Forest ScienceForest ScienceЛесоведение0024-11483034-5359The Russian Academy of Sciences69096910.31857/S0024114825040047hmwynwRESEARCHОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleVariability of Microsatellite Loci in Clone Archives and Test Crops of Scots Pine in Northern KazakhstanИЗМЕНЧИВОСТЬ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ АРХИВНЫХ КЛОНОВ И ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ КУЛЬТУР СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ НА СЕВЕРЕ КАЗАХСТАНАChebot’koN. K.ЧеботькоН.  Кchebotkon@mail.ruKrekovaYa. A.КрековаЯ.  Аchebotkon@mail.ruIvanovskayaS. I.ИвановскаяС.  Иchebotkon@mail.ruPadutovA. V.ПадутовА.  Вchebotkon@mail.ruKazakh Scientific Research Institute of ForestryКазахский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации им. А.Н. БукейханаForest Research Institute of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут леса НАН Беларуси150820254NO4 (2025)№4 (2025)45146221092025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://genescells.com/0024-1148/article/view/690969

In Kazakhstan, selection and genetic facilities established under a single all-Union programme in the 80—90s of the last century under the methodological guidance of the Central Research Institute of Forest Genetics and Selection (CRIFGS, Voronezh). Since the creation of experimental facilities on Scots pine, over more than 30 years of testing its clonal and seed progeny, certain results have been obtained — promising clones and half-sibs have been identified, clone varieties have been obtained based on phenotypic assessment of their productivity and stability. However, a genetic identification of selection and genetic facilities in Kazakhstan has yet to be carried out. The aim of the work is to study Pinus sylvestris L. in clone archives and test crops in the north of Kazakhstan based on the variability of microsatellite loci. As a result of the research, the indicator values for the main population parameters of individual and intraspecific variability, subdivision and differentiation of the 15 studied elite trees of Scots pine were established. A comparative analysis of the genetic characteristics of clones with their seed offspring (half-sibs) in three generations was carried out. Based on the results of microsatellite analysis, clones and families of half-sibs of 3 generations with the highest level of genetic diversity and the presence of rare and unique alleles in the genotypes were identified, which were deemed promising for use in further breeding and reforestation work,.

В Казахстане селекционно-генетические объекты создавались по единой общесоюзной программе в 80—90-е гг. прошлого столетия под методическим руководством Центрального научно-исследовательского института лесной генетики и селекции (ЦНИИЛГиС, г. Воронеж). С момента создания опытных объектов по сосне обыкновенной и в течение более 30-летнего испытания ее клонового и семенного потомства получены определенные результаты — выделены перспективные клоны и полусибсы, получены сорта-клоны на основании фенотипической оценки их продуктивности и устойчивости. Однако в Казахстане до сих пор не проведена генетическая идентификация объектов селекционно-генетического назначения. Цель работы заключается в исследовании Pinus sylvestrtis L. в архивах клонов и испытательных культурах на севере Казахстана на основании изменчивости микросателлитных локусов. В результате проведенных исследований установлены значения показателей основных популяционных параметров индивидуальной и внутривидовой изменчивости, подразделенности и дифференциации исследованных 15 плюсовых деревьев сосны обыкновенной. Проведен сравнительный анализ генетических характеристик клонов с их семенным потомством (полусибсами) по трем генерациям. По результатам микросателлитного анализа были установлены клоны и семьи полусибсов 3-х генераций с наиболее высоким уровнем генетического разнообразия и наличием в составе генотипов редких и уникальных аллелей, перспективных для использования в селекционных и лесовосстановительных работах.

