biology Reporter, 2009, vol. 27, art. 86. https://doi.org/10.1007/s11105-008-0060-5Start Codon Targeted (SCoT) markers provide new insights into the genetic diversity analysis and characterization of Tunisian Citrus species / A. Mahjbi [et al.] // Biochem. Syst. Ecol. – 2015. – Vol. 61. – P. 390–398. https://doi.org/10.1016/j.bse.2015.07.017Mahjbi A., Baraket G., Oueslati A., Salhi-Hannachi A. Start Codon Targeted (SCoT) markers provide new insights into the genetic diversity analysis and characterization of Tunisian Citrus species. Biochemical Systematics and Ecology, 2015, vol. 61, pp. 390–398. https://doi.org/10.1016/j.bse.2015.07.017Guo, D. L. Genetic diversity in some grape varieties revealed by SCoT analyses / D. L. Guo, J. Y. Zhang, C. H. Liu // Mol. Biol. Rep. – 2012. – Vol. 39, N 5. – P. 5307–5313. https://doi.org/10.1007/s11033-011-1329-6Guo D. L., Zhang J. Y., Liu C. H. Genetic diversity in some grape varieties revealed by SCoT analyses. Molecular Biology Reports, 2012, vol. 39, no. 5, pp. 5307–5313. https://doi.org/10.1007/s11033-011-1329-6A proteome approach defines protective functions of tobacco leaf trichomes / S. Amme [et al.] // Proteomics. – 2005. – Vol. 5, N 10. – P. 2508–2518. https://doi.org/10.1002/pmic.200401274Amme S., Rutten T., Melzer M., Sonsmann G., Vissers J., Schlesier B., Mock H.-P. A proteome approach defines protective functions of tobacco leaf trichomes. Proteomics, 2005, vol. 5, no. 10, pp. 2508–2518. https://doi.org/10.1002/pmic.200401274Laemmli, U. K. Cleavage of structural proteins during the assemly of the head of bacteriophage T4 / U. K. Laemmli // Nature. – 1970. – Vol. 227, N 5259. – P. 680–685. https://doi.org/10.1038/227680a0Laemmli U. K. Cleavage of structural proteins during the assemly of the head of bacteriophage T4. Nature, 1970, vol. 227, no. 5259, pp. 680–685. https://doi.org/10.1038/227680a0Prevost, A. A new system of comparing PCR primers applied to ISSR fingerprinting of potato cultivars / A. Prevost, M. J. Wilkinson // Theor. Appl. Genet. – 1999. – Vol. 98, N 1. – P. 107–112. https://doi.org/10.1007/s001220051046Prevost A., Wilkinson M. J. A new system of comparing PCR primers applied to ISSR fingerprinting of potato cultivars. Theoretical and Applied Genetics, 1999, vol. 98, no. 1, pp. 107–112. https://doi.org/10.1007/s001220051046PICcalc: an online program to calculate polymorphic information content for molecular genetic studies / S. Nagy [et al.] // Biochem. Genet. – 2012. – Vol. 50. – P. 670–672. https://doi.org/10.1007/s10528-012-9509-1Nagy S., Poczai P., Cernák I., Gorji A. M., Hegedűs G., Taller J. PICcalc: an online program to calculate polymorphic information content for molecular genetic studies. Biochemical Genetics, 2012, vol. 50, pp. 670–672. https://doi.org/10.1007/s10528-012-9509-1Chromatin remodeling in plant development / J. A. Jarillo [et al.] // Int. J. Dev. Biol. – 2009. – Vol. 53. – P. 1581–1596. https://doi.org/10.1387/ijdb.072460jjJarillo J. A., Piñeiro M., Cubas P., Martínez-Zapater J. M. Chromatin remodeling in plant development. International Journal of Developmental Biology, 2009, vol. 53, pp. 1581–1596. https://doi.org/10.1387/ijdb.072460jjШемарова, И. В. Посттрансляционная регуляция программируемых клеточных процессов у низших эукариот / И. В. Шемарова // Цитология. – 2008. – Т. 50, № 8. – С. 663–670.Shemarova I. V. Post-translational regulation of programmed cellular processes in lower eukaryotes. Tsitologiya = Cell and Tissue Biology, 2008, vol. 50, no. 8, pp. 663–670 (in Russian).Кузовкова, А. А. Первичный протеомный анализ хлоропластов озимой ржи и методические подходы к его проведению / А. А. Кузовкова, Е. В. Спиридович, В. Н. Решетников // Физиология и биохимия культ. растений. – 2011. – Т. 43, № 2. – С. 105–112.Kuzovkova A. A., Spiridovich E. V., Reshetnikov V. N. Primary proteomic analysis of winter rye chloroplasts and methodological approaches to its implementation. Fiziologiya i biokhimiya kul’turnykh rastenii [Physiology and biochemistry of cultivated plants], 2011, vol. 43, no. 2, pp. 105–112 (in Russian).

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