Генетическое разнообразие российских и европейских представителей Dryopteris expansa (C. Presl) Fraser-Jenkins et Jermy (Dryopteridaceae)

Автор: Малых С.Ю.

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

Статья в выпуске: 3, 2023 года.

Бесплатный доступ

Представлены результаты молекулярно-генетического анализа (ISSR-PCR) 112 особей Dryopteris expansa (C. Presl) Fraser-Jenkins et Jermy, собранных на территории России и Европы. При выделении ДНК использовался свежий материал и материал из гербария Южно-сибирского ботанического сада (ALTB): сбор свежего материала осуществлялся во время экспедиций (40 образцов из Пермского края, Московской, Смоленской и Тверской областей), отбор материала из гербария происходил путём изъятия визуально-пригодной для анализа части засушенной вайи (72 образца из различных регионов России и Европы). Компьютерный анализ полиморфизма ДНК и генетическая структура исследованных групп с вычислением доли (Р95) полиморфных локусов, абсолютного (na) числа аллелей, эффективного (ne) числа аллелей, ожидаемой (HE) гетерозиготности и информационно-энтропийной меры (I) Шеннона, проведен с помощью программы POPGENE 1.31. Для описания генетической структуры исследованных групп использованы следующие параметры: ожидаемая доля гетерозиготных генотипов (HT) во всей группе, как мера её общего разнообразия; ожидаемая доля гетерозиготных генотипов в подгруппе (HS), как мера ее внутреннего разнообразия; доля межгруппового генетического разнообразия в общем разнообразии или показатель подразделенности (GST). В дополнение к этому использовался пакет AMOVA с вычислением показателя подразделенности групп с использованием 1 000 раундов перестановок. На основании сравнения показателей информационно-энтропийной меры Шеннона (I), подразделённости групп Нея (FST), а также внутри- и межгрупповой изменчивости по результатам анализа молекулярных варианс (AMOVA), полученных для D. expansa, с аналогичными показателями, приводимыми для D. fra-grans (L.) Schott, сделано заключение о нецелесообразности деления D. expansa s.l. на два самостоятельных вида - D. expansa s. str. и D. assimilis S. Walker. Приводимые в публикации показатели всех индексов и рассчитанных величин могут быть использованы в качестве основы для сравнения в других работах, посвящённых генетической изменчивости видов рода Dryopteris на территории России.

Еще

Папоротники, систематика, dryopteris dilatata комплекс, issr-анализ, полиморфизм днк

Короткий адрес: https://sciup.org/147241925

IDR: 147241925 | DOI: 10.17072/1994-9952-2023-3-259-273

Список литературы Генетическое разнообразие российских и европейских представителей Dryopteris expansa (C. Presl) Fraser-Jenkins et Jermy (Dryopteridaceae)

