Анализ генетического разнообразия, структуры и дифференциации популяций Pinus sylvestris L. на Урале

Автор: Чертов Н.В.

Журнал: Вестник Пермского университета. Серия: Биология @vestnik-psu-bio

Статья в выпуске: 2, 2024 года.

Бесплатный доступ

Проведен молекулярно-генетический анализ девяти популяций Pinus sylvestris L. на Урале с использованием ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) анализа полиморфизма ДНК. Установлен 141 фрагмент ДНК, из которых 8 (5.67%) являются уникальными. У изученных популяций сосны обыкновенной определен средний уровень генетического разнообразия (P95 = 0.886; I = 0.224; HE = 0.141; ne = 1.301). Выявлено, что две популяции из Южного Урала характеризуются сниженным генетическим разнообразием, это популяции из Салаватского (P95 = 0.746; I = 0.142; HE = 0.091; ne = 1.153) и Мечетлинского (P95 = 0.702; I = 0.117; HE = 0.071; ne = 1.106) р-нов Республики Башкортостан. Анализ генетической структуры показал, что изученные популяции подразделяются на 4 кластера, в целом соответствующие их географическому расположению. Установлено, что изученные популяции характеризуются средней степенью дифференциации (GST = 0.315). Корреляционный анализ выявил среднюю положительную корреляцию между географическими и генетическими расстояниями (R2 = 0.358). Результаты исследования могут быть использованы для составления программ по восстановлению и эффективному использованию лесных генетических ресурсов на Урале.

Еще

Полиморфизм днк, генетическое разнообразие, генетическая структура, pinus sylvestris l, урал

Короткий адрес: https://sciup.org/147244925

IDR: 147244925 | DOI: 10.17072/1994-9952-2024-2-221-230

Список литературы Анализ генетического разнообразия, структуры и дифференциации популяций Pinus sylvestris L. на Урале

