Использование микросателлитных локусов в изучениии плюсового генофонда сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. в Карелии

Алексей Алексеевич Ильинов, Борис Владимирович Раевский, Aleksey Ilinov, Boris Raevsky

Аннотация


В результате исследования с помощью ядерных микросателлитных локусов (PtTX2123, PtTX2146, Spac11.8) дана сравнительная оценка генетической структуры и уровня генетического разнообразия двух плюсовых насаждений (Великая Губа и Заозерье), четырех природных популяций (Водлозеро, Заонежье, Кивач, Сортавала) и клоновой лесосеменной плантации (ЛСП) сосны обыкновенной. В отличие от естественных популяций, представленных малонарушенными сосняками скальными IV класса бонитета на относительно бедных почвах, плюсовые насаждения сосны (I–I класс бонитета) представлены черничными типами леса, сформировавшимися на сравнительно плодородных почвах. Важным моментом является производный характер плюсовых насаждений. Амплификация микросателлитных локусов в исследованных популяциях и ЛСП сосны обыкновенной позволила выявить 32 аллеля. В целом аллельное разнообразие плюсовых насаждений оказалось близким к среднему значению для исследованных популяций сосны (А99 % = 5,000–6,000; ne = 3,064–3,661). Природные популяции, плюсовые насаждения и ЛСП сосны обыкновенной характеризовались различным уровнем генетической изменчивости. Плюсовые насаждения сосны, отличающиеся лучшими условиями произрастания по сравнению с естественными популяциями, показали средний уровень генетического разнообразия (Но = 0,521–,588; Не = 0,579–,643), однако отличия от природных популяций оказались статистически недостоверными. Исключение составил индекс фиксации Райта F. Максимальные значения этого показателя (0,142 и 0,106) свидетельствуют о значительном дефиците гетерозигот в плюсовых насаждениях сосны обыкновенной.

 

 


Ключевые слова


Pinus sylvestris L.; плюсовое насаждение; клоновая лесосеменная плантация; генетическое разнообразие; ПЦР; микросателлиты

Полный текст:

PDF

Литература


Ильинов А.А., Раевский Б.В. Сравнительная оценка генетического разнообразия естественных популяций и клоновых плантаций сосны обыкновенной и ели финской в Карелии // Экологическая генетика. 2015. Т. XIII. № 4. С. 55–67.

Козыренко М.М., Артюкова Е.В., Реунова Г.Д., Лёвина Е.А., Журавлев Ю.Н. Генетическая изменчивость и взаимоотношения лиственниц Сибири и Дальнего востока по данным RAPD-анализа // Генетика, 2004. Т. 40, №. 4. С. 506–515.

Криворотова Т. Н. Фенотипическая и генетическая изменчивость клонов плюсовых деревьев сосны обыкновенной в Среднем Поволжье // автореф. … дисс. канд с. х. наук. Йошкар-Ола. 2014. 22 с.

Левина Е. А., Адрианова И. Ю., Реунова Г. Д., Журавлев Ю. Н. Изучение генетической изменчивости и дифференциации популяций лиственницы в пределах ареала Larix olgensis A. Henry в Приморском крае // Генетика. 2008. Т. 44. № 3. С. 374–380.

Лесосеменное районирование основных лесообразующих пород в СССР. М., 1982. Лесная промышленность. 368 с.

Новиков П. С., Шейкина О. В. ISSR-анализ деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) различных селекционных категорий // Научный журнал КубГАУ. 2012. № 82 (08). С. 1-13.

Семерикова С. А., Семериков В. Л. Изменчивость хлоропластных микросателлитных локусов у пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.) и двух дальневосточных видов пихт A. nephrolepis (Trautv.) Maxim. И A. sachalinensis Fr. Schmidt // Генетика. 2007. Т. 43. № 12. С. 1637–1646.

Яковлев И. А., Клейншмит Й. Генетическая дифференциация дуба черешчатого (Quercus robur L.) в европейской части России на основе RAPD-маркеров // Генетика. 2002. Т. 38, №2. С. 207–215.

Янбаев Р. Ю. Анализ лесовосстановительных процессов в дубравах Южного Урала с применением молекулярно-биологических методов исследований // автореф. … дисс. канд с. х. наук. Уфа. 2017. 19 с.

Alden J., Loopstra C. Genetic diversity and population structure of Picea glauca on an altitudinal gradient in interior Alaska // Canadian Journal of Forest Research 1987. Vol. 17. Р.1519–1526.

Elsik C.G., Minihan V.T., Hall S.E., Scarpa A.M., Williams C.G. Low-copy microsatellite markers for Pinus taeda L. // Genome. 2000. V. 43. P. 550–555.

Hui-yu Li, Jing Jing, Gui-frng Liu, Xu-jun Ma, Jing-xiang Dong, Shi-jie Lin Genetic variation and division of Pinus sylvestris provenances by ISSR markers // Journal of Forest Research. 2005. Vol. 16. N. 3. Р. 216–218.

Nei M. Genetic distance between populations // Amer. Natur. 1972. V. 106. P. 283–292.

Peakall R., Smouse P.E. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research // Molecular Ecology Notes. 2006. N. 6. P. 288-295.

Rajora O.P., DeVerno L., Mosseler A., Innes D.J. Genetic diversity and population structure of disjunct Newfoundland and central Ontario populations of eastern white pine (Pinus strobus) // Canadian Journal of Botany. 1998. Vol. 76. Р.500–508.

Ranger M., Nkongolo K. K., Michael P., Beckett P. Genetic Differentiation of Jack Pine (Pinus banksiana) and Red Pine (P. resinosa) Populations From Metal Contaminated Areas in Northern Ontari (Canada) Using ISSR Markers // Silvae Genetica. 2008. Vol. 57. N. 6. Р.333–340.

Rubio-Moraga A., Candel-Perez D., Lucas-Borja M.E., Tiscar P.A., Viñegla B., Linares J.C., Gómez-Gómez L., Ahrazem O. Genetic diversity of Pinus nigra Arn. populations in Southern Spain and Northern Morocco revealed by inter-simple sequence repeat profiles // Journal of Molecular Sciences. 2012. Vol. 13, No 5. Р. 5645–5658.

Sneath P. H. A., Sokal R. R. Numerical Taxonomy. The Principles and Practice of Numerical Classification. San Francisco: W. H. Freeman and Co., 1973. 549 p.

Soranzo N., Provan J., Powell W. Characterization of microsatellite loci in Pinus sylvestris L. // Mol Ecol. 1998. V. 7. P. 1260–1261.

Van Oosterhout C., Hutchinson W., Wills D., Shipley P. Microchecker: software for identifying and correcting genotyping errors in microsatellite data // Molecular Ecol. Resour. 2004. No. 4. P. 535–538. doi: 0.1111/j.1471-8286.2004.00684.x

Varsha A.P., Parasharami A., Thengane Shubhada R. Inter population genetic diversity analysis using ISSR markers in Pinus roxburghii (Sarg.) from Indian provenances // International Journal of Biodiversity and Conservation. 2012. Vol. 4, No 5. Р.219–227.

References in English

Ilinov А. А., Raevsky B. V. Comparative evaluation of the genetic diversity of natural populations and clonal seed orchards of Pinus sylvestris L. and Picea fennica (Regel) Kom. in Karelia. Russ. J. of Genetics: Applied Research. 2017. Vol. 7, no. 6. P. 607–616. doi: 10.17816/ecogen13455-67

Kozyrenko M. M., Artyukova E. V., Reunova G. D., Levina E. A., Zhuravlev Y. N. Genetic diversity and relationships among Siberian and Far Eastern larches inferred from RAPD Analysis. Russ. J. of Genetics. 2004. Vol. 40, no. 4. P. 401–409. doi: 10.1023/b:ruge.0000024978.25458.f7

Krivorotova T. N. Fenotipicheskaya i geneticheskaya

izmenchivost’ klonov plyusovykh derev’ev sosny obyknovennoi

v Srednem Povolzh’e [Phenotypic and genetic variability of plus trees clones of Scots pine in the Middle Volga region]: Summary of PhD (Cand. of Agr.) thesis. Joshkar-Ola, 2014. 22 p.

Levina E. A., Adrianova I. Y., Reunova G. D., Zhuravlev Y. N. Genetic variability and differentiation in the larch populations within the range of Larix olgensis A. Henry in Primorye. Russ. J. of Genetics. 2008. Vol. 44, no. 3. P. 320–325. doi: 10.1134/s1022795408030125

Lesosemennoe raionirovanie osnovnykh lesoobrazuyushchikh

porod v SSSR [Forest seed zoning of the main forest-forming species in the USSR]. Moscow: Les. prom-t’, 1982. 368 p.

