Karyological Study of the Isolated Scots Pine ( Pinus sylvestris ) Population of the Shirinskaya Steppe of the Republic Of Khakasia

T. S. Sedel’nikova; Седельникова Т. С.; A. V. Pimenov; Пименов А. В.; S. P. Efremov; Ефремов С. П.

doi:10.31857/S1026347022600716

Karyological Study of the Isolated Scots Pine (Pinus sylvestris) Population of the Shirinskaya Steppe of the Republic Of Khakasia

Authors: Sedel’nikova T.S.¹, Pimenov A.V.¹, Efremov S.P.¹
Affiliations:
1. Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch. V.N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Science, Siberian Branch
Issue: No 5 (2023)
Pages: 487-498
Section: BOTANY
URL: https://journals.rcsi.science/1026-3470/article/view/135554
DOI: https://doi.org/10.31857/S1026347022600716
EDN: https://elibrary.ru/TPRBUQ
ID: 135554

Cite item

Abstract

The results of a karyological study of a peripheral isolated population of Scots pine (Pinus sylvestris L.) growing in the Shirinskaya steppe of Khakassia are presented. In the seed progeny of trees, disturbances of the number of chromosomes (myxoploidy) and a wide range of chromosomal rearrangements, including unique multiple aberrations, were revealed. For the first time at the population level, the highest occurrence of genomic and chromosomal rearrangements for this species was diagnosed. In fact, all seed progeny of the studied Scots pine population is mutant, which indicates probable adaptive changes in genotypes under isolation.

Keywords

Pinus sylvestris, isolation, chromosome number disorders, chromosomal rearrangements, genetic instability