Боронникова С.В. и др. Молекулярно-генетическая идентификация в лесном хозяйстве с использованием геномных технологий // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4, № 7. С. 26-33.
Видякин А.И. 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.
Видякин А.И. и др. Распространение гаплотипов митохондриальной ДНК в популяциях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на севере Европейской России // Генетика. 2012. Т. 48, № 12. С. 14401444.
Потокина Е. К., Александрова Т.Г. Коэффициенты генетической оригинальности образцов коллекции вики посевной (Vicia sativa L.) по результатам молекулярного маркирования // Генетика. 2008. Т. 44, № 11. С. 1508-1516
Пришнивская Я.В. и др. Внутривидовое генетическое разнообразие популяций двух видов древесных растений Пермского края // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5, № 4. С. 58-68.
Рябухина М.В. и др. Генетическое разнообразие популяций сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 3. С. 66-71.
Санников С.Н., Петрова И.В. Филогеногеография и генотаксономия популяций вида Pinus sylvestris L. // Экология. 2012. № 4. С. 252-260.
Санников С.Н. и др. Выявление системы плейстоценовых рефугиумов Pinus sylvestris L. в южной маргинальной зоне ареала // Экология. 2014. № 3. С. 174-181.
Санников С.Н. и др. Поиск и выявление системы плейстоценовых рефугиумов вида Pinus sylvestris L. // Экология. 2020. № 3. С. 181-189.
Сбоева Я.В. Оценка состояния генофондов популяций Pinus sylvestris L. на востоке и северо-востоке Восточно-Европейской равнины // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2023. Вып. 4. С. 375-384.
Чертов Н.В. и др. Молекулярно-генетическая идентификация популяций Pinus sylvestris L. и Larix sibirica Ledeb. в Пермском крае с использованием SNP-маркеров // Бюллетень науки и практики. 2020. Т. 6, № 12. С. 14-22.Art. 1278.
Dering M. et al. Tertiary remnants and Holocene colonizers: Genetic structure and phylogeography of Scots pine reveal higher genetic diversity in young boreal than in relict Mediterranean populations and a dual colonization of Fennoscandia // Diversity and distributions. 2017. Vol. 23, № 5. P. 540-555.
Floran V., Sestras R.E., Gil M.R. Organelle genetic diversity and phylogeography of Scots pine (Pinus sylvestris L.) // Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 2011. Vol. 39, № 1. P. 317-322.
Frankham R. How closely does genetic diversity in finite populations conform to predictions of neutral theory? Large deficits in regions of low recombination // Heredity. 2012. Vol. 108, № 3. P. 167-178.
Hammer 0., Harper D.A.T., Paul D.R. Past: Paleontological statistics software package for education and data analysis // Palaeontol. Electron. 2001. Vol. 4, № 1. P. 1-9.
Hebda A., Wojkiewicz B., Wachowiak W. Genetic characteristics of Scots pine in Poland and reference populations based on nuclear and chloroplast microsatellite markers // Silva Fennica. 2017. Vol. 51, № 2. P. 1-17.
Hogberg P. et al. Large-scale forest girdling shows that current photosynthesis drives soil respiration // Nature. 2001. Vol. 411, № 683. P. 789-792.
Kalendar R., Muterko A., Boronnikova S. Retrotransposable elements: DNA fingerprinting and the assessment of genetic diversity // Methods Mol. Biol. 2021. Vol. 2222. P. 263-286.
Kalendar R. et al. Palindromic sequence-targeted (PST) PCR: A rapid and efficient method for high-throughput gene characterization and genome walking // Sci. Rep. 2019. Vol. 9, № 1. Art. 17707.
Kavaliauskas D., Danusevicius D., Baliuckas V. New insight into genetic structure and diversity of Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations in Lithuania based on nuclear, chloroplast and mitochondrial DNA markers // Forests. 2022. Vol. 13. Art. 1179.
Khanova E. et al. Genetic and selection assessment of the Scots pine (Pinus sylvestris L.) in forest seed orchards // Wood Res. 2020. Vol. 65. P. 283-292.
Kumar S. et al. Mega x: Molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms // Mol. Bi-ol. Evol. 2018. Vol. 35, № 6. P. 1547-1549.
Linden A. et al. Contrasting effects of increased carbon input on boreal SOM decomposition with and without presence of living root system of Pinus sylvestris L. // Plant and soil. 2014. Vol. 377. P. 145-158.
Liu X. et al. Abietic acid suppresses non-small-cell lung cancer cell growth via blocking IKKP/NF-kB signaling // OncoTargets and therapy. 2019. P. 4825-4837.
Nei M. Molecular population genetics and evolution. Amsterdam: North-Holland Publishing Company, 1975. 228 p.
Nei M., Li W.H. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1979. Vol. 76, № 10. P. 5269-5273.
O'Grady J.J. et al. Realistic levels of inbreeding depression strongly affect extinction risk in wild populations // Biological conservation. 2006. Vol. 133, № 1. P. 42-51.
Pan Y. et al. A large and persistent carbon sink in the world's forests // Science. 2011. Vol. 333. P. 988993.
Pazouki L. et al. Large within-population genetic diversity of the widespread conifer Pinus sylvestris at its soil fertility limit characterized by nuclear and chloroplast microsatellite markers // European journal of forest research. 2016. Vol. 135. P. 161-177.
Peakall R.O.D., Smouse P.E. Genalex 6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research // Mol. Ecol. Notes. 2006. Vol. 6, № 1. P. 288-295.
Rogers S.O., Bendich A.J. Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified plant tissues // Plant molecular biology. 1985. Vol. 5, № 2. P. 69-76.
Sboeva Y. et al. Genetic Diversity, Structure, and Differentiation of Pinus sylvestris L. Populations in the East European Plain and the Middle Urals // Forests. 2022. Vol. 13, № 11. Art. 1798.
Spielman D., Brook B.W., Frankham R. Most species are not driven to extinction before genetic factors impact them // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2004. Vol. 101, № 42. P. 15261-15264.
Toth E.G. 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 & Genomes. 2017. Vol. 13. P. 1-2.
Vasilyeva 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, № 8. Art. 999.
Yeh F.C. et al. POPGENE, the Microsoft Windows-based user-friendly software for population genetic analysis of co-dominant and dominant markers and quantitative traits // Dept. Renewable Resources, University of Alberta, Edmonton, Canada. 1996. Vol. 238. P. 1-29.
Zietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification // Genomics. 1994. Vol. 20, № 2. P. 176-183.

Еще

Статья научная