Novikov P. S., Sheikina O. V. ISSR-analiz derev’ev sosny obyknovennoi (Pinus sylvestris) razlichnykh selektsionnykh

kategorii [ISSR-analysis of Pinus sylvestris pine trees of different breeding categories]. Nauch. zhurn. KubGAU [Scientific J. KubSAU]. 2012. No. 82(08). P. 1–13.

Semerikova S. A., Semerikov V. L. The diversity of chloroplast microsatellite loci in Siberian fir (Abies sibirica Ledeb.) and two Far East fir species A. nephrolepis (Trautv.) Maxim. and A. sachalinensis Fr. Schmidt. Russ. J. of Genetics. 2007. Vol. 43, no. 12. P. 1373–1381. doi: 10.1134/s102279540712006x

Yakovlev I. A., Kleinshmit J. Genetic differentiation of pedunculate oak Quercus robur L. in the European part of Russia based on RAPD markers. Russ. J. of Genetics. 2002. Vol. 38, no. 2. P. 148–155.

Yanbaev R. Y. Analiz lesovosstanovitel’nykh protsessov v dubravakh Yuzhnogo Urala s primeneniem molekulyarno-

biologicheskikh metodov issledovanii [Analysis of reforestation processes in the oak forests of the Southern Urals using molecular biological methods]: Summary of PhD (Cand. of Agrical.) thesis. Ufa, 2017. 19 p.

Alden J., Loopstra C. Genetic diversity and population structure of Picea glauca on an altitudinal gradient in interior Alaska. Can. J. Forest Res. 1987. Vol. 17. Р. 1519–1526. doi: 10.1139/x87-234

Elsik C. G., Minihan V. T., Hall S. E., Scarpa A. M., Williams C. G. Low-copy microsatellite markers for Pinus taeda L. Genome. 2000. Vol. 43. P. 550–555. doi: 10.1139/g00-002

Hui-Yu L., Jing J., Gui-Frng L., Xu-Jun M., Jing-Xiang D., Shi-Jie L. Genetic variation and division of Pinus sylvestris provenances by ISSR markers. J. Forest Res. 2005. Vol. 16, no. 3. Р. 216–218. doi: 10.1007/bf02856818

Nei M. Genetic distance between populations. Amer. Natur. 1972. Vol. 106. P. 283–292. doi: 10.1086/282771

Peakall R., Smouse P. E. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Mol. Ecol. Notes. 2006. Vol. 6, no. 1. P. 288–295. doi: 10.1111/j.1471-8286.2005.01155.x

Rajora O. P., DeVerno L., Mosseler A., Innes D. J. Genetic diversity and population structure of disjunct Newfoundland and central Ontario populations of eastern white pine (Pinus strobus). Can. J. Bot. 1998. Vol. 76, no. 3. Р. 500–508. doi: 10.1139/b98-021

Ranger M., Nkongolo K. K., Michael P., Beckett P. Genetic Differentiation of Jack Pine (Pinus banksiana) and Red Pine (P. resinosa) Populations From Metal Contaminated Areas in Northern Ontari (Canada) Using ISSR Markers. Silvae Genetica. 2008. Vol. 57, no. 6. Р. 333–340. doi: 10.1515/sg-2008-0049

Rubio-Moraga A., Candel-Perez D., Lucas-Borja M. E., Tiscar P. A., Viñegla B., Linares J. C., Gómez-Gómez L., Ahrazem O. Genetic diversity of Pinus nigra Arn. populations in Southern Spain and Northern Morocco revealed by inter-simple sequence repeat profiles. J. Mol. Sci. 2012. Vol. 13, no. 5. Р. 5645–5658. doi: 10.3390/ijms13055645

Sneath P. H. A., Sokal R. R. Numerical Taxonomy. The Principles and Practice of Numerical Classification. San Francisco: W. H. Freeman and Co., 1973. 549 p.

Soranzo N., Provan J., Powell W. Characterization of microsatellite loci in Pinus sylvestris L. Mol. Ecol. 1998. Vol. 7. P. 1260–1261.

Van Oosterhout C., Hutchinson W., Wills D., Shipley P. Microchecker: software for identifying and correcting genotyping errors in microsatellite data. Mol. Ecol. Resour. 2004. No. 4. P. 535–538. doi: 10.1111/j.1471-8286.2004.00684.x

Varsha A. P., Parasharami A., Thengane Shubhada R. Inter population genetic diversity analysis using ISSR markers in Pinus roxburghii (Sarg.) from Indian provenances. Int. J. Biodivers. Conserv. 2012. Vol. 4, no. 5. Р. 219–227. doi: 10.5897/ijbc11.23




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb840

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2018