Assessment of the state of gene pools of Pinus sylvestris L. populations in the east and northeast of the East European Plain

Article Sidebar

pdf (Русский)
Published: Dec 15, 2023
DOI: https://doi.org/10.17072/1994-9952-2023-4-375-384
Keywords:
DNA polymorphism genetic diversity population gene pool Pinus sylvestris L. East European Plain

Main Article Content

Yana V. Sboeva
Perm State University, Perm, Russia

Abstract

A molecular genetic analysis of horologically related populations of Pinus sylvestris L. was carried out. In the east and northeast of the East European Plain using intermicrosatellite analysis of DNA polymorphism. Data on the genetic diversity of populations were obtained and the state of their gene pools was assessed. The studied populations of Scots pine have a high genetic diversity (P95= 0.938, HЕ= 0.170, ne= 1.540). Of the 144 DNA fragments, only 3 (0.021%) are rare. The analysis of the share of rare alleles showed that the genetic structure is less balanced in the populations of Verkhnevetluzhskaya (h= 0.254) and Vetluzhsko-Vyatka (h= 0.273). The most balanced genetic structure was observed in the Moloma population (h=0.112) and in the North Vyatka-Uvala population (h=0.127). When assessing the state of gene pools, it was found that the highest values of the coefficient of genetic originality (CSR) were found in the populations of Sysolo-Vychegodskaya (1,164) and Volga-Vetluzhskaya (1.140). This indicates the high specificity of the gene pools of these populations. The lowest values of CLO were determined in the Vetluzhsko-Vyatskaya (0.857) and Volzhsko-Surinskaya (0.875) populations. Analysis of all three groups of indicators of the state of gene pools of populations showed that, taking into account the genetic structure and genetic originality, 6 populations of P. sylvestris have a satisfactory state of gene pools, and two populations (Verkhnevetluzhskaya and Vetluzhsko-Vyatka) have depleted gene pools. When selecting trees for conservation and reforestation, it is necessary to preserve populations with both typical and specific gene pools.

Article Details

How to Cite
Sboeva Я. В. . (2023). Assessment of the state of gene pools of Pinus sylvestris L. populations in the east and northeast of the East European Plain. Bulletin of Perm University. Biology, (4), 375–384. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2023-4-375-384
Issue
No. 4 (2023): Bulletin of Perm University. BIOLOGY
Section
Генетика

License agreement

 

Author Biography

Yana V. Sboeva, Perm State University, Perm, Russia

Assistant at the Department of Botany and Plant Genetics

References

Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях / отв. ред. Л.А. Животовский. М.: Академкнига, 2003. 431 с.

Боронникова С.В. Молекулярно-генетический анализ и оценка состояния генофондов ресурсных видов растений Пермского края. Пермь, 2013. 223 с.

Ветчинникова Л.В., Титов А.Ф., Кузнецова Т.Ю. Карельская береза: биологические особенности, динамика ресурсов и воспроизводство. Петрозаводск, 2013. 312 с.

Видякин А.И. Изменчивость количества семядолей у семян сосны обыкновенной производственной и опытной заготовки на Северо-Востоке Русской равнины // Теоретическая и прикладная экология. 2010. № 3. С. 90–95.

Видякин А.И. Популяционная структура сосны обыкновенной на востоке европейской части Рос-сии: автореф. дис. … д-ра биол. наук. Екатеринбург, 2004а. 48 с.

Видякин А.И. Изучение популяционной структуры сосны обыкновенной на основе индексной оцен-ки признаков генеративных органов // Методы популяционной биологии: сб. материалов. VII Всерос. популяц. семинара. Сыктывкар, 2004б. Ч. 1. С. 35–37.

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.

Гермак М.В., Калько Г.В. Микросателлитный анализ для оценки дифференциации популяций ели европейской на Северо-западе России // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского ин-ститута лесного хозяйства. 2019. № 1. С. 4–14.

Гладков Ю.Ф., Шейкина О.В., Швецова Е.Н. Сравнение частот встречаемости ISSR-ДНК-маркеров в смежных болотной и суходольной ценопопуляциях сосны обыкновенной в республике Марий Эл // Современные проблемы медицины и естественных наук: сб. статей Междунар. науч. конф. Йошкар-Ола, 2016. Вып. 5. С. 139–143.

Динамика популяционных генофондов при антропогенных воздействиях / под ред. Ю.П. Алтухо-ва. М.: Наука, 2004. 619 с.

Животовский Л.А. Показатель внутрипопуляционного разнообразия // Журнал общей биологии. 1980. Т. 41, № 6. С. 828–836.

Захарова К.В., Сейц К.С Роль экологических факторов в формировании генетической структуры популяций P. abies (L.) Karst. // Экологическая генетика. 2017. Т. 15, № 2. С.11–20.

Ильинов А.А., Раевский Б.В. Сравнительная оценка генетического разнообразия естественных по-пуляций и клоновых плантаций сосны обыкновенной и ели финской в Карелии // Экологическая генети-ка. 2015. Т. 13, № 4. С. 55–67.

Ильинов А.А., Раевский Б.В., Чирва О.В. Состояние генофондов основных лесообразующих видов водосбора Белого моря (на примере Picea  fennica (Regel) Kom. и Pinus sylvestris L.) // Экологическая генетика. 2020. Т. 18, № 2. С. 185–202.

