Проблемы филогении рода Vaccinium L. и пути их решения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Род Vaccinium L. включает почти 500 видов, среди которых экономически важные виды клюквы V. macrocarpon Ait. и V. oxycoccos L., брусники V. vitis-idaea L., черники V. myrtillus L. и голубики V. uliginosum L., V. angustifolium Ait., V. corymbosum L., V. virgatum Ait. Несмотря на то что многие из этих видов человек уже использовал в пищевых и медицинских целях, их активная селекция началась только в XX в., соответственно, возникла потребность в филогенетических и таксономических исследованиях рода, которые изначально базировались на анализе морфологических признаков. Многие из этих данных сохранили актуальность до настоящего времени. Развитие идей молекулярной филогении побудило пересмотреть старую классификацию, обозначив ряд сложностей, которые не позволяют однозначно определить филогенетические отношения в пределах рода. Сегодня система рода включает в себя 33 секции, при этом видовой состав секций и эволюционные отношения между ними остаются спорными. В данном обзоре обсуждаются различные подходы к изучению структуры рода Vaccinium: от классических до филогеномных, основные результаты использования этих подходов и их перспективы.

Об авторах

Роман Романович Жидкин

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: zhidkinr@gmail.com

студент

Россия, Санкт-Петербург

Татьяна Валерьевна Матвеева

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: radishlet@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8569-6665
SPIN-код: 3877-6598
Scopus Author ID: 7006494611