Pinus sylvestrtis L.Pinus sylvestrtis L.clone archivetest cropsmicrosatellite analysislocusgenetic diversityNorthern Kazakhstanархив клоновиспытательные культурымикросателлитный анализлокусгенетическое разнообразиеСеверный КазахстанAuckland L.D., Bui T., Zhou Y., Shepherd M., Williams C., Conifer Microsatellite Handbook, TX, USA: Texas A&M University: College Station, 2002, 57 p.Белоконь Ю.С., Гордеева Н.В., Гордон Н.Ю., Белоконь М.М., Политов Д.В. Применение ДНК-маркеров для паспортизации ЛСП и сертификации семян хвойных пород // Лесохозяйственная информация. 2008. № 3—4. С. 35—38.Belokon’ Yu.S., Gordeeva N.V., Gordon N.Yu., Belokon’ M.M., Politov D.V., Primenenie DNK-markerov dlya pasportizatsii LSP i sertifikatsii semyan khvoynykh porod (Application of DNA markers for certification of seed orchards and seed certification of coniferous species), Lesokhozyaystvennaya informatsiya, 2008, No. 3—4, pp. 35—38.Гладков Ю.Ф., Шейкина О.В. Моделирование состава плюсовых деревьев для создания лесосеменной плантации сосны обыкновенной с использованием SSR-маркеров // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2022. № 3 (55). С. 63—75.Bernhardsson C., Floran V., Ganea S.L., García-Gil M.R., Present genetic structure is congruent with the common origin of distant Scots pine populations in its Romanian distribution, Forest Ecology and Management, 2016, Vol. 361, No. 77, pp. 131—143.Ильинов А.А., Раевский Б.В. Сравнительная оценка генетического разнообразия естественных популяций и клоновых плантаций сосны обыкновенной и ели финской в Карелии // Экологическая генетика. 2015. Т. 13. № . 4. С. 55—67.Bilgen B.B., Kaya N., Genetic diversity among Pinus sylvestris L. populations and its implications for genetic conservation: comparison of nuclear and chloroplast microsatellite markers, Fresenius Environmental Bulletin, 2017, Vol. 26, No. 11, pp. 6873—6881.Ильинов А.А., Раевский Б.В. Состояние генофонда сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. в Карелии // Сибирский лесной журнал. 2016. № 5. С. 45—54.Chebot’ko N.K., Khadiyev R.M., Korniyenko M.A., Selektsionnye issledovaniya sosny obyknovennoy v Kazakhstane (Breeding studies of Scots pine in Kazakhstan), Innovatsionnye puti razvitiya lesnogo khozyaystva i osobo okhranyaemykh prirodnykh territoriy: problemy i perspektivy (Innovative ways of forestry and protected areas development: problems and prospects), September 9, 2011, Proc. of International Scientific-Practical Conf. dedicated to the 80th anniversary of Naurzum State Nature Reserve, Astana, 2011, pp. 354—358.Крекова Я.А., Чеботько Н.К., Каган Д.И. Селекционно-генетическая оценка и молекулярная паспортизация клонов плюсовых деревьев сосны обыкновенной Северного Казахстана // Сохранение лесных генетических ресурсов: Мат-лы VII Междунар. совещ. по сохранению лесных генетических ресурсов (ВНИИЛМ, Пушкино, Россия, 20—22.09.2022). Пушкино, 2022. С. 14.Chebot’ko N.K., Krekova Ya.A., Beysenbay A.B., Sharipova A.K., Otsenka klonovogo potomstva plyusovykh derev’ev sosny obyknovennoi na severe Kazakhskogo melkosopochnika (Evaluation of clonal progeny of plus trees of Scots pine in northern Kazakh Upland), 3i: intellect, idea, innovation — intellekt, ideya, innovatsiya, 2022, No. 4, pp. 212—221.Крекова Я.А., Чеботько Н.К., Каган Д.И. Селекционная оценка и генотипирование клонов плюсовых деревьев Рinus sylvestris L. в Северном Казахстане // Лесохозяйственная информация. 2023. № 2. С. 115—126.Dering M., Baranowska M., Beridze B. et al., The evolutionary heritage and ecological uniqueness of Scots pine in the Caucasus ecoregion is at risk of climate changes, Scientific Reports. 2021, Vol. 11, No. 1, pp. 22845.Криворотова Т.Н., Шейкина О.В. Генетическая структура лесосеменных плантаций и насаждений сосны обыкновенной в Среднем Поволжье // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2014. № 1 (21). С. 77—86.Gladkov Yu.F., Sheykina O.V., Modelirovanie sostava plyusovykh derev’ev dlya sozdaniya lesosemennoi plantatsii sosny obyknovennoi s ispol’zovaniem SSR-markerov (Modeling the composition of plus trees for establishing a Pinus sylvestris seed orchard with SSR-markers use), Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Ser.: Les. Ekologiya. Prirodopol’zovanie, 2022, No. 3 (55), pp. 63—75.Милютин Л.И. Анализ современного состояния отечественной лесной селекции // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений. 2019. Т. 22. С. 130—132.Ilyinov A.A., Raevskii B.V., Sostoyanie genofonda sosny obyknovennoi Pinus sylvestris L. v Karelii (The current state of Pinus sylvestris L. gene pool in Karelia), Sibirskii lesnoi zhurnal, 2016, No. 5, pp. 45—54.Мосин В.И., Бреусова А.И., Чеботько Н.К. Итоги испытания плюсовых деревьев и популяций сосны в Казахстане // Лесная генетика и селекция на рубеже тысячелетий: Мат-лы науч.-практич. конферен. (26—29 июня 2001 г.). Воронеж, 2002. С. 119—125.Ilyinov A.A., Raevskii B.V., Sravnitel’naya otsenka geneticheskogo raznoobraziya estestvennykh populyatsiy i klonovykh plantatsiy sosny obyknovennoi i eli finskoi v Karelii (Genetic diversity comparative evaluation of Pinus sylvestris L. and Picea x fennica (Regel) Kom. native populations and clonal seed orchards in Russian Karelia), Ekologicheskaya genetika, 2015, Vol. 13, No. 4, pp. 55—67.Новиков П.С., Шейкина О.В. ISSR-анализ деревьев сосны обыкновенной (Pinys sylvestris) различных селекционных категорий // Научный журнал КубГАУ. 2012. № 82 (08). С. 1—13.Kavaliauskas D., Danusevičius D., Baliuckas V., New insight into genetic structure and diversity of Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations in Lithuania based on nuclear, chloroplast and mitochondrial DNA markers, Forests, 2022, Vol. 13, No. 8, 1179.Падутов В.Е., Баранов О.Ю., Воропаев Е.В. Методы молекулярно-генетического анализа. Минск: Юнипол, 2007. 176 с.Krekova Ya.A., Chebot’ko N.K., Kagan D.I., Selektsionnaya otsenka i genotipirovanie klonov plyusovykh derev’ev Pinus sylvestris L. v Severnom Kazakhstane (Selection evaluation and genotyping of clones of plus trees Pinus sylvestris L. in Northern Kazakhstan), Lesokhozyaystvennaya informatsiya, 2023, No. 2, pp. 115—126.Рогозин М.В. Программа селекции хвойных пород в лесосеменном районе // Сохранение лесных генетических ресурсов: Мат-лы 4-го Междунар. совещания. Барнаул, 2015. С. 150—152.Krekova Ya.A., Chebot’ko N.K., Kagan D.I., Selektsionno-geneticheskaya otsenka i molekulyarnaya pasportizatsiya klonov plyusovykh derev’ev sosny obyknovennoy Severnogo Kazakhstana (Breeding-genetic evaluation and molecular certification of plus tree clones of Scots pine in Northern Kazakhstan), Sokhranenie lesnykh geneticheskikh resursov (Conservation of forest genetic resources), Proc. of the 7th International Meeting on Forest Genetic Resources Conservation, Pushkino, 2022, pp. 14.Семериков В.Л., Семерикова С.А., Дымшакова О.С., Зацепина К.Г., Тараканов В.В., Тихонова И.В., Экарт А.К., Видякин А.И., Жамьянсурен С., Роговцев Р.В., Кальченко Л.И. Полиморфизм микросателлитных локусов хлоропластной ДНК сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Азии и Восточной Европе // Генетика. 2014. Т. 50. № 6. С. 577—585.Krivorotova T.N., Sheykina O.V., Geneticheskaya struktura lesosemennykh plantatsii i nasazhdenii sosny obyknovennoi v Srednem Povolzh’e (Genetic structure of seed orchards and natural stands of Pinus sylvestris in the Middle Volga region), Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Ser.: Les. Ekologiya. Prirodopol’zovanie, 2014, No. 1 (21), pp. 77—86.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.Lefort F., Echt C., Streiff R., Vendramin G.G., Microsatellite sequences: a new generation of molecular markers for forest genetics, Forest Genetics, 1999, Vol. 6 (1), pp. 15—20.Чеботько Н.К., Хадиев Р.М., Корниенко М.А. Селекционные исследования сосны обыкновенной в Казахстане // Инновационные пути развития лесного хозяйства и особо охраняемых природных территорий: проблемы и перспективы: Мат-лы Межд. научно-практич. конф., посвящ. 80-летию организации Наурзумского государственного природного заповедника, Астана, 9 сентября 2011 г. С. 354—358.Milyutin L.I., Analiz sovremennogo sostoyaniya otechestvennoi lesnoi selektsii (Analysis of the current state of domestic forest breeding), Plodovodstvo, semenovodstvo, introduktsiya drevesnykh rastenii, 2019, Vol. 22, pp. 130—132.Чеботько Н.К., Крекова Я.А., Бейсенбай А.Б., Шарипова А.К. Оценка клонового потомства плюсовых деревьев сосны обыкновенной на севере Казахского мелкосопочника // 3i: intellect, idea, innovation — интеллект, идея, инновация. 2022. № 4. С. 212—221.Mosin V.I., Breusova A.I., Chebot’ko N.K., Itogi ispytaniya plyusovykh derev’ev i populyatsii sosny v Kazakhstane (Results of testing plus trees and pine populations in Kazakhstan), Lesnaya genetika i selektsiya na rubezhe tysyacheletii (Forest genetics and breeding at the turn of the millennium), Proc. of scientific-practical conf., Voronezh, 2002, pp. 119—125.Шейкина О.В., Лебедева Э.П., Шигапов З.Х. Фенотипическая и генетическая изменчивость клонов плюсовых деревьев сосны обыкновенной на лесосеменной плантации в Чувашской Республике. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2013. 160 с.Nei M., Genetic distance between populations, American Naturalist, 1972, Vol. 106, No. 949, pp. 283—392.Шеллер М.А., Чиокырлан Е., Михайлов П.В., Кулаков С.С., Кулакова Н.Н., Ибе А.А., Сухих Т.В., Курту А.Л. Генетическое разнообразие сосны обыкновенной (Рinus sylvestris L.) в Средней Сибири по результатам анализа изменчивости хлоропластных микросателлитных локусов // Биосфера. 2023. Т. 15. № 4. С. 343—348.Novikov P.S., Sheykina O.V., ISSR-analiz derev’ev sosny obyknovennoi (Pinus sylvestris) razlichnykh selektsionnykh kategorii (ISSR-analysis of Scots pine (Pinus sylvestris) trees of different selection categories), Nauchnyi zhurnal KubGAU, 2012, No. 82 (08), pp. 1—13.Auckland L.D., Bui T., Zhou Y., Shepherd M., Williams C. Conifer Microsatellite Handbook. Texas A&M University: College Station, TX, USA, 2002. 57 p.Padutov V.E., Baranov O.Y., Voropaev E.V., Metody molekulyarno-geneticheskogo analiza (Methods of molecular genetics studies), Minsk: Yunipol, 2007, 176 p.Bernhardsson C., Floran V., Ganea S.L., García-Gil M.R. Present genetic structure is congruent with the common origin of distant Scots pine populations in its Romanian distribution // Forest Ecology and Management. 2016. V. 361. № 77. P. 131—143.Peakall R., Smouse P.E., GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research — an update, Bioinformatics, 2012, Vol. 28, No. 19, pp. 2537—2539.Bilgen B.B., Kaya N. Genetic diversity among Pinus sylvestris L. populations and its implications for genetic conservation: comparison of nuclear and chloroplast microsatellite markers // Fresenius Environmental Bulletin. 2017. V. 26. № 11. P. 6873—6881.Provan J., Soranzo N., Wilson N.J., McNicol J.W., Forrest G.I., Cottrell J., Powell W., Gene-pool variation in Caledonian and European Scots pine (Pinus sylvestris L.) revealed by chloroplast simple sequence repeats, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 1998, No. 265, pp. 1697—705.Dering M., Baranowska M., Beridze B. et al. The evolutionary heritage and ecological uniqueness of Scots pine in the Caucasus ecoregion is at risk of climate changes // Scientific Reports. 