RUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesRUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство2312-797X2312-7988Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba2017010.22363/2312-797X-2025-20-1-88-101HYSNGOGenetics and plant breedingГенетика и селекция растенийResearch ArticleGenotypic clustering of 51 soybean cultivars and wild forms using SSR-markersГенотипическая кластеризация 51 сорта культурной и форм дикой сои с использованием SSR-маркеровhttps://orcid.org/0009-0004-7304-7771IvaniyAlena A.ИванийАлена Андреевна

Junior Researcher, Laboratory of Biotechnology

младший научный сотрудник лаборатории биотехнологии

iaa@vniisoi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8578-98181467-9500PenzinAndrey A.ПензинАндрей Андреевич

Research Associate, Laboratory of Biotechnology

научный сотрудник лаборатории биотехнологии

paa@vniisoi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5051-76951592-0588BondarenkoOlga N.БондаренкоОльга Николаевна

Research Associate, Laboratory of Biotechnology

научный сотрудник лаборатории биотехнологии

ton@vniisoi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7234-05958575-0595BlinovaAnastasia A.БлиноваАнастасия Андреевна

Researcher, Head of the biotechnology laboratory

научный сотрудник, заведующий лабораторией биотехнологии

baa@vniisoi.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3930-56723750-4348GretchenkoAlina E.ГретченкоАлина Евгеньевна

Researcher, Laboratory of plant physiology and biochemistry

научный сотрудник лаборатории физиологии и биохимии растений

gae@vniisoi.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4870-22234641-4820IvachenkoLyubov E.ИваченкоЛюбовь Егоровна

Doctor of Biological Sciences, Leading Researcher, Laboratory of Biotechnology

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории биотехнологии

ivachenko-rog@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6655-10492729-2815TimkinPavel D.ТимкинПавел Дмитриевич

Junior Researcher, Laboratory of Biotechnology

младший научный сотрудник лаборатории биотехнологии

tpd@vniisoi.ruRussian Research Institute of SoybeanФедеральный научный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт сои»28062025201Therapeutic case of animal welfareТерапевтический кейс благополучия животных8810102072025Copyright ©; 2025, Ivaniy A.A., Penzin A.A., Bondarenko O.N., Blinova A.A., Gretchenko A.E., Ivachenko L.E., Timkin P.D.Copyright ©; 2025, Иваний А.А., Пензин А.А., Бондаренко О.Н., Блинова А.А., Гретченко А.Е., Иваченко Л.Е., Тимкин П.Д.2025Ivaniy A.A., Penzin A.A., Bondarenko O.N., Blinova A.A., Gretchenko A.E., Ivachenko L.E., Timkin P.D.Иваний А.А., Пензин А.А., Бондаренко О.Н., Блинова А.А., Гретченко А.Е., Иваченко Л.Е., Тимкин П.Д.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/20170

Soybean cultivars are characterized mainly by morphological and biochemical traits. However, researchers encounter difficulties when trying to use these parameters in cultivar identification and differentiation, making it difficult to work with closely related cultivar lines. Microsatellite markers or SSRs (simple sequence repeats) are an excellent tool for variety identification and differentiation, revealing the degree of genetic relatedness and copyright protection. The aim of the research was to obtain molecular genetic formulas for cultivated and wild soybean varieties with subsequent identification of their genetic relatedness. The object of the study was 51 samples of soybean (39 cultivars and 12 wild forms). Genomic DNA was isolated from the studied samples and then amplified. The obtained amplicons were separated in 2% agarose gel and the length of the fragments was detected in two replications. Nine microsatellite loci (Satt1, Satt2, Satt5, Satt9, Soyhsp176, Satt681, Sat_263, Satt141, Satt181) were used for molecular genetic characterization. Results demonstrating the length of each locus were analyzed by the UPGMA algorithm to record genetic relatedness or remoteness. The molecular genetic formulae of the studied samples were obtained, which can be further used to compile genetic passports. Based on the UPGMA algorithm, 51 soybean genotypes were grouped into 13 main clusters. Most of the soybean wild forms growing in the Amur Region demonstrated genetic proximity due to belonging to three closely located clusters. However, the soybean wild form from the Khabarovsk Territory (Dikaya soya 31) and one of the forms from the Amur Region (KZ-6337) were genetically distant from other groups of soybean wild forms. These results indicate the adequacy of the use of 9 SSR locuses for identification tasks, identification of relatedness and further passportization of soybeans.

