Цитогеография полиплоидного комплекса Bassia prostrata s. l. (Chenopodiaceae) по данным анализа размера генома и PCR-RFLP хпДНК

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом проточной цитометрии (FCM) исследована цитогеография полиплоидного комплекса Bassia prostrata s. l. на материале из 39 природных популяций в Армении, Казахстане и России. На основе определения содержания ДНК в ядрах (2C-value) выявлено три цитотипа: диплоидный (2n = 18), тетраплоидный (2n = 36) и гексаплоидный (2n = 54). Верификация уровня плоидности, установленной по содержанию ДНК, проведена параллельным прямым подсчетом числа хромосом. Большинство изученных популяций представлены единственным цитотипом, в трех популяциях отмечена смешанная плоидность, когда наряду с диплоидами встречаются тетраплоиды или гексаплоиды. Выявлена генетическая обособленность хлоропластной ДНК диплоидного и полиплоидных цитотипов. Показаны предположительные варианты эволюционной связи цитотипов по спектрам рестрикции хпДНК.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. В. Панкова

Центральный сибирский ботанический сад Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: ankova_tv@mail.ru
Россия, Новосибирск, 630090

М. Н. Ломоносова

Центральный сибирский ботанический сад Сибирского отделения Российской академии наук

Email: ankova_tv@mail.ru
Россия, Новосибирск, 630090

О. В. Ваулин

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: ankova_tv@mail.ru
Россия, Новосибирск, 630090

А. Ю. Королюк

Центральный сибирский ботанический сад Сибирского отделения Российской академии наук

Email: ankova_tv@mail.ru
Россия, Новосибирск, 630090

E. А. Королюк

Центральный сибирский ботанический сад Сибирского отделения Российской академии наук

Email: ankova_tv@mail.ru
Россия, Новосибирск, 630090

Д. Н. Шауло

Центральный сибирский ботанический сад Сибирского отделения Российской академии наук

