Генетическая структура и дифференциация популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Среднем и Верхнем Поволжье

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Актуальность. Широкое географическое и экологическое распространение сосны обыкновенной обеспечили формирование значительной гетерогенности вида. Необходимы исследования, направленные на изучение особенностей генетической структуры и дифференциации популяций сосны обыкновенной в разных частях ареала.

Материалы и методы. На основе ISSR-маркеров изучено 12 популяций. Оценка генетической структуры выполнена на основе расчета основных показателей генетического разнообразия (число аллелей на локус, число эффективных аллелей, ожидаемая гетерозиготность) и с помощью анализа молекулярной вариансы (AMOVA). Генетическая дифференциация оценивалась с применением GST-статистики Нея, теста Мантеля, анализа главных координат (PСoA) и построения дендрограммы.

Результаты. Популяции, произрастающие на правом берегу р. Волги в северной и центральной части Приволжской возвышенности, отличаются более высоким генетическим разнообразием (Na = 1,84–1,89; Ne = 1,34–1,39; He = 0,217–0,241) и меньшей подразделенностью (GST = 0,092). Для левобережных популяций установлены более низкие показатели генетической изменчивости (Na = 1,68–1,81; Ne = 1,27–1,35; He = 0,174–0,218) и более высокая дивергенция (GST = 0,179). Основная часть генетической изменчивости находится внутри популяций (более 80 %).

Заключение. Выявлены различия по генетической структуре и степени дифференциации популяций сосны обыкновенной, произрастающих на разных берегах р. Волги в Среднем и Верхнем Поволжье.

Об авторах

Ольга Викторовна Шейкина

Поволжский государственный технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ShejkinaOV@volgatech.net
ORCID iD: 0000-0002-7507-8588
SPIN-код: 2215-3308
Scopus Author ID: 57219486493

