Генетическая дифференциация двух фенотипов Plantago media L. На Южном Тимане

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследован уровень генетической дифференциации двух фенотипических вариаций Plantago media L. на Южном Тимане. Популяционно-генетический анализ с использованием межмикросателлитных маркеров (ISSR) по 210 локусам выявил два кластера, границы которых совпадали с границами между растениями светового и теневого фенотипа. Результаты дискриминационного анализа главных компонент и AMOVA (FST = 0,07, p = 0,001) подтвердили, что на фоне высокого генетического сходства существуют статистически значимые генетические различия между этими фенотипами. Полученные результаты свидетельствуют о роли экологических факторов в адаптивной дифференциации и проявлении генетического полиморфизма растений.

Об авторах

Илья Григорьевич Захожий

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: zakhozhiy@ib.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0003-0918-745X
SPIN-код: 3615-9301
Scopus Author ID: 36613922200
ResearcherId: P-9869-2015

канд. биол. наук, научный сотрудник, лаборатория экологической физиологии растений

Россия, Сыктывкар

Дмитрий Михайлович Шадрин

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: shdimas@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4365-0145
SPIN-код: 1453-3893
Scopus Author ID: 56644695300
ResearcherId: P-9808-2015

канд. биол. наук, научный сотрудник, Центр коллективного пользования «Молекулярная биология»

Россия, Сыктывкар

Яна Игоревна Пылина

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: yanapylina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4981-8930
SPIN-код: 5636-5693
Scopus Author ID: 56644812300
ResearcherId: P-9565-2015

мл. научный сотрудник, Центр коллективного пользования «Молекулярная биология»

Россия, Сыктывкар

Иван Федорович Чадин

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: chadin@ib.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0001-6299-2285
SPIN-код: 9787-2449
Scopus Author ID: 7801456952
ResearcherId: P-4940-2015

канд. биол. наук, руководитель, Центр коллективного пользования «Молекулярная биология»

Россия, Сыктывкар

Тамара Константиновна Головко

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: golovko@ib.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0002-7993-9541
SPIN-код: 4344-7144
Scopus Author ID: 7004365574
ResearcherId: P-4922-2015

д-р биол. наук, главный научный сотрудник, лаборатория экологической физиологии растений