2021. V. 11. № 1. P. 22845.Rogozin M.V., Programma selektsii khvoinykh porod v lesosemennom raione (Breeding programs coniferous species in forest seed district), Conservation of forest genetic resources in Siberia, Proc. Conf., Barnaul, 24—29 August 2015, Barnaul: Izd-vo IL SO RAN, 2015, pp. 150—152.Kavaliauskas D., Danusevičius D., Baliuckas V. New insight into genetic structure and diversity of Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations in Lithuania based on nuclear, chloroplast and mitochondrial DNA markers // Forests. 2022. V. 13. № 8. P. 1179.Scalfi M., Piotti A., Rossi M., Piovani P., Genetic variability of Italian southern Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations: the rear edge of the range, European Journal of Forest Research, 2009, Vol. 128, pp. 377—386.Lefort F., Echt C., Streiff R., Vendramin G.G. Microsatellite sequences: a new generation of molecular markers for forest genetics // Forest Genetics. 1999. V. 6 (1). P. 15—20.Sebastiani F., Pinzauti F., Kujala S.T., González-Martínez S.C., Vendramin G.G., Novel polymorphic nuclear microsatellite markers for Pinus sylvestris L., Conservation Genetics Resources, 2012, Vol. 4, pp. 231—234.Nei M. Genetic distance between populations // American Naturalist. 1972. V. 106. № 949. P. 283—392.Semerikov V.L., Semerikova S.A., Dymshakova O.S., Zatsepina K.G., Tarakanov V.V., Tikhonova I.V., Ekart A.K., Vidyakin A.I., Jamiyansuren S., Rogovtsev R.V., Kalchenko L.I., Microsatellite loci polymorphism of chloroplast DNA of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in Asia and Eastern Europe, Russian Journal of Genetics, 2014, Vol. 50, No. 6, pp. 577—585.Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research — an update // Bioinformatics. 2012. V. 28. № 19. P. 2537—2539.Sheller M.A., Chiokyran E., Mikhailov P.V., Kulakov S.S., Kulakova N.N., Ibe A.A., Sukhikh T.V., Kurtu A.L., Geneticheskoe raznoobrazie sosny obyknovennoi (Pinus sylvestris L.) v Srednei Sibiri po rezul’tatam analiza izmenchivosti khloroplastnykh mikrosatellitnykh lokusov (Genetic diversity of Scots pine (P. sylvestris L.) in Middle Siberia assessed by analysis of variability of chloroplast microsatellite loci), Biosfera, 2023, Vol. 15, No. 4, pp. 343—348.Provan J., Soranzo N., Wilson N.J., McNicol J.W., Forrest G.I., Cottrell J., Powell W. Gene-pool variation in Caledonian and European Scots pine (Pinus sylvestris L.) revealed by chloroplast simple sequence repeats // Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 1998. № 265. P. 1697—705.Sheykina O.V., Lebedeva E.P., Shigapov Z. Kh., Fenotipicheskaya i geneticheskaya izmenchivost’ klonov plyusovykh derev’ev sosny obyknovennoi na lesosemennoi plantatsii v Chuvashskoi Respublike (Phenotypic and genetic variability of plus tree clones of Scots pine in a seed orchard in the Chuvash Republic), Yoshkar-Ola: PGTU, 2013, 160 p.Sebastiani F., Pinzauti F., Kujala S.T., González-Martínez S.C., Vendramin G.G. Novel polymorphic nuclear microsatellite markers for Pinus sylvestris L. // Conservation Genetics Resources. 2012. V. 4. P. 231—234.Tikhonova I.V., Semerikov V.L., Semerikova S.A., Dymshakova O.V., Polezhaeva M.A., Ekart A.K., O vyborkakh v issledovaniyakh vnutrividovogo geneticheskogo raznoobraziya khvoinykh (Аbout samples in the research of intraspecific genetic diversity of Scots pine (Pinus sylvestris L.)), Sibirskii lesnoi zhurnal, 2014, No. 4, pp. 99—109.Scalfi M., Piotti A., Rossi M., Piovani P. Genetic variability of Italian southern Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations: the rear edge of the range // European Journal of Forest Research. 2009. V. 128. P. 377—386.Yeh F.C., Yang R.C., Boyle T.B., Ye Z.H., Mao J.X., POPGENE Version 1.32: The User-Friendly Shareware for Population Genetic Analysis, Molecular Biology and Biotechnology Centre, Univ. Alberta, Canada, 1999.Yeh F.C., Yang R.C., Boyle T.B., Ye Z.H., Mao J.X. POPGENE Version 1.32: The User-Friendly Shareware for Population Genetic Analysis // Molecular Biology and Biotechnology Centre. Univ. Alberta, Canada, 1999.