д-р биол. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Sultana N., Menzel G., Heitkam T., et al. Bioinformatic and Molecular Analysis of Satellite Repeat Diversity in Vaccinium Genomes // Genes (Basel). 2020. Vol. 11, No. 5. P. 527. doi: 10.3390/genes11050527
  2. Kron K., Powell E., Luteyn J. Phylogenetic relationships within the blueberry tribe (Vaccinieae, Ericaceae) based on sequence data from MATK and nuclear ribosomal ITS regions, with comments on the placement of Satyria // Am J Bot. 2002. Vol. 89, No. 2. P. 327–336. doi: 10.3732/ajb.89.2.327
  3. npgsweb.ars-grin.gov. Genus: Vaccinium L. // The Germplasm Resources Information Network [дата обращения: 15.05.2022]. Доступ по ссылке: https://npgsweb.ars-grin.gov/gringlobal/taxonomygenus?id=18663
  4. Vander Kloet S.P., Dickinson T.A. A subgeneric classification of the genus Vaccinium and the metamorphosis of V. section Bracteata Nakai: more terrestrial and less epiphytic in habit, more continental and less insular in distribution // J Plant Res. 2009. Vol. 122, No. 3. P. 253–268. doi: 10.1007/s10265-008-0211-7
  5. Luby J.J., Ballington J.R., Draper A.D., et al. Blueberries and cranberries (Vaccinium) // Acta Hortic. 1991. Vol. 290. P. 393–458. doi: 10.17660/actahortic.1991.290.9
  6. Vander Kloet S.P. The Genus Vaccinium in North America. Ottawa: Agriculture Canada, Research Branch, 1988. 218 p.
  7. Wang H., Guo X., Hu X., et al. Comparison of phytochemical profiles, antioxidant and cellular antioxidant activities of different varieties of blueberry (Vaccinium spp.) // Food Chem. 2017. Vol. 217. P. 773–781. doi: 10.1016/j.foodchem.2016.09.002
  8. Celli G., Kovalesk A. Blueberry and Cranberry // Integrated Processing Technologies for Food and Agricultural By-Products. 2019. P. 165–179. doi: 10.1016/b978-0-12-814138-0.00007-1
  9. Hancock J.F., Lyrene P., Finn C.E., et al. Blueberries and Cranberries. In: J.F. Hancock, editor. Temperate Fruit Crop Breeding. Springer Science+Business Media B.V., 2008. P. 115–150. doi: 10.1007/978-1-4020-6907-9_4
  10. Vorsa N., Zalapa J. Domestication, Genetics, and Genomics of the American Cranberry // Plant Breed Rev. 2019. Vol. 43. P. 279–315. doi: 10.1002/9781119616801.ch8
  11. www.fao.org. Crops and livestock products // FAOSTAT [дата обращения: 15.05.2022]. Доступ по ссылке: https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL
  12. Song G.Q., Hancock J.F. Vaccinium. In: C. Kole, editor. Wild Crop Relatives: Genomic and Breeding Resources. Springer, Berlin, Heidelberg, 2010. P. 197–221. doi: 10.1007/978-3-642-16057-8_10
  13. Silva S., Costa E.M., Veiga M., et al. Health promoting properties of blueberries: a review // Crit Rev Food Sci Nutr. 2018. Vol. 60, No. 2. P. 181–200. doi: 10.1080/10408398.2018.1518895
  14. Abeywickrama G., Debnath S.C., Ambigaipalan P., Shahidi F. Phenolics of Selected Cranberry Genotypes (Vaccinium macrocarpon Ait.) and Their Antioxidant Efficacy // J Agric Food Chem. 2016. Vol. 64, No. 49. P. 9342–9351. doi: 10.1021/acs.jafc.6b04291
  15. Diaz-Garcia L., Garcia-Ortega L.F., González-Rodríguez M., et al. Chromosome-Level Genome Assembly of the American Cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) and Its Wild Relative Vaccinium microcarpum // Front Plant Sci. 2021. Vol. 12. ID633310. doi: 10.3389/fpls.2021.633310
  16. naturalhistory2.si.edu. Index Nominum Genericorum // Smithsonian. National Museum of Natural history [дата обращения: 15.05.2022]. Доступ по ссылке: https://naturalhistory2.si.edu/botany/ing/
  17. Camp W.H. On the Structure of Populations in the Genus Vaccinium // Brittonia. 1942. Vol. 4, No. 2. P. 189–204. doi: 10.2307/2804713
  18. Camp W.H. The North American blueberries with notes on other groups of Vacciniaceae // Brittonia. 1945. Vol. 5, No. 3. P. 203–275. doi: 10.2307/2804880
  19. Kloet S.P. The taxonomy of the highbush blueberry, Vaccinium corymbosum // Canad J Bot. 1980. Vol. 58, No. 10. P. 1187–1201. doi: 10.1139/b80-148
  20. Матвеева Т.В., Павлова О.А., Богомаз Д.И., и др. Молекулярные маркеры для видоидентификации и филогенетики растений // Экологическая генетика. 2011. Т. 9, № 1. С. 32–43. doi: 10.17816/ecogen9132-43
  21. Rodionov A.V., Amosova A.V., Belyakov E.A., et al. Genetic Consequences of Interspecific Hybridization, Its Role in Speciation and Phenotypic Diversity of Plants // Russian Journal of Genetics. 2019. Vol. 55, No. 3. P. 278–294. doi: 10.1134/s1022795419030141
  22. Young A.D., Gillung J.P. Phylogenomics — principles, opportunities and pitfalls of big-data phylogenetics // Syst Entomol. 2019. Vol. 45, No. 2. P. 225–247. doi: 10.1111/syen.12406
  23. Delsuc F., Brinkmann H., Philippe H. Phylogenomics and the reconstruction of the tree of life // Nat Rev Genet. 2005. Vol. 6, No. 5. P. 361–375. doi: 10.1038/nrg1603