Email: ankova_tv@mail.ru
Россия, Новосибирск, 630090

Б. Осмонали

Институт ботаники и фитоинтродукции

Email: ankova_tv@mail.ru
Казахстан, Алматы, 050040

Список литературы

  1. Otto S.P. The evolutionary consequences of polyploidy // Cell. 2007. V. 131. I. 3. Р. 452–462. https://doi.org/10.1016/j.cell.2007.10.022
  2. Soltis D.E., Soltis P.S., Schemske D.W. et al. Autopolyploidy in angiosperms: Have we grossly underestimated the number of species? // Taxon. 2007. V. 56. I. 1. Р. 13–30.
  3. Jiao Y., Wickett N.J., Ayyampalayam S. et al. Ancestral polyploidy in seed plants and angiosperms // Nature. 2011. V. 473. Р. 97–100. https://doi.org/10.1038/nature09916
  4. Löve A. Taxonomical evaluation of polyploids // Caryologia. 1951. V. 3. I.3. Р. 263–284. https://doi.org/10.1080/00087114.1951.10797163
  5. Lewis W.H. Cytocatalytic evolution in plants // Bot. Rev. 1967. V. 33 I. 2. Р. 105–115.
  6. Grant V. Plant Speciation. N. Y.: Columbia Univ. Press, 1971. 432 p.
  7. Шнеер В.С., Пунина Е.О., Родионов А.В. Внутривидовые различия в плоидности у покрытосеменных и их таксономическая интерпретация // Бот. жур. 2018. № 5. С. 555–585. https://doi.org/10.1134/S0006813618050010
  8. Бегучев П.П. Материалы к изучению ареала Kochia prostrata (L.) Schrad // Изень – Kochia prostrata (L.) Schrad.Ташкент: Фан, 1971. С. 10–16.
  9. Moquin-Tandon C.H.B.A. Chenopodearum monographica enumeratio. Parisiis: P.-J. Loss., 1840. P. 182. https://doi.org/10.5962/bhl.title.15484
  10. Bongard C., Meyer A. K. prostrata var. villosissima Bong. et C.A. Mey // Verz. Saisang-nor Pfl. St. Petersbourg: Mem. Acad. Sci., 1841. 67 p.
  11. Ильин М. Camphorosmeae Moq. // Флора СССР. Т. 6. M.:Л.: Изд-во Акад. наук, 1936. С. 116–134.
  12. Zhu G., Mosyakin S.L., Clemants S.E. Chenopodiaceae Vent. // Flora of China. V. 5. Beijing-St. Louis: Sci. Press, Missouri Botan. Garden Press, 2003. Р. 351–414.
  13. Пратов У. Вопросы внутривидовой систематики Kochia prostrata (L.) Schrad. // Изень. Ташкент: Фан, 1971. С. 3–5.
  14. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб.: Мир и семья, 1995. 990 с.
  15. Сергиевская Л.П. Kochia Roth Кохия // Флора Западной Сибири. 1964. Т. 12. Ч. 2. Томск: Изд-во Томского у-та, С. 3260–3261.
  16. Kadereit G., Freitag H. Molecular phylogeny of Camphorosmeae (Camphorosmoideae, Chenopodiaceae): Implications for biogeography, evolution of C4-photosynthesis and taxonomy // Taxon. 2011. V. 60. I. 1. P. 51–78. https://doi.org/10.1002/tax.601006open_in_new
  17. Ломоносова М.Н., Красников А.А. Числа хромосом некоторых представителей семейства Chenopodiaceae // Бот. жур. 1993. Т. 78. № 3. С. 158–159.
  18. Lomonosova M.N. Contribution to chromosome study in some vascular plants from Russia: Chenopodiaceae, Amaranthaceae, Brassicaceae // Bot. Pacifica. 2018. V. 7. № 2. Р. 151–156. https://doi.org/10.17581/bp.2018.07201
  19. Lomonosova M.N., An’kova T.V., Voronkova M.S. et al. Ploidy level in the representatives of Chenopodiaceae from North Asia as revealed by genome size and chromosome numbers // Turczaninowia. 2020. V. 23. № 1. Р. 24–31. https://doi.org/10.258/turczaninowia23.1.3
  20. Степанов Н.В. Хромосомные числа некоторых таксонов высших растений флоры Красноярского края // Бот. жур. 1994. Т. 79. № 2. С. 135–139.
  21. Hanelt P. IOPB chromosome number reports XLII // Taxon. 1973. V. 22. I. 5–6. P. 647–654.
  22. Захарьева О.И., Сосков Ю.В. Хромосомные числа некоторых пустынных кормовых растений // Бюлл. ВИР. 1981. Вып. 108. С. 57–60.
  23. Ghaffari S.M., Balaei Z., Chatrenoor T., Akhani H. Cytology of SW Asian Chenopodiaceae: New data from Iran and a review of previous records and correlations with life forms and C4 photosynthesis // Plant Syst. Evol. 2015. V. 301. P. 501–521. https://doi.org/10.1007/s00606-014-1109-6
  24. Lomonosova M.N., Shaulo D.N., An’kova T.V. et al. IAPT/IOPB chromosome data // Taxon. 2014. V. 63. I. 6. P. E.16–E18. https://doi.org/10.12705/636.37
  25. Khatoon S. Polyploidy in the flora of Pakistan: An analytical study. PhD. Thesis. Karachi: Univ. Karachi, 1991.
  26. Šmarda P., Knápek O., Březinová A. et al. Genome sizes and genomic guanine+cytosine (GC) contents of the Czech vascular flora with new estimates for 1700 species // Preslia. 2019. V. 91. P. 117–142. https://doi.org/10.23855/preslia.2019.117