Сорта сои характеризуются в основном морфологическими и биохимическими признаками. Однако при попытке использовать данные параметры в идентификации и дифференциации сортов исследователи сталкиваются с затруднениями, что усложняет работу с близкородственными сортовыми линиями. Микросателлитные маркеры, или SSR (простые повторы последовательности), являются отличным инструментом для идентификации и дифференциации сортов, выявления степени их генетического родства и защите авторских прав. Цель исследования - получение молекулярно-генетических формул для сортов культурной и форм дикой сои с последующим выявлением их генетического родства. Материалом исследования служил 51 образец культурной и дикой сои (39 культурных сортов сои селекции ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои и 12 форм дикой сои). Из исследуемых образцов выделялось геномная ДНК, которая затем была амплифицирована. Полученные ампликоны разделили в 2%-м агарозном геле и детектировали длину получившихся фрагментов в двух повторностях. Для молекулярно-генетической характеристики использовали 9 микросателлитных локусов ( Satt1 , Satt2 , Satt5 , Satt9 , Soyhsp176 , Satt681 , Sat_263 , Satt141 , Satt181 ) . Результаты, демонстрирующие длину каждого локуса, проанализировали алгоритмом UPGMA для регистрации генетического родства или отдаленности. Получены молекулярногенетические формулы исследуемых образцов, которые в дальнейшем можно использовать для составления генетических паспортов. На основе алгоритма UPGMA 51 генотип сои сгруппировали в 13 основных кластеров. Большинство форм дикой сои, произрастающих в Амурской области, продемонстрировали генетическую близость благодаря принадлежности к трем близко расположенным кластерам. Однако форма дикой сои из Хабаровского края (Дикая соя 31) и одна из форм Амурской области (КЗ-6337), не входящая в указанные кластеры, оказались генетически отдалены от других групп дикой сои. Эти результаты свидетельствуют об адекватности использования 9 SSR-локусов для задач идентификации, выявления родства и дальнейшей паспортизации сои.