Россия, Сыктывкар

Список литературы

  1. Инге-Вечтомов С.Г. Что мы знаем об изменчивости? // Экологическая генетика. – 2010. – Т. 8. – № 4. – С. 4–9. [Inge-Vechtomov SG. What do we know about variability? Ecological genetics. 2010;8(4):4-9. (In Russ.)]
  2. Sultan SE. Phenotypic plasticity for plant development, function and life history. Trends Plant Sci. 2000;5(12):537-542. https://doi.org/10.1016/S1360-1385(00)01797-0.
  3. Флора Северо-Востока Европейской части СССР. Cемейства Umbelliferae-Compositae / Под ред. А.И. Толмачева. Т. 4. – Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1977. – 312 с. [Flora Severo-Vostoka Evropeiskoi chasti SSSR. Semeistva Umbelliferae-Compositae. Vol. 4. Ed. by A.I. Tolmachev. Leningrad: Nauka. Leningr. otd-nie; 1977. 312 р. (In Russ.)]
  4. Kuiper PJ, Bos M. Plantago: a multidisciplinary study. Ecological Studies. 1992. https://doi.org/10.1007/978-3-642-76392-2.
  5. Golovko TK, Dalke IV, Zakhozhiy IG, et al. Functional plasticity of photosynthetic apparatus and its resistance to photoinhibition in Plantago media. Russ J Plant Physiol. 2011;58:549-59. https://doi.org/10.1134/S1021443711040054.
  6. Golovko T, Dymova O, Zakhozhiy I, et al. Photoprotection by carotenoids of Plantago media photosynthetic apparatus in natural conditions. Acta Biochimica Polonica. 2012;59:145-7. https://doi.org/10.18388/abp.2012_2192.
  7. Rozentsvet OA, Golovko TK, Bogdanova ES, et al. Polar lipid pool modification in leaves of hoary plantain (Plantago media L.) plants during their light adaptation under natural conditions. Biology Bulletin. 2013;40:138-145. https://doi.org/10.1134/S1062359013020118.
  8. Воробьева Л.А. Теория и практика химического анализа почв. – М.: Изд-во МГУ, 2006. – 400 с. [Vorob’eva LA. Teoriya i praktika khimicheskogo analiza pochv. Moscow: Publishing house Moscow State University; 2006. 400 р. (In Russ.)]
  9. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. Vienna, Austria: R Foundation for Statistical Computing; 2015.
  10. ISSR321 – The R-script for merging ISSR data replications [Online] GitHub / Accessed 16.08.2016. Доступно по: https://github.com/chadinkomi/ISSR321. Ссылка активна на 06.08.2019.
  11. Kamvar ZN, Tabima JF, Grünwald NJ. Poppr: an R package for genetic analysis of populations with clonal, partially clonal, and/or sexual reproduction. Peer J. 2014;2:e281. https://doi.org/10.7717/peerj.281.
  12. Jombart T, Devillard S, Balloux F. Discriminant analysis of principal components: a new method for the analysis of genetically structured populations. BMC Genet. 2010;11:94. https://doi.org/10.1186/1471-2156-11-94.
  13. Pritchard JK, Stephens M, Donnelly P. Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics. 2000;155(2):945-959.
  14. Falush D, Stephens M, Pritchard JK. Inference of population structure using multilocus genotype data: dominant markers and null alleles. Mol Ecol Notes. 2007;7(4):574-578. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2007.01758.x.
  15. Evanno G, Regnaut S, Goudet J. Detecting the number of clusters of individuals using the software structure: a simulation study. Mol Ecol. 2005;14(8):2611-2620. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x.
  16. Jombart T. Adegenet: a R package for the multivariate analysis of genetic markers. Bioinformatics. 2008;24(11):1403-1405. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btn129.
  17. Bazzaz FA. Plants in changing environments: linking physiological, population, and community ecology. Cambridge; New York: Cambridge University Press; 1996.
  18. Любименко В.Н. Избранные труды. Работы по фотосинтезу и приспособлению растений к свету. Т. 1 / под ред. А.С. Оканенко. – Киев: Изд-во АН Украинской ССР, 1963. – 614 с. [Lyubimenko VN. Izbrannye trudy. Raboty po fotosintezu i prisposobleniyu rastenii k svetu. Vol. 1. Kiev: Izdatel’stvo AN Ukrainskoi SSR; 1963. 614 р. (In Russ.)]
  19. Горышина Т.К., Заботина Л.Н., Пружина Л.Г. Пластидный аппарат травянистых растений в разных условиях освещения // Экология. – 1975. – № 5. – С. 15–22. [Goryshina TK, Zabotina LN, Pruzhina LG. Plastidnyi apparat travyanistykh rastenii v raznykh usloviyakh osveshcheniya. Ekologiia. 1975;(5):15-22. (In Russ.)]
  20. Boardman NK. Comparative photosynthesis of sun and shade plants. Annu Rev Plant Physiol. 1977;28(1):355-377. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.28.060177.002035.
  21. Masarovicová E, Štefančík L. Some ecophysiological features in sun and shade leaves of tall beech trees. Biol Plant. 1990;32(5):374-387. https://doi.org/10.1007/BF02898503.
  22. Larcher W. Physiological plant ecology: ecophysiology and stress physiology of functional groups. 4th ed. Berlin; New York: Springer; 2003.
  23. Kuiper D, Smid A. Genetic differentiation and phenotypic plasticity in Plantago major ssp. I. The effect of differences in level of irradiance on growth, photosynthesis, respiration and chlorophyll content. Physiol Plant. 1985;65(4):520-528. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1985.tb08684.x.
  24. Lambers H, Posthumus F, Stulen I, et al. Energy metabolism of Plantago major ssp. major as dependent on the supply of mineral nutrients. Physiol Plant. 1981;51(1):85-92. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1981.tb00883.x.
  25. Mudrik V, Kosobrukhov A, Knyazeva I, Pigulevskaya T. Changes in the photosynthetic characteristics of Plantago major plants caused by soil drought stress. Plant Growth Regulation. 2003;40(1):1-6. https://doi.org/10.1023/ A:1023009025426.
  26. Odat N, Hellwig FH, Jetschke G, Fischer M. On the relationship between plant species diversity and genetic diversity of Plantago lanceolata (Plantaginaceae) within and between grassland communities. J Plant Ecology. 2010;3(1):41-48. https://doi.org/10.1093/jpe/rtp017.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Суточные изменения освещенности (а), интенсивности ультрафиолетовой радиации (б) и температуры воздуха (в) в местообитаниях Plantago media: 1 — на открытом склоне, 2 — в лесу. Измерения выполнены в первой декаде июля 2014 г. в ясный солнечный день. ФАР — фотосинтетически активная радиация

Скачать (81KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты кластеризации образцов растений P. media и P. major по 210 ISSR-локусам в программе STRUCTURE [13]. По горизонтали: каждый отдельный столбец соответствует одному образцу; 1 и 2 — теневые и световые растения P. media; 3 — растения P. major. По вертикали — вероятность отнесения каждого образца (особи) к одному из кластеров. Варианты количества кластеров указаны над графиками: K = 2 — наиболее вероятное число кластеров, определенное по методу Evanno [15]; K = 3 — количество кластеров, соответствующее числу изучаемых групп растений

Скачать (12KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Диаграмма рассеяния, построенная по результатам дискриминационного анализа главных компонент (DAPC) бинарной матрицы, содержащей 210 ISSR-локусов растений P. media и P. major с использвоанием 5 главных компонент. 1 и 2 — растения P. media из лесного экотопа и на открытом склоне соответственно, 3 — растения P. major. Ось 1 — значения дискриминационной функции 1, ось 2 — значения дискриминационной функции 2. В нижнем правом углу графика представлены относительные величины собственных чисел DAPC

Скачать (79KB)
Метаданные

© Захожий И.Г., Шадрин Д.М., Пылина Я.И., Чадин И.Ф., Головко Т.К., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

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

О куки-файлах