References

Абатурова Г.А., Вишняков А.А. Кариотип лапландской сосны // Цитология и генетика. 1980. Т. 14. № 4. С. 36–40.
Бадаева Е.Д., Салина Е.А. Структура генома и хромосомный анализ растений // Вавиловский журн. генетики и селекции. 2013. Т. 17. № 4/2. С. 1017–1043.
Буторина А.К. Факторы эволюции кариотипов древесных // Успехи соврем. биол. 1989. Т. 108. Вып. 3(6). С. 342–357.
Буторина А.К., Мозгалина И.Г. Особенности цитогенетических показателей сосны меловой и сосны обыкновенной // Экология. 2004. № 3. С. 185–189.
Гладков Ю.Ф., Шейкина О.В. Генетический полиморфизм деревьев сосны обыкновенной из смежных болотной и суходольной ценопопуляций по ядерным микросателлитным локусам // Вестник ПГТУ. 2019. Т. 44. № 4. С. 70–79. https://doi.org/10.25686/2306-2827.2019.4.70
Дубинин Н.П. Общая генетика. 3-е изд. М.: Наука, 1986. 560 с.
Коряков Д.Е., Жимулев И.Ф. Хромосомы. Структура и функции. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 258 с.
Кунах В.А. Пластичность генома соматических клеток и адаптивность растений // Молекулярная и прикладная генетика. 2011. Т. 12. С. 7–14.
Машкина О.С., Тихонова И.В., Муратова Е.Н., Мурая Л.С. Цитогенетические особенности семенного потомства карликовых сосен на юге Восточной Сибири // Хвойные бореальной зоны. 2012. Т. ХХХ. № 1–2. С. 127–135.
Милютин Л.И., Новикова Т.Н., Тараканов В.В., Тихонова И.В. Сосна степных и лесостепных боров Сибири. Новосибирск: ГЕО, 2013. 127 с.
Муратова Е.Н., Седельникова Т.С. Кариологическое исследование болотных и суходольных популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) // Экология. 1993. № 6. С. 41–50.
Муратова Е.Н., Седельникова Т.С. Геномные и хромосомные мутации у сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в экстремальных условиях произрастания // Хвойные бореальной зоны. 2004. Вып. 2. С. 128–140.
Пардаева Е.Ю., Машкина О.С., Попов В.Н. Состояние генеративной сферы Pinus sylvestris L. по данным цитогенетического анализа в условиях изменяющегося климата на территории Воронежской области // Сибир. экол. журн. 2017. № 3. С. 313–320. https://doi.org/10.15372/SEJ20170308
Пименов А.В., Седельникова Т.С. Аномалии митоза в проростках Pinus sylvestris (Pinaceae) на евтрофном осушенном болоте // Ботан. журн. 2006. Т. 91. № 10. С. 1537–1544.
Правдин Л.Ф., Бударагин В.А., Круклис М.В., Шершукова О.П. Методика кариологического изучения хвойных пород // Лесоведение. 1972. № 2. С. 67–75.
Рябухина М.В., Калякина Р.Г., Фризен Н.В. Молекулярно-генетические исследования популяций Pinus sylvestris L. на примере Восточно-Европейской равнины и южной окраины Уральской горной страны // Turczaninowia. 2020. Т. 23. № 1. С. 116–125. https://doi.org/10.14258/turczaninowia.23.1.12
Санников С.Н., Петрова И.В. Феногеография популяций древесных растений: проблемы, методы и некоторые итоги // Хвойные бореальной зоны. 2007. Т. XXIV. № 2–3. С. 288–296.
Седельникова Т.С. Хромосомные и геномные мутации у сосны обыкновенной в Нижнем Поволжье // Лесоведение. 2003. № 6. С. 28–33.
Седельникова Т.С. Дифференциация популяций видов семейства Pinaceae в экосистемах лесных болот и суходолов Западной Сибири // Сибирский лесной журн. 2014. № 1. С. 93–103.
Седельникова Т.С., Муратова Е.Н. Цитологическое изучение сосны обыкновенной типа “ведьмина метла” на болоте // Цитология. 1999. Т. 41. № 12. С. 1082.
Седельникова Т.С., Пименов А.В. Изменчивость числа хромосом и хромосомные перестройки у Pinus sylvestris (Pinaceae) в засушливых условиях Нижнего Поволжья и Южной Сибири // Ботан. журн. 2021. Т. 106. № 4. С. 353–362. https://doi.org/10.31857/S0006813621040116
Сосна обыкновенная в Южной Сибири / Отв. ред. Милютин Л.И. Красноярск: Изд-во ИЛиД СО АН СССР, 1988. 150 с.
Тихонова И.В., Семериков В.Л. Генетический полиморфизм карликовых сосен на юге Средней Сибири // Экология. 2010. № 5. С. 330–335.
Butorina A.K., Evstratov N. The first detected case of amitosis in pine // Forest Genetics. 1996. V. 3. № 3. P. 137–139.
Chhatre V.E., Rajora O.P. Genetic divergence and signatures of natural selection in marginal populations of a Keystone, Long-Lived Conifer, Eastern white pine (Pinus strobus) from Northern Ontario // PLoS ONE. 2014. V. 9(5). P. e97291.
Feschotte C., Pritham E.J. DNA transposons and the evolution of eukaryotic genomes // Annu. Rev. Genet. 2007. V. 41. P. 331–336. https://doi.org/10.1146/annurev.genet.40.110405.090448
Kalashnik N., Starova N. Karyotype variability of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in Ural mountain populations // Cytogenetic studies of forest trees and shrub species: contributions by members of the IUFRO Cytogenetics Working Party / Eds. Borzan Z., Schlarbaum S.E. Zagreb: Hrvatske sume, 1997. P. 131–147.
Korshikov I.I., Pirko N.N., Mudrik E.A., Pirko Ya.V. Maintenance of genetic structure in progenies of marginal mountainous and steppe populations of three species of Pinaceae Lindl. family in Ukraine // Silvae Genetica. 2007. V. 56. № 1. P. 1–10. https://doi.org/10.1515/sg-2007-0001
Levan A., Fredga K., Sandberg A.A. Nomenclature for centromeric position on chromosomes // Hereditas. 1964. V. 52. P. 201–220.
Lima-de-Faria A. Classification of genes, rearrangements and chromosomes according to the chromosome field // Hereditas. 1980. V. 93. P. 1–46.
Muratova E.N. Cytogenetical study of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in the Central Yakutia // Cytogenetic studies of forest trees and shrub species: contributions by members of the IUFRO Cytogenetics Working Party / Eds. Borzan Z., Schlarbaum S.E. Zagreb: Hrvatske sume, 1997. P. 157–177.
Naydenov K., Tremblay F., Ganchev P. Karyotypic diversity in European black pine (Pinus nigra Arn.) from Bulgarian provenances // Phyton. 2003. V. 43. Fasc. 1 9–28 21. 7.
Oreshkova N.V., Sedel’nikova T.S., Pimenov A.V., Efremov S.P. Analysis of genetic structure and differentiation of the bog and dry land populations of Pinus sibirica Du Tour based on nuclear microsatellite loci // Russian J. Genetics. 2014. V. 50. № 9. P. 934–941. https://doi.org/10.1134/S1022795414090105
Oreshkova N.V., Sedel’nikova T.S., Efremov S.P., Pimenov A.V. Genetic polymorphism of Siberian stone pine (Pinus sibirica Du Tour) in Kuznetsk Alatau // Contemporary Problems of Ecology. 2020. V. 13. № 6. P. 569–576. https://doi.org/10.1134/S1995425520060116
Pavia I.M.M. Molecular and cytogenetic characterization of Pinus sylvestris L. populations. Dissertação de Mestrado em Genética Molecular Comparativa e Tecnológica. Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro. 2013. 102 p.
Puizina J., Sviben T., Krajačić-Sokol I. et al. Cytogenetic and molecular characterization of the Abies alba genome and its relationship with other members of the Pinaceae // Plant Biol. 2008. № 10. P. 256–267. https://doi.org/10.1111/j.1438-8677.2007.00018.x
Sedel’nikova T.S., Muratova E.N., Pimenov A.V. Variability of chromosome numbers in Gymnosperms // Biology bulletin reviews. 2011. V. 1. № 2. P. 100–109. https://doi.org/10.1134/S2079086411020083