Glycine maxGlycine sojaSSR analysisDNA markersmicrosatellite locimolecular genetic passportizationGlycine maxGlycine sojaSSR-анализДНК-маркерымикросателлитные локусымолекулярно-генетическая паспортизацияРабота была выполнена в рамках темы научно-­исследовательской работы № FNGE‑2024-0014.The study was performed as part of the research work No. FNGE‑2024-0014Korir NK, Han J, Shangguan L, Wang C, Kayesh E, Zhang Y, et al. Plant Variety and cultivar identification: advances and prospects. Critical Reviews in Biotechnology. 2013;33(2):111-125. doi: 10.3109/07388551.2012.675314Kim YH, Park HM, Hwang TY, Lee SK, Choi MS, Jho S, et al. Variation block-based genomics method for crop plants. BMC Genomics. 2014;15(1):477. doi: 10.1186/1471-2164-15-477Gautam AK, Verma RK, Avasthi S, Sushma, Bohra Y, Devadatha B, et al. Current insight into traditional and modern methods in fungal diversity estimates. Journal of Fungi. 2022;8(3):226. doi: 10.3390/jof8030226 EDN: SXJPCZOliveira M, Azevedo L. Molecular markers: An overview of data published for fungi over the last ten years. Journal of Fungi. 2022;8(8):803. doi: 10.3390/jof8080803 EDN: JRTUAEHou X, Li L, Peng Z, Wei B, Tang S, Ding M, et al. A platform of high-density INDEL/CAPS markers for map-based cloning in Arabidopsis. The Plant Journal. 2010;63(5):880-888. doi: 10.1111/j.1365-313x.2010.04277.xChaudhary R, Maurya GK. Restriction fragment length polymorphism. In: Vonk J, Shackelford TK. (eds.) Encyclopedia of Animal Cognition and Behavior. Cham, Switzerland: Springer; 2019. doi: 10.1007/978-3-319-47829-6_175-1Atoui A, El Khoury A. PCR-RFLP for Aspergillus species. In: Moretti A, Susca A. (eds.) Mycotoxigenic Fungi. Methods in Molecular Biology, volume 1542. New York, USA: Humana Press; 2017. p.313-320. doi: 10.1007/978-1-4939-6707-0_20Ibrahimi M, Brhadda N, Ziri R, Fokar M, Iraqi D, Gaboun F, et al. Analysis of genetic diversity and population structure of Moroccan date palm (Phoenix dactylifera L.) using SSR and DAMD molecular markers. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2023;21(1):66. doi: 10.1186/s43141-023-00516-7 EDN: JYOHANAbugalieva SI, Zatybekov AK, Enuarbek SN, et al. Izuchenie geneticheskogo raznoobraziya i pasportizatsiya sortov soi Glycine max (L.) Merr. [Study of genetic diversity and certification of soybean varieties Glycine max (L.) Merr.]. Almaty; 2017. (In Russ.).Абугалиева С.И., Затыбеков А.К., Энуарбек Ш.Н. и др. Изучение генетического разнообразия и паспортизация сортов сои Glycine max (L.) Merr. Алматы, 2017. 100 с.Zatybekov AK, Turuspekov YT, Doszhanova BN, Abugalieva SI. A study of the genetic diversity in the world soybean collection using microsatellite markers associated with fungal disease resistance. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2020;181(3):81-90. doi: 10.30901/2227-8834-2020-3-81-90 EDN: MMIRVYIvaniy AA, Penzin AA. Comparative analysis of the yield of DNA released by a set of DNA-extran 3 when working with seeds and seedlings. In: Agro-industrial complex: problems and development prospects: conference proceedings. Blagoveshchensk; 2023. p.58-62. (In Russ.). doi: 10.22450/9785964205385_1_58 EDN: DPUUANИваний А.А., Пензин А.А. Сравнительный анализ выхода ДНК, выделяемой набором ДНК-экстран 3 при работе с семенами и проростками. 20-21 апреля 2023. Т. 1. С. 58-62. doi: 10.22450/9785964205385_1_58 EDN: DPUUANRamazanova SA. Identification of soybean (Glycine max L.) cultivars using microsatellite DNA loci. Maslichnye kul’tury. Nauchno-tekhnicheskii byulleten’ Vserossiiskogo nauchno-issledovatel’skogo instituta maslichnykh kul’tur. 2016;(2):63-67. (In Russ.). EDN: WXSKMTРамазанова С.А. Идентификация сортов сои (Glycine max L.) с использованием локусов микросателлитной ДНК. Масличные культуры // Научно-технический бюллетень Всероссийского научноисследовательского института масличных культур. 2016. № 2. С. 63-67. EDN: WXSKMTKumar SP, Susmita C, Sripathy KV, Agarwal DK, Pal G, Singh AN, et al. Molecular characterization and genetic diversity studies of Indian soybean (Glycine max (L.) Merr.) cultivars using SSR markers. Molecular Biology Reports. 2021;49(3):2129-2140. doi: 10.1007/s11033-021-07030-4Mukuze C, Tukamuhabwa P, Maphosa M, Dari S, Dramadri IO, Obua T, et al. Genetic diversity analysis among soybean genotypes using SSR markers in Uganda. Afr J Biotech. 2020;19(7):439-448. doi: 10.5897/ AJB2020.17152 EDN: ZRJMEWBondarenko ON, Blinova AA, Ivachenko LE, Lavrentieva SI. Selection of microsatellite DNA loci for creating molecular genetic passports of wild forms and varieties of Amur soybean breeding. Vestnik of the Far East branch of the Russian Academy of Sciences. 2022;(2):37-48. (In Russ.). doi: 10.37102/08697698_2022_222_02_3 EDN: TJLSZWБондаренко О.Н., Блинова A.A., Иваченко Л.Е., Лаврентьева С.И. Подбор микросателлитных локусов ДНК для создания молекулярно-генетических паспортов диких форм и сортов сои амурской селекции // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2022. № 2. С. 37-48. https://doi. org/10.37102/0869-7698_2022_222_02_3 EDN: TJLSZW