  24. Patané J.S.L., Martins J., Setubal J.C. Phylogenomics. In: J. Setubal, J. Stoye, P. Stadler, editors. Comparative Genomics. Methods in Molecular Biology. Vol. 1704. New York: Humana Press, 2017. P. 103–187. doi: 10.1007/978-1-4939-7463-4_5
  25. Fan H., Ives A.R., Surget-Groba Y., Cannon C.H. An assembly and alignment-free method of phylogeny reconstruction from next-generation sequencing data // BMC Genomics. 2015. Vol. 16, No. 1. ID 522. doi: 10.1186/s12864-015-1647-5
  26. Crawford D., Giannasi D. Plant Chemosystematics // Bioscience. 1982. Vol. 32, No. 2. P. 114–124. doi: 10.2307/1308564
  27. Zidorn C. Plant chemophenetics — A new term for plant chemosystematics/plant chemotaxonomy in the macro-molecular era // Phytochemistry. 2019. Vol. 163. P. 147–148. doi: 10.1016/j.phytochem.2019.02.013
  28. Reynolds T. The evolution of chemosystematics // Phytochemistry. 2007. Vol. 68, No. 22–24. P. 2887–2895. doi: 10.1016/j.phytochem.2007.06.027
  29. Powell E.A., Kron K.A. Molecular Systematics of the Northern Andean Blueberries (Vaccinieae, Vaccinioideae, Ericaceae) // Int J Plant Sci. 2003. Vol. 164, No. 6. P. 987–995. doi: 10.1086/378653
  30. Soltis D.E., Mavrodiev E.V., Doyle J.J., et al. ITS and ETS Sequence Data and Phylogeny Reconstruction in Allopolyploids and Hybrids // Syst Bot. 2008. Vol. 33, No. 1. P. 7–20. doi: 10.1600/036364408783887401
  31. Liu Y.-C., Liu S., Liu D.-C., et al. Exploiting EST databases for the development and characterization of EST-SSR markers in blueberry (Vaccinium) and their cross-species transferability in Vaccinium spp. // Sci Hortic. 2014. Vol. 176. P. 319–329. doi: 10.1016/j.scienta.2014.07.026
  32. Schlautman B., Covarrubias-Pazaran G.C., Fajardo D., et al. Discriminating power of microsatellites in cranberry organelles for taxonomic studies in Vaccinium and Ericaceae // Genet Resour Crop Evol. 2016. Vol. 64, No. 3. P. 451–466. doi: 10.1007/s10722-016-0371-6
  33. Thomas R.H. Molecular Evolution and Phylogenetics // Heredity (Edinb). 2001. Vol. 86, No. 3. P. 385. doi: 10.1046/j.1365-2540.2001.0923a.x
  34. Kumar S., Stecher G., Li M., et al. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across Computing Platforms // Mol Biol Evol. 2018. Vol. 35, No. 6. P. 1547–1549. doi: 10.1093/molbev/msy096
  35. Rodriguez-Bonilla L., Williams K.A., Rodríguez Bonilla F., et al. The Genetic Diversity of Cranberry Crop Wild Relatives, Vaccinium macrocarpon Aiton and V. oxycoccos L., in the US, with Special Emphasis on National Forests // Plants. 2020. Vol. 9, No. 11. ID 1446. doi: 10.3390/plants9111446
  36. Sarracino J.M., Vorsa N. Self and cross fertility in cranberry // Euphytica. 1991. Vol. 58, No. 2. P. 129–136. doi: 10.1007/bf00022813
  37. Kawash J., Colt K., Hartwick N.T., et al. Contrasting a reference cranberry genome to a crop wild relative provides insights into adaptation, domestication, and breeding // PLoS One. 2022. Vol. 17, No. 3. ID e0264966. doi: 10.1371/journal.pone.0264966
  38. Nishiyama S., Fujikawa M., Yamane H., et al. Genomic insight into the developmental history of southern highbush blueberry populations // Heredity (Edinb). 2020. Vol. 126, No. 1. P. 194–205. doi: 10.1038/s41437-020-00362-0
  39. Leisner C.P., Kamileen M.O., Conway M.E., et al. Differential iridoid production as revealed by a diversity panel of 84 cultivated and wild blueberry species // PLoS One. 2017. Vol. 12, No. 6. ID e0179417. doi: 10.1371/journal.pone.0179417
  40. Matveeva T. New naturally transgenic plants: 2020 update // Biological Communications. 2021. Vol. 66, No. 1. doi: 10.21638/spbu03.2021.105

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Филогенетическое дерево, полученное при анализе последовательностей matK и ITS различных видов семейства Ericaceae на основе данных K. Kron и соавт. [2], дополненных нами. Эволюционная история была выведена с использованием метода максимального правдоподобия и модели General Time Reversible [33]. Эволюционные анализы проводили в MEGA X [34]

Скачать (475KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Филогенетическое дерево экономически важных видов рода Vaccinium, построенное на основе локусов SSR митохондрий и хлоропластов [32]. I — Вид, входящий в секцию Oxycoccus, II — Vitis-idaea, III — Batodendron, IV — Cyanococcus

Скачать (103KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Полногеномные дупликации в эволюции клюквы на основе объединенных данных [15, 37]. I — γ-трипликация, II — Vm-α-дупликация, оба этих события сформировали современный геном Vaccinium; III — Dl-α-дупликация генома, характерная для рода Diospyros; IV — Ad-α-дупликация генома Actinidia

Скачать (148KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2022


 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах