ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И ПОПУЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА ВИДА ARABIDOPSIS THALIANA (L.) HEYNH. ОСТРОВА ВАЛААМ

Марина Витальевна Зарецкая, Ольга Михайловна Федоренко, Marina Zaretskaya, Ol’ga Fedorenko

Аннотация


Представлены результаты изучения генетического разнообразия и популяционной структуры Arabidopsis thaliana острова Валаам с целью выявления молекулярно-генетических механизмов и микроэволюционных процессов в условиях изоляции вида на острове, представляющего северную периферию его ареала. Оценена вариабельность 95 RAPD-локусов в 4 локальных местах произрастания растений на острове. Выявлен повышенный уровень генетического разнообразия изученных групп растений (средние значения P99% = 29,2% и Hexp = 0,092) по сравнению с другими самоопылителями. Однако генетическая изменчивость A. thaliana Валаама оказалась не такой высокой, как в континентальных популяциях арабидопсиса Карелии, что было показано нами ранее. Предполагается, что это связано с расположением острова в более южных широтах и более мягким климатом его, а также  может зависеть от низкой интенсивности миграционного потока генов с материка из-за изолированного положения вида на острове. Выявлен высокий уровень генетического сходства по Нею изученных групп растений (среднее IN = 0,949). С помощью статистик генного разнообразия Нея установлено, что на межгрупповую изменчивость (GST) приходится 39,0% общего генного разнообразия, что невелико для инбредных видов. Полученные данные позволяют предположить, что вид A. thaliana представлен на Валааме единой подразделенной популяцией, в которой отдельные субпопуляции связанны между собой миграционными взаимодействиями. Такая популяционная структура противодействует инбридингу, присутствующему в природных популяциях ограниченной численности, и способствует сохранению генетического разнообразия, которое является основой адаптации и выживания популяций.


Ключевые слова


Arabidopsis thaliana (L.); генетическое разнообразие; RAPD-маркеры; генетическая структура популяций; поток генов

Полный текст:

PDF

Литература


Животовский Л. А. Статистические методы анализа частот генов в природных популяциях // Итоги науки и техники. Общая генетика. М.: ВИНИТИ, 1983.

Т. 8. С. 76–104.

Кравченко А. В., Крышень А. М. Материалы к флоре и растительности Западного архипелага в Ладожском озере // Флористические исследования в Карелии. Вып. 2. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 1995. С. 85–111.

Левонтин Р. С. Генетические основы эволюции. М.: Мир, 1978. С. 157–161.

Свириденко Л. П., Светов А. П. Валаамский силл

габбро-долеритов и геодинамика котловины Ладожского озера. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2008. 123 с.

Федоренко О. М., Савушкин А. И., Олимпиенко Г. С. Генетическое разнообразие природных популяций Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. В Карелии.

// Генетика. 2001. Т. 37, № 2. С. 223–229.

Федоренко О. М., Грицких М. В. Генетическое

разнообразие природных популяций Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. на северной границе его ареала: RAPD-анализ // Генетика. 2008. Т. 44, № 4. С. 496–499.

Федоренко О. М., Грицких М. В., Топчиева Л. В.,

Лебедева О. Н. Сравнительный анализ генетической

структуры природных популяций двух видов растений Arabidopsis с разной степенью панмиксии // Генетика. 2011. Т. 47, № 4. С. 508–515. doi: 10.1134/S1022795411030033

Хедрик Ф. Генетика популяций. М.: Техносфера, 2003. 592 с.

Abbott R. J., Gomes М. F. Population genetic structure

and outcrossing rate of Arabidopsis thaiana (L.)

Heynh. // Heredity. 1989. Vol. 62, Part 3. P. 411–418.

Fischer M., Matthies D. RAPD variation in relation

to population size in plant performance in ther are Gentianella

germanica // American Journal of Botany. 1998.

Vol. 85. P. 811–819.

Fischer M., Husi R., Prati D. et al. RAPD variation

among and within small and large populations

of the clonal plant Ranunculus reptans (Ranunculaceae)

// American Journal of Botany. 2000. Vol. 87.

P. 1128–1137.

Gottlieb L. D. Electrophoretical evidence and plant

populations // Prog. Phytcem. 1981. Vol. 7. Р. 1–46.

Hamrick J. L., Linhart I. B., Mitton J. B. Relationship

between life history characteristic and electrophoretically

detectable genetic variation in plants

// Annu. Rev. Ecol. Syst. 1979. Vol. 10. P. 173–200.

Möller E. M., Bahnweg G., Sandermann H., Geiger

H. H. A simple and efficient protocol for isolation of

high molecular weight DNA from filamentous fungi, fruit

bodies, and infected plant tissues // Nucl. Acids Res.

Vol. 20, no. 22. P. 6115–6116.

Nei M. Analysis of gene diversity in subdivided populations

// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1973. Vol. 70.

P. 3321–3323.

Nei M. Genetic distance between populations

// Amer. Natur. 1972. Vol. 106. P. 283–292.

Savolainen O., Langley C. H., Lazzaro B., Freville H.

Contrasting patterns of nucleotide variation at the alcohol

dehydrogenase locus in the outcrossing Arabidopsis

lyrata and the selfing Arabidopsis thaliana // Mol. Biol.

Evol. 2000. Vol. 17. P. 645–655.

REFERENCES in ENGLISH

Fedorenko O. M., Savushkin A. I., Olimpienko G. S.

Genetic diversity in natural populations of Arabidopsis

thaliana (L.) Heynh. in Karelia. Rus. J. Genetics. 2001.

Vol. 37, no. 2. P. 162–167.

Fedorenko O. M., Gritskikh M. V. Genetic diversity in

natural populations of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.

at the northern border of its range: RAPD-analysis.

Rus. J. Genetics. 2008. Vol. 44, no. 4. P. 425–428. doi:

1134/S1022795408040078

Fedorenko O. M., Grickih M. V., Topchieva L. V.,

Lebedeva O. N. Comparative analysis of geneticstructures in natural populations of two Arabidopsis species with different degrees of panmixia. Rus. J. Genetics. 2011. Vol. 47, no. 4. P. 446–452. doi: 10.1134/S1022795411030033

Hedrik F. Genetika populjacij [Genetics of populations].

Moscow: Tehnosfera, 2003. 592 p.

Kravchenko A. V., Kryshen’ A. M. Materialy k flore i

rastitel’nosti Zapadnogo arhipelaga v Ladozhskom

ozere [Materials on the flora and vegetation of the

Western archipelago of Lake Ladoga]. Floristicheskie

issledovanija v Karelii [Floristic Studies in Karelia]. Iss. 2. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 1995.

P. 85–111.

Levontin R. S. Geneticheskie osnovy jevoljucii [Genetic

basis of evolution]. Moscow: Mir, 1978. P. 157–161.

Sviridenko L. P., Svetov A. P. Valaamskij sill gabbrodoleritov

i geodinamika kotloviny Ladozhskogo ozera

[Valaam gabbro-dolerite sill and geodynamics of Lake

Ladoga depression]. Petrozavodsk: KarRC of RAS,

123 p.

Zhivotovskij L. A. Statisticheskie metody analiza

chastot genov v prirodnyh populjacijah [Statistical techniques

for genes frequencies analysis in natural populations].

Itogi nauki i tehniki. Obshhaja genetika [Results

in Science and Technology. General Genetics]. Moscow:

VINITI, 1983. Vol. 8. P. 76–104.

Abbott R. J., Gomes M. F. Population genetic structure

and outcrossing rate of Arabidopsis thaiana (L.)

Heynh. Heredity. 1989. Vol. 62, Part 3. P. 411–418.

Fischer M., Matthies D. RAPD variation in relation

to population size in plant performance in ther are Gentianella

germanica. American Journal of Botany. 1998.

Vol. 85. P. 811–819.

Fischer M., Husi R., Prati D. et al. RAPD variation

among and within small and large populations of the

clonal plant Ranunculus reptans (Ranunculaceae). American Journal of Botany. 2000. Vol. 87. P. 1128–1137.

Gottlieb L. D. Electrophoretical evidence and plant

populations. Prog. Phytcem. 1981. Vol. 7. P. 1–46.

Hamrick J. L., Linhart I. B., Mitton J. B. Relationship

between life history characteristic and electrophoretically

detectable genetic variation in plants. Annu. Rev. Ecol.

Syst. 1979. Vol. 10. P. 173–200.

Möller E. M., Bahnweg G., Sandermann H., Geiger

H. H. A simple and efficient protocol for isolation of

high molecular weight DNA from filamentous fungi, fruit

bodies, and infected plant tissues. Nucl. Acids Res.

Vol. 20, no. 22. P. 6115–6116.

Nei M. Analysis of gene diversity in subdivided

populations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1973. Vol. 70.

P. 3321–3323.

Nei M. Genetic distance between populations. Amer.

Natur. 1972. Vol. 106. P. 283–292.

Savolainen O., Langley C. H., Lazzaro B., Freville H.

Contrasting patterns of nucleotide variation at the alcohol

dehydrogenase locus in the outcrossing Arabidopsis

lyrata and the selfing Arabidopsis thaliana. Mol. Biol.

Evol. 2000. Vol. 17. P. 645–646.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb430

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019