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

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

pdf
Опубликован: июл 21, 2024
DOI: https://doi.org/10.17072/1994-9952-2024-2-221-230
Ключевые слова:
полиморфизм ДНК генетическое разнообразие генетическая структура Pinus sylvestris L. Урал

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Никита Валерьевич Чертов
Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

Аннотация

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.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Как цитировать
Чертов, Н. В. (2024). Анализ генетического разнообразия, структуры и дифференциации популяций Pinus sylvestris L. на Урале. Вестник Пермского университета. Серия Биология, (2), 221–230. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2024-2-221-230
Выпуск
№ 2 (2024): Вестник Пермского университета. Серия Биология
Раздел
Генетика

Лицензионный договор на право использования научного произведения в научных журналах, учредителем которых является Пермский государственный национальный исследовательский университет

Скачать лицензионный договор

Текст Договора размещен на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета http://www.psu.ru/, а также его можно получить по электронной почте в «Отделе научных периодических и продолжающихся изданий ПГНИУ»: YakshnaN@psu.ru или в редакциях научных журналов ПГНИУ.

Биография автора

Никита Валерьевич Чертов, Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

Ассистент кафедры ботаники и генетики растений

Библиографические ссылки

Боронникова С.В. и др. Молекулярно-генетическая идентификация в лесном хозяйстве с использо-ванием 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. 1440–1444.

Потокина Е. К., Александрова Т.Г. Коэффициенты генетической оригинальности образцов коллек-ции 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 древес-ных 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 syl-vestris 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 Ø., 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., Wójkiewicz 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.

Högberg P. et al. Large-scale forest girdling shows that current photosynthesis drives soil respiration // Na-ture. 2001. Vol. 411, № 683. P. 789–792.

Kalendar R., Muterko A., Boronnikova S. Retrotransposable elements: DNA fingerprinting and the as-sessment 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., Danusevičius 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 mark-ers // 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.

Lindén 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 IKKβ/NF-κB sig-naling // 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 popula-tions // 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. 988–993.

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 teach-ing 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 mummi-fied 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.

Tóth E.G. et al. High genetic diversity and distinct origin of recently fragmented Scots pine (Pinus syl-vestris 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, Universi-ty 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.