Грушецкая З.Е. и др. Использование ISSR-анализа для изучения внутри- и межвидового генетического полиморфизма различных таксонов высших растений // Вестник БГУ. Сер 2. 2013. № 3. С. 50–56.
Гуреева И.И., Феоктистов Д.С., Кузнецов А.А. Опыт применения молекулярного анализа в демографических исследованиях папоротников // Систематические и флористические исследования Северной Евразии. М., 2018. Т. 1. С. 172–175.
Конспект флоры Восточной Европы. / под ред. Н.Н. Цвелева. М.; СПб.: Т-во науч. изд. КМК, 2012. Т. 1. 630 с.
Кузнецов В.М. Методы Нея для анализа генетических различий между популяциями // Проблемы биологии продуктивных животных. 2020. № 1. С. 91–110.
Кузнецов В.М. Информационно-энтропийный подход к анализу генетического разнообразия популяций (аналитический обзор) // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2022. Т. 23, № 2. С. 159–173.
Малых С.Ю. Род Dryopteris Adans. в Европейской части России // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2022. Вып. 3. С. 189‒200.
Светлакова Т.Н. и др. Генетическая дифференциация популяций Populus tremula L. в Пермском крае на основании полиморфизма ISSR-маркеров // Аграрный вестник Урала. 2012. Вып. 3. С. 11–13.
Цвелев Н.Н. О роде Dryopteris Adans. (Dryopteridaceae) в Восточной Европе // Новости систематики высших растений. 2003. Т. 35. С. 7–20.
Шмаков А.И. Определитель папоротников России. 2-е изд., перераб. и допол. Барнаул: ARTИКА, 2009. 126 с.
Юрцев Б.А. Популяции растений как объект геоботаники, флористики, ботанической географии // Ботанический журнал. 1987. Т. 72, № 5. С. 581–588.
Animasaun D.A. et al. Polymorphism and genetic diversity assessment of some ornamental ferns by mi-crosatellite (ISSR) markers // J. Appl. Hortic. 2018. Vol. 20, № 3. P. 237–241.
Bouchard J.R. et al. Contrasting patterns of genetic variation in central and peripheral populations of Dryopteris fragrans (Fragrant wood fern) and implications for colonization dynamics and conservation // Inter-national Journal of Plant Sciences. 2017. Vol. 178, № 8. P. 607–617.
Bujnoch W. A contribution to the plylogeny of Dryopteris remota by genotyping of a fragment of the nu-clear PgiC gene // Fern. Gaz. 2015. Vol. 20, Part 2. P. 79–89.
Camacho F.J., Liston A. Population structure and genetic diversity of Botrychium pumicola (Ophioglos-saceae) based on inter-simple sequence repeats (ISSR) // Am. J. Bot. 2001. Vol. 88. P. 1065–1070.
Crabbe J.A., Jermy A.C., Walker S. Distribution of Dryopteris assimilis S. Walker in Britain // Watsonia. 1970. Vol. 8. P. 3–15.
Döpp W., Gätzi W. Der Bastard zwischen tetraploider und diploider Dryopteris dilatata // Ber. Schweiz. Bot. Ges. 1964. Vol. 74. P. 45–53.
de Groot G.A. et al. Diverse spore rains and limited local exchange shape fern genetic diversity in a re-cently created habitat colonized by long-distance dispersal // Ann. Bot. 2012. Vol. 109. P. 965–978.
Dong Y.-H. et al. Genetic variation in the endangered aquatic fern Ceratopteris thalictroides (Parkeria-ceae) in China: implications from RAPD and ISSR data // Bot. J. Linn. Soc. 2008. Vol. 157. P. 657–671.
Dong Y.-H., Gituru R.W., Wang Q.-F. Genetic variations and gene flow in the endangered aquatic fern Ceratopteris pteridoides in China, and conservation implications // Ann. Bot. Fennici. 2010. Vol. 47. P. 34–44.
Ellstrand N.C., Elam D.R. Population genetic consequences of small population size: implications for plant conservation // Annu. Rev. Ecol. Syst. 1993. Vol. 24. P. 217–242.
Excoffier L., Smouse P.E., Quattro J.M. Analysis of molecular variance inferred from metric distances among DNA haplotypes: application to human mitochondrial DNA restriction data // Genetics. 1992. Vol. 131, № 2. P. 479–491.
Fraser-Jenkins C.R., Jermy A.C. Nomenclatural notes on Dryopteris: 2 // Fern Gaz. 1977. Vol. 11, № 5. P. 338–340.
Holsinger K.E., Weir B.S. Genetics in geographically structured populations: defining, estimating and in-terpreting FST // Nat. Rev. Genet. 2009. Vol. 10. P. 639–650.
Kimura M., Crow J.F. The number of alleles that can be maintained in a finite population // Genetics. 1964. Vol. 49, № 2. P. 725–738.
Leimu R. et al. How general are positive relationships between plant population size, fitness and genetic variation? // J. Ecol. 2006. Vol. 94. P. 942–952.
Lewontin R.C. The apportionment of human diversity // Ev. Biol. 1972. Vol. 6. P. 381–398.
Manton I. Problems of Cytology and Evolution in the Pteridophyta. Cambridge: Cambridge University Press, 1950. 316 p.
Nannfeldt J.A. Dryopteris dilatata och Dr. assimilis i Sverige // Bot. Not. 1966. Vol. 119. P. 136–152.
Nei M. Genetic distance between populations // Amer. Naturalist. 1972. Vol. 106. P. 283–292.
Nei M. Molecular population genetics and evolution. Amsterdam, Oxford: North-Holland Publishing Company, 1975. 288 p.
Nei M. Molecular Evolutionary Genetics. New York: Columbia University Press, 1987. 615 p.
Nei M., Li W-H. Mathematical model for studying genetic variation in terms restriction endonucleases // PNAS, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1979. Vol. 76. P. 5269–5273.
Peakall R. GenAlEx6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research // Mol. Ecol. Not. 2005. Vol. 6, № 1. P. 288–295.
Perrie L.R. et al. Tasmanian and Victorian populations of the fern Asplenium hookerianum result from independent dispersal from New Zealand // Aust. Syst. Bot. 2010. Vol. 23, № 6. P. 387–392.
Rogers S.O., Bendich A.J. Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummi-fied plant tissues // Plant Mol. Biol. 1985. Vol. 5, № 2. P. 69–76.
Sessa E.B., Zimmer E.A., Givnish T.J. Unraveling reticulate evolution in North American Dryopteris (Dryopteridaceae) // BMC Evol. Biol. 2012. Vol. 12. P. 104–127.
Schneller J.J., Krattinger K. Genetic composition of Swiss and Austrian members of the apogamous Dry-opteris affinis complex (Dryopteridaceae, Polypodiopsida) based on ISSR markers // Plant Syst. Evol. 2010. Vol. 286. P. 1–6.
Simon T., Vida G. Neue Angaben zur Verbreitung der Dryopteris assimilis S. Walker in Europa // Annls Univ. Scient. bpest. Rolando Eötvös, Sect. Biol. 1966. Vol. 8. P. 275–284.
Walker S. Cytogenetic studies in the Dryopteris spinulosa complex I // Watsonia. 1955. Vol. 3. P. 193–209.
Walker S. Cytogenetic studies in the Dryopteris spinulosa complex II // Amer. Journ. Bot. 1961. Vol. 48. P. 607–614.
Walker S., Jermy A.C. Dryopteris assimilis S. Walker in Britain // Brit. Fern. Gaz. 1964. Vol. 9. P. 137–140.
Widén C.J. Kemotaxonomiska undersökningar av floroglucinolderivaten i Dryopteris assimilis S. Walker och D. dilatata (Hoffm.) A. Gray i Finland. (Summary: Chemotaxonomic investigations of the phloroglucinol derivatives in Dryopteris assimilis S. Walker and D. dilatata (Hoffm.) A. Gray in Finland.) // Farm. Notisblad. 1967. Vol. 76. P. 185–216.
Williams J.G.K. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers // Nu-cleic Acids Res. 1990. Vol. 18, № 22. P. 6531–6535.
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. Canada: Dept. Renewable Resources, University of Alberta, Edmonton, 1999. 238 p.

Еще

Статья научная