Крутовский К.В. Перспективы использования геномных исследований в лесном хозяйстве // Си-бирский лесной журнал. 2014. № 4. C. 11–15.

Лесной план Кировской области на 2008-2020 годы [Электронный ресурс]. URL: www.kirovreg.ru/publ/akoup.nsf/ (дата обращения: 29.10.2023).

Макеева В.М. и др. Оценка состояния генофонда и жизнеспособности лесопосадок ели европей-ской (Picea abies (L.) Karst.) из парков города Москвы и Подмосковья // Леса России: политика, промыш-ленность, наука, образование: материалы третьей междунар. науч.-техн. конф. СПб., 2018. С. 187–190.

Нечаева Ю.С. Молекулярно-генетический анализ природных популяций западной расы Larix sibirica Ledeb. (Larix sukaczewii Dyl.) на Среднем и Северном Урале: автореф. дис. … канд. биол. наук. Уфа, 2015. 25 с.

Нечаева Ю.С. и др. Молекулярно-генетический анализ популяций хвойных видов растений на Урале и востоке европейской части России для сохранения и возобновления лесных ресурсов // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. Т. 16, № 1(3). С. 878–882.

Потокина Е.К., Александрова Т.Г. Методы классификации внутривидового разнообразия по ре-зультатам молекулярного маркирования // Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в нача-ле XXI века: материалы Всерос. конф. Петрозаводск, 2008. Ч. 3. С. 62–65.

Рябухина М.В. и др. Генетическое разнообразие популяций сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 3. С. 66–71.

Сбоева Я.В., Боронникова С.В. Генетическая структура и межпопуляционная дифференциация восьми популяций Pinus sylvestris L. на Восточно-Европейской равнине // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5, № 12. С. 89–97. https://doi.org/10.33619/2414-2948/49/10.

Сидор A.И. и др. Селекционная и генетическая оценка лесосеменных плантаций дуба черешчато-го ГЛХУ «Кличевский лесхоз» // Труды БГТУ. 2014. № 1. С. 181–184.

Состояние лесных генетических ресурсов Российской Федерации: 2-й Национальный доклад Рос-сийской Федерации / под общ. ред. М.М. Паленовой. М.: ВНИИЛМ, 2020. 213 с.

Тараканов В.В. и др. Состояние и перспективы развития генетико-селекционного комплекса хвой-ных пород в Сибири (на примере Новосибирской области) // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер. Лес. Экология. Природопользование. 2019. № 3 (43). С. 5–24.

Тараканов В.В. и др. Лесная селекция в России: достижения, проблемы, приоритеты (обзор) // Ле-сохозяйственная информация. 2021. № 1. С. 100–143.

Урбах В.Ю. Математическая статистика для биологов и медиков. М.: Изд-во АН СССР, 1963. Т. 1. 323 с.

Шейкина О.В. Генетическая структура и дифференциация популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Среднем и Верхнем Поволжье // Экологическая генетика. 2022. Т. 20, № 4. С. 261–270.

Шейкина О.В., Гладков Ю.Ф. Генетическое разнообразие и дифференциация ценопопуляций сос-ны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), сформированных в болотных и суходольных экотопах //. Биоло-гия. 2020. № 50. С. 101–118.

Шейкина О.В., Гладков Ю.Ф., Демаков Ю.П. Генетическая структура суходольных и болотных ценопопуляций сосны обыкновенной в республике Марий Эл // Проблемы популяционной биологии: Материалы XII Всерос. популяционного семинара. Йошкар-Ола, 2017. С. 262–265.

Шилкина Е.А. и др. Использование методов ДНК-анализа в экспертизе незаконного оборота дре-весины // Сибирский лесной журнал. 2019. № 3. С. 64–70.

Янбаев Р.Ю. и др. Анализ взаимосвязи климатических факторов и генетического разнообразия по-пуляций дуба черешчатого в разных частях Республики Башкортостан // Вестник Пермского универси-тета. Сер. Биология. 2022. Вып. 4. С. 327‒334.

Degen B. et al. Applying targeted genotyping by sequencing with a new set of nuclear and plastid SNP and indel loci for Quercus robur and Quercus petraea // Conservation Genetics Resources. 2021. Vol. 13 (4). P. 345–347.

Konig А.O., Geburek Th., Turok J. Conservation and Management of Forest Genetic Resourses in Europe // Arbora Publishers. 2005. P. 281–284.

Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research // Mol. Ecol. Not. 2006. Vol. 6. P. 288–295.

Vasilyeva Yu. et al. Genetic Structure, Differentiation and Originality of Pinus sylvestris L. Populations in the East of the East European Plain // Forests. 2021. Vol. 12. P. 999.

Yanbaev Yu. et al. Gene pool of scots pine (Pinus sylvestris L.) under reforestation in extreme environ-ment // Wood Res. 2020. № 65. P. 459–470.

Yeh F.C., Yang R.C., Boyle T. POPGENE, the Microsoft Windows-based user-friendly software for popu-lation genetic analysis of co-dominant and dominant markers and quantitative traits / Department of Renewa-ble Resources, Univ. of Alberta, Edmonton. Alta, 1999. 238 p.

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.