Генетический полиморфизм восковника болотного (Красная книга Российской Федерации) на северо-западе России

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Актуальность. Восковник болотный (Myrica gale L.) — охраняемый вид растений, встречающийся в Российской Федерации только в Ленинградской области и в Карелии. С генетической точки зрения практически не изучен. Предположительно гексаплоиден, размножается главным образом вегетативно, роль полового размножения в воспроизведении восковника не ясна. Все популяции этого вида на территории Российской Федерации малочисленны и относятся к периферическим (занимают в ареале крайнее восточное положение).

Цель работы — исследовать полиморфизм геномной ДНК в популяциях восковника на территории Российской Федерации, оценить роль полового размножения в воспроизведении и расселении данного вида.

Материалы и методы. AFLP-анализ геномной ДНК восковника из 6 природных популяций (5 популяций в Ленинградской области, 1 в Карелии). Используя 3 пары праймеров, мы исследовали генетический полиморфизм восковника по 22 фрагментам ДНК.

Результаты. Каждая из исследованных популяций восковника генетически полиморфна. Среди 182 проанализированных растений мы выявили 27 AFLP-генотипов, два из которых обычны для всех 6 популяций. Большинство остальных AFLP-генотипов (20) обнаружены всего у одного или двух растений. Некоторые из этих редких AFLP-генотипов, по-видимому, являются результатами мутационных и/или рекомбинационных процессов на основе обычных AFLP-генотипов.

Заключение. Наличие потенциально рекомбинантных AFLP-генотипов позволяет предположить, что в воспроизведении восковника роль полового размножения хотя и минорна, но все же заметна.

Об авторах

Олег Николаевич Тиходеев

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: tikhodeyev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9923-8614
SPIN-код: 4663-2218

канд. биол. наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Марина Юрьевна Тиходеева

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: marinaur@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-9347-6758
SPIN-код: 2573-2107

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Анна Эдуардовна Романович

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: aromanovich@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-7839-8482
SPIN-код: 8364-4430

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Ульяна Андреевна Галактионова

Санкт-Петербургский государственный университет; ООО «Вега ГК Алкор Био»

Email: ugalaktionova@alkorbio.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Ольга Андреевна Семичева

Санкт-Петербургский государственный университет; ООО «Вега ГК Алкор Био»

Email: osemicheva@alkorbio.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Вячеслав Николаевич Большаков

ООО «Вега ГК Алкор Био»

Email: vbolshakov@alkorbio.ru
ORCID iD: 0009-0007-5126-6035
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Grayson K.L., Johnson D.M. Novel insights on population and range edge dynamics using an unparalleled spatiotemporal record of species invasion // J Anim Ecol. 2018. Vol. 87, N. 3. P. 581–593. doi: 10.1111/1365-2656.12755
  2. Bondareva O., Genelt-Yanovskiy E., Abramson N. Copse snail Arianta arbustorum (Linnaeus, 1758) (Gastropoda: Helicidae) in the Baltic Sea Region: Invasion or range extension? Insights from phylogeographic analysis and climate niche modeling // J Zool Syst Evol Res. 2020. Vol. 58, N. 1. P. 221–229. doi: 10.1111/jzs.12350
  3. Rehm E.M., Olivas P., Stroud J., Feeley K.J. Losing your edge: climate change and the conservation value of range-edge populations // Ecol Evol. 2015. Vol. 5, N. 19. P. 4315–4326. doi: 10.1002/ece3.1645
  4. Вавилов Н.И. Центры происхождения культурных растений. Труды по прикладной ботанике и селекции. Т. 16. Ленинград: ВИР, 1926.
  5. Eckert C.G., Samis K.E., Lougheed S.C. Genetic variation across species’ geographical ranges: the central-marginal hypothesis and beyond // Mol Ecol. 2008. Vol. 17, N. 5. P. 1170–1188. doi: 10.1111/j.1365-294x.2007.03659.x
  6. Brown J.H., Stevens G.C., Kaufman D.M. The geographic range: size, shape, boundaries, and internal structure // Annu Rev Ecol Syst. 1996. Vol. 27. P. 597–623. doi: 10.1146/annurev.ecolsys.27.1.597
  7. Pulliam R.H. On the relationship between niche and distribution // Ecol Lett. 2000. Vol. 3. P. 349–361. doi: 10.1046/j.1461-0248.2000.00143.x
  8. Wright S. Evolution in Mendelian populations // Genetics. 1931. Vol. 16, N. 2. P. 97–159. doi: 10.1093/genetics/16.2.97
  9. Кайданов Л.З. Генетика популяций. Москва: Высшая школа, 1996. 319 с.
  10. Masel J. Genetic drift // Curr Biol. 2011. Vol. 21, N. 20. P. R837–R838. doi: 10.1016/j.cub.2011.08.007
  11. Klimes L., Klimesova J., Hendriks R., van Groenendael J. Clonal plant architecture: a comparative analysis of form and function. В кн.: The ecology and evolution of clonal plants / De Kroon H., van Groenendael J., editors. Leiden: Backhys Publishers, 1997. P. 1–29.
  12. Красная книга Республики Карелия / под ред. Э.В. Ивантера, О.Л. Кузнецова. Петрозаводск: Карелия, 2007. 364 с.
  13. Восковник болотный. В кн.: Флора СССР. Т. 5 / под ред. В.Л. Комарова. Москва; Ленинград: Изд-во АН СССР, 1936. С. 243–244.
  14. Волкова Е.А., Смагин В.А., Храмцов В.Н. Сообщества с Myrica gale L. на болотах побережья Финского залива (Санкт-Петербург и Ленинградская область) // Растительность России. 2021. № 41. С. 58–74. EDN: HGHKAD doi: 10.31111/vegrus/2021.41.58
  15. Красная книга Российской Федерации (растения и грибы) / под ред. Л.В. Бардунова, В.С. Новикова. Москва: Министерство природных ресурсов и экологии РФ и Росприроднадзор, 2008. 885 с.
  16. Poore M.E.D. The ecology of woodwalton fen // J Ecol. 1956. Vol. 44, N. 2. P. 455–492. doi: 10.2307/2256832
  17. Skene K.R., Sprent J.I., Raven J.A., Herdman L. Myrica gale L. // J Ecol. 2000. Vol. 88, N. 6. P. 1079–1094. doi: 10.1046/j.1365-2745.2000.00522.x
  18. Schwintzer C.R., Ostrofsky A. Factors affecting germination of Myrica gale seeds // Can J Forest Res. 1989. Vol. 19, N. 9. P. 1105–1109. doi: 10.1139/x89-167
  19. Bond G. The fixation of nitrogen associated with the root nodules of Myrica gale L., with special reference to its pH relation and ecological significance // Ann Bot. 1951. Vol. 15, N. 4. P. 447–459. doi: 10.1093/oxfordjournals.aob.a083291
  20. Schwintzer C.R., Lancelle S.A. Effect of water table depth on shoot growth, root growth and nodulation of Myrica gale seedlings // J Ecol. 1983. Vol. 71, N. 2. P. 489–501. doi: 10.2307/2259730
  21. Crocker L.J., Schwintzer C.R. Factors affecting formation of cluster roots in Myrica gale seedlings in water culture // Plant Soil. 1993. Vol. 152. P. 287–298. doi: 10.1007/BF00029099
  22. MacDonald A.D. The morphology and relationships of the Myricaceae. В кн.: Evolution, systematics and fossil history of the Hamamelidae. Vol. 2. Higher Hamamelidae / P.R. Crane, S. Blackmore, editors. Oxford: Clarendon Press, 1989. P. 147–165.
  23. de Vere N., Rich T.C., Ford C.R., et al. DNA barcoding the native flowering plants and conifers of Wales // PloS One. 2012. Vol. 7. ID e37945. doi: 10.1371/journal.pone.0037945
  24. Kuzmina M.L., Braukman T.W.A., Fazecas A.J., et al. Using herbarium-derived DNAs to assemble a largescale DNA barcode library for the vascular plants of Canada // Appl Plant Sci. 2017. Vol. 5, N. 12. ID 1700079. doi: 10.3732/apps.1700079
  25. Галактионова У.А., Большаков В.Н., Тиходеева М.Ю., Тиходеев О.Н. Специфические проблемы при выделении геномной ДНК из растений // Ботанический журнал. 2023. Т. 108, № 6. С. 603–614. EDN: ZLLHZC doi: 10.31857/S0006813623060030
  26. Семичева О.А., Галактионова У.А., Большаков В.Н., и др. Полиморфизм геномной ДНК Myrica gale L. на территории государственного природного заказника «Лебяжий» (южное побережье Финского залива) // Ботанический журнал. 2024. Т. 109, № 1. (принята к публикации).
  27. Svoboda K.P., Inglis A., Hampson J., et al. Biomass production, essential oil yield and composition of Myrica gale L. harvested from wild populations in Scotland and Finland // Flavour Frag J. 1998. Vol. 13, N. 6. P. 367–372. doi: 10.1002/(SICI)1099-1026(199811/12)13:6%3C367::AID-FFJ724%3E3.0.CO;2-M
  28. Sylvestre M., Legault J., Dufour D., Pichette A. Chemical composition and anticancer activity of leaf essential oil of Myrica gale L. // Phytomedicine. 2005. Vol. 12, N. 2. P. 299–304. doi: 10.1016/j.phymed.2003.12.004
  29. Popovici J., Bertrand C., Bagnarol E., et al. Chemical composition of essential oil and headspace-solid microextracts from fruits of Myrica gale L. and antifungal activity // Nat Product Res. 2008. Vol. 22, N. 12. P. 1024–1032. doi: 10.1080/14786410802055568
  30. Rosa G.P., Silva B.J., Seca A.M.L., et al. Phytochemicals with added value from Morella and Myrica species // Molecules. 2020. Vol. 25, N. 24. ID 6052. doi: 10.3390 %2Fmolecules25246052
  31. Aggarwal G., Edhigalla P., Walia P. A comprehensive review of high-quality plant DNA isolation // J Pharm Innov. 2022. Vol. SP-11, N. 6. P. 171–176.
  32. Kotchoni S.O., Gachomo E.W. A rapid and hazardous reagent free protocol for genomic DNA extraction suitable for genetic studies in plants // Mol Biol Rep. 2009. Vol. 36. P. 1633–1636. doi: 10.1007/s11033-008-9362-9
  33. Blignaut M., Ellis A.G., Le Roux J.J. Towards a transferable and cost-effective plant AFLP protocol // PloS One. 2013. Vol. 8. ID e61704. doi: 10.1371 %2Fjournal.pone.0061704
  34. Глотов Н.В., Животовский Л.А., Хованов Н.В., Хромов-Борисов Н.Н. Биометрия. Ленинград: Изд-во ЛГУ, 1982.
  35. Leipold M., Tausch S., Hirtreiter M., et al. Sampling for conservation genetics: how many loci and individuals are needed to determine the genetic diversity of plant populations using AFLP? // Conserv Genet Resour. 2020. Vol. 12. P. 99–108. doi: 10.1007/s12686-018-1069-1
  36. Huguet V., Batzli J.M., Zimpfer J.F., et al. Diversity and specificity of Frankia strains in nodules of sympatric Myrica gale, Alnus incana, and Shepherdia canadensis determined by rrs gene polymorphism // Appl Environ Microbiol. 2001. Vol. 67, N. 5. P. 2116–2122. doi: 10.1128 %2FAEM.67.5.2116-2122.2001
  37. Huguet V., Mergeay M., Cervantes E., Fernandez M. Diversity of Frankia strains associated to Myrica gale in Western Europe: impact of host plant (Myrica vs. Alnus) and of edaphic factors // Environ Microbiol. 2004. Vol. 6, N. 10. P. 1032–1041. doi: 10.1111/j.1462-2920.2004.00625.x
  38. Popovici J., Comte G., Bagnarol E., et al. Differential effects of rare specific flavonoids on compatible and incompatible strains in the Myrica gale-Frankia actinorhizal symbiosis // Appl Environ Microbiol. 2010. Vol. 76, N. 8. P. 2451–2460. doi: 10.1128/aem.02667-09
  39. Popovici J., Walker V., Bertrand C., et al. Strain specificity in the Myricaceae–Frankia symbiosis is correlated to plant root phenolics // Funct Plant Biol. 2011. Vol. 38, N. 9. P. 682–689. doi: 10.1071/fp11144
  40. Saunders J.A., Pedroni M.J., Penrose L.D., Fist A.J. AFLP analysis of opium poppy // Crop Sci. 2001. Vol. 41, N. 5. P. 1596–1601. doi: 10.2135/cropsci2001.4151596x
  41. Nguyen T.T., Taylor P.W.J., Redden R.J., Ford R. Genetic diversity estimates in Cicer using AFLP analysis // Plant Breed. 2004. Vol. 123, N. 2. P. 173–179. doi: 10.1046/j.1439-0523.2003.00942.x
  42. Gil-Vega K., Díaz C., Nava-Cedillo A., Simpson J. AFLP analysis of Agave tequilana varieties // Plant Sci. 2006. Vol. 170, N. 4. P. 904–909. doi: 10.1016/j.plantsci.2005.12.014
  43. Patsias K., Bruelheide H. Is the degree of clonality of forest herbs dependent on gap age? Using fingerprinting approaches to assess optimum successional stages for montane forest herbs // Ecol Evol. 2011. Vol. 1, N. 3. P. 290–305. doi: 10.1002/ece3.23
  44. Roldan-Ruiz I., Dendauw J., Van Bockstaele E., et al. AFLP markers reveal high polymorphic rates in ryegrasses (Lolium spp.) // Mol Breed. 2000. Vol. 6. P. 125–134. doi: 10.1023/A%3A1009680614564
  45. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. 2-е изд. Санкт-Петербург: Н-Л, 2010.
  46. Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепции. В 3-х т. Т. 3: Системы репродукции / под ред. Т.Б. Батыгиной. Москва: Мир и семья, 2000. 640 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок. Пример фрагментов ДНК, выбранных для AFLP-анализа восковника при использовании пары праймеров F-EcoRI-AAT и Tru9I-CTT. Число над пиком означает размер выбранного фрагмента (п. н.). Фрагменты, соответствующие другим пикам на этой хроматограмме, не были выбраны для анализа, поскольку либо недостаточно четко идентифицировались, либо не всегда воспроизводились в независимых технических повторностях. Оранжевым цветом показаны маркеры длин фрагментов

Скачать (986KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».