канд. с.-х. наук, доцент, кафедра лесных культур, селекции и биотехнологии

Россия, Йошкар-Ола

Список литературы

  1. Debreczy Z., Racz I., Musia K. Conifers around the world. Budapest: Dendropress, 2011.
  2. Tóth E.G., Kobolkuti Z.A., Pedryc A., Hohn M. Evolutionary history and phylogeography of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in Europe based on molecular markers // J For Res. 2017. Vol. 28, No. 4. P. 637–651. doi: 10.1007/s11676-017-0393-8
  3. Семериков В.Л., Подогас А.В., Шурхал А.В. Структура изменчивости аллозимных локусов в популяциях сосны обыкновенной // Экология. 1993. № 1. С. 18–25.
  4. Видякин А.И., Семериков В.Л., Полежаева М.А., Дымшакова О.С. Распространение гаплотипов митохондриальной ДНК в популяциях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на севере европейской России // Генетика. 2012. Т. 48, № 12. С. 1440–1444.
  5. Семериков В.Л., Семерикова С.А., Дымшакова О.С., и др. Полиморфизм микросателлитных локусов хлоропластной ДНК сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Азии и Восточной Европе // Генетика. 2014. Т. 50, № 6. С. 660–669. doi: 10.7868/S0016675814040122
  6. Zietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR) anchored polymerase chain reaction amplification // Genomics. 1994. Vol. 20, No. 2. P. 176–183. doi: 10.1006/geno.1994.1151
  7. Hui-yu L., Jing J., Gui-feng L., et al. Genetic variation and division of Pinus sylvestris provenances by ISSR markers // J For Res. 2005. Vol. 16, No. 3. P. 216–218. doi: 10.1007/BF02856818
  8. Нечаева Ю.С., Боронникова С.В., Видякин А.И., и др. Молекулярно-генетический анализ популяций хвойных видов растений на Урале и востоке европейской части России для сохранения и возобновления лесных ресурсов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16, № 1–3. С. 878–882.
  9. Видякин А.И., Боронникова С.В., Нечаева Ю.С., и др. Генетическая изменчивость, структура и дифференциация популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на северо-востоке Русской равнины по данным молекулярно-генетического анализа // Генетика. 2015. Т. 51, № 12. С. 1401–1409. doi: 10.7868/S0016675815120139
  10. Пришнивская Я.В., Нассонова Е.С., Чертов Е.С., и др. Внутривидовое генетическое разнообразие популяций двух видов древесных растений Пермского Края // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5, № 4. С. 58–68. doi: 10.33619/2414-2948/41/06
  11. Vasilyeva Y., Chertov N., Nechaeva Y., et al. Genetic structure, differentiation and originality of Pinus sylvestris L. populations in the East of the East European Plain // Forests. 2021. Vol. 12, No. 8. ID 999. doi: 10.3390/f12080999
  12. Prus-Glowacki W., Bernard E. Allozyme variation in population of Pinus sylvestris from a 1912 provenance trail in Pilawy (Poland) // Silvae Genetic. 1994. Vol. 43, No. 2–3. P. 132–138.
  13. Tóth E.G., Vendramin G.G., Bagnoli F., et al. High genetic diversity and distinct origin of recently fragmented Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations along the Carpathians and the Pannonian Basin // Tree Genetics and Genomes. 2017. Vol. 13. ID47. doi: 10.1007/s11295-017-1137-9
  14. Ильинов А.А., Раевский Б.В., Чирва О.В. Состояние генофондов основных лесообразующих видов водосбора Белого моря (на примере Picea × fennica (Regel) kom. и Pinus sylvestris L.) // Экологическая генетика. 2020. Т. 18, № 2. С. 185–202. doi: 10.17816/ecogen19006
  15. Егоров Е.В. Аллозимная географическая дифференциация популяций Pinus sylvestris L. в средней Сибири и Забайкалье // Сибирский лесной журнал. 2016. № 5. С. 12–20. doi: 10.15372/SJFS20160501
  16. Зацепина К.Г., Тараканов В.В., Кальченко Л.И., и др. Дифференциация популяций сосны обыкновенной в ленточных борах Алтайского Края, выявленная с применением маркеров различной природы // Сибирский лесной журнал. 2016. № 5. С. 21–32. doi: 10.15372/SJFS20160502
  17. Шигапов З.Х., Бахтиярова Р.М., Янбаев Ю.А. Генетическая структура и дифференциация природных популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) // Генетика. 1995. Т. 31, № 10. Р. 1386–1393.
  18. Ильинов А.А., Раевский Б.В. Генетическое разнообразие деревьев сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. различных селекционных категорий в плюсовых насаждениях Карелии // Экологическая генетика. 2021. Т. 19, № 1. С. 23–35. doi: 10.17816/ecogen50176
  19. Милютина Т.Н., Шейкина О.В., Новиков П.С. Молекулярно-генетические исследования изменчивости клонов плюсовых деревьев Pinus sylvestris по ISSR-маркерам // Хвойные бореальной зоны. 2013. № 1–2. С. 102–105.
  20. Гладков Ю.Ф., Шейкина О.В. Генетический полиморфизм деревьев сосны обыкновенной из смежных болотной и суходольной ценопопуляций по ядерным микросателлитным локусам // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия Лесная экология. Природопользование. 2019. № 4. С. 70–79. doi: 10.25686/2306-2827.2019.4.70
  21. Шейкина О.В., Гладков Ю.Ф. Генетическое разнообразие и дифференциация ценопопуляций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), сформированных в болотных и суходольных экотопах // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2020. № 50. С. 101–118. doi: 10.17223/19988591/50/5
  22. Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue // Phytochemical Bulletin. 1987. No. 19. P. 11–15.
  23. sites.ualberta.ca [Электронный ресурс]. Yeh F.C., Yang R., Boyle T.J. POPGENE VERSION 1.31 Microsoft Window-based Freeware for Population Genetic Analysis. Canada, Edmonton: University of Alberta, 1999. 28 p. [дата обращения: 01.06.2022]. Доступ по ссылке: https://sites.ualberta.ca/~fyeh/popgene.pdf
  24. Nei M. Genetic distance between populations // Am Nat. 1972. Vol. 106, No. 949. P. 283–292. doi: 10.1086/282771
  25. Nei M. Analysis of genetic diversity in subdivided population // PNAS. 1973. Vol. 70, No. 12. P. 3321–3323. doi: 10.1073/pnas.70.12.3321
  26. 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. P. 2537–2539. doi: 10.1093/bioinformatics/bts460
  27. Takezaki N., Nei M., Tamura K. POPTREEW: Web Version of POPTREE for Constructing Population Trees from Allele Frequency Data and Computing Some Other Quantities // Mol Biol Evol. 2014. Vol. 31, No. 6. P. 1622–1624. doi: 10.1093/molbev/msu093
  28. Cipriano J., Carvalho A., Fernandes C., et al. Evaluation of genetic diversity of Portuguese Pinus sylvestris L. populations based on molecular data and inferences about the future use of this germplasm // J Genet. 2013. Vol. 92. P. 41–48. doi: 10.1007/s12041-013-0241-3
  29. Hamrick J., Godt M., Sherman-Broyles S. Factors influencing levels of genetic diversity in woody plant species // New Forest. 1992. Vol. 6. P. 95–124. doi: 10.1007/BF00120641
  30. Санников С.Н., Петрова И.В., Егоров Е.В. Санникова Н.С. Поиск и выявление системы плейстоценовых рефугиумов вида Pinus sylvestris L. // Экология. 2020. № 3. С. 181–189. doi: 10.31857/S0367059720030130

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта-схема расположения точек сбора образцов сосны обыкновенной. Название точек сбора даны в соответствии с табл. 1

Скачать (154KB)
Метаданные
3. Рис. 2. UPGMA-дендрограмма генетической близости изученных популяций Pinus sylvestris, построенная на основе полиморфизма ISSR-маркеров. В узлах ветвления приведены значения бутсрэп-поддержки (10 000 репликаций)

Скачать (40KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Расположение популяций сосны обыкновенной в пространстве главных координат (PCoA)

Скачать (103KB)
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