  27. Смирнов Ю.А. Ускоренный метод исследования соматических хромосом плодовых // Цитология. 1968. Т. 10. № 12. С. 1601–1602.
  28. Pfosser M., Amon A., Lelley T., Heberle-Bors E. Evaluation of sensitivity of flow cytometry in detecting aneuploidy in wheat using disomic and ditelosomic wheat-rye addition lines // Cytometry. 1995. V. 21. I. 4. P. 387–393. https://doi.org/10.1002/cyto.990210412
  29. Doležel J., Greilhuber J., Lucretti S. et al. Plant genome size estimation by flow cytometry: Inter-laboratory comparision // Ann. Botany. 1998. V. 82. Supp. A. P. 17–26. https://doi.org/10.1006/anbo.1998.0730
  30. Doležel J., Bartoš J. Plant DNA flow cytometry and estimation of nuclear genome size // Ann. of Botany. 2005. V. 95. I. 1. P. 99–110. https://doi.org/10.1093/aob/mci005
  31. Doležel J., Sgorbati S., Lucretti S. Comparison of three DNA fluorochromes for flow cytometric estimation of nuclear DNA content in plants // Physiol. Plantarum. 1992. V. 85. P. 625–631.
  32. Obermayer R., Leitch I.J., Hanson L., Bennett M.D. Nuclear DNA C-values in 30 species double the familial representation in pteridophytes // Ann. Botany. 2002. V. 90. P. 209–217. https://doi.org/10.1093/aob/mcf167
  33. Greilhuber J., Dolezel J., Lysàk M., Bennett M.D. The origin, evolution, and proposed stabilisation of the terms “genome size” and, C-value` to describe nuclear DNA contents // Ann. Botany. 2005. V. 95. P. 255–260. https://doi.org/10.1093/aob/mci019
  34. Kosterin O.E., Bogdanova V.S. Relationship of wild and cultivated forms of Pisum L. as inferred from an analysis of three markers, of plastid, mitochondrial and nuclear genomes // Genet. Res. Crop Evol. 2008. V. 55. P. 735–755. https://doi.org/10.1007/s10722-007-9281-y
  35. San Millán R.M., Martínez-Ballesteros I., Rementeria A. et al. Online exercise for the design and simulation of PCR and PCR-RFLP experiments // BMC Res. Notes. 2013. V. 6. https://doi.org/10.1186/1756-0500-6-513
  36. Рубцов М.И., Сагимбаев Р.Р., Шаханов Е.Ш. и др. Естественные полиплоиды изеня и терескена серого как исходный материал для селекции // Докл. ВАСХНИЛ. 1989. № 4. С. 15–17.
  37. Бутник А.А. Анатомические особенности строения листа различноопушенных форм Kochia prostrata (L.) Schrad. // Материалы по физиологии и экологии растений Средней Азии. Ташкент, 1966. С. 59–69.
  38. Шаханов Е.Ш. Полиплоидия и отдаленная гибридизация аридных кормовых культур: Автореф. дис. … докт. биол. наук. М: МСХА им. Тимирязева, 1991. 32 с.
  39. Hao G.Y., Lucero M.E., Sanderson S.C. et al. Polyploidy enhances the occupation of heterogeneous environments through hydraulic related trade-offs in Atriplex canescens (Chenopodiaceae) // New Phytol. 2013. V. 197. I. 3. Р. 970–978. https://doi.org/10.1111/nph.12051
  40. Levin D.A. The timetable for allopolyploidy in flowering plants // Ann. Botany. 2013. V. 112. Р. 1201–1208. https://doi.org/10.1093/aob/mct19 4
  41. Čentner M., Kúr P., Kolár F., Suda J. Climatic conditions and human activitis shape diploid-tetraploid coexistance of different spatial scales in the common weed Tripleurospermum inodorum (Asteraceae) // J. Biogeography. 2019. V. 46. Р. 1355–1366. https://doi.org/10.1111/jbi.13629
  42. Дзюбенко Н.И., Сосков Ю.Д. Генетические ресурсы кохии простертой – Kochia prostrata (L.) Schrad. СПб:ВИР, 2014. 336 с.
  43. Лиджиева Н.Ц., Джалсанова С.С. Цитогенетическое изучение Kochia prostrata (L.) Schrad. // XI съезд Русс. бот. общества. 2003. Т. 1. С. 306–307.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Гистограммы интенсивности флуоресценции образцов B. prostratа разной плоидности. По оси абсцисс – значения относительной флуоресценции; по оси ординат – число ядер. 1, 2, – пики флуоресценции Bassia prostratea, Pt – пик флуоресценции стандарта Petroselinum crispum (2C = 4.50 пг), PS – пик флуоресценции стандарта Pisum sativum (2C = 9.09 пг); а – популяция № 7 (2x); б – популяция № 17 (4x); в – популяция № 38 (6x); г – популяция №26-смешанная (6x); д – популяция № 26-смешанная (2x); е – популяция № 34-смешанная (4x) . Индекс – соотношение значений размера генома (2С) образца и стандарта.

Скачать (57KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Средние значения размера генома (GS, 2C) для изученных популяций B. prostrata. Неокрашенные отрезки соответствуют смешанным популяциям, номера популяций соответствуют табл. 1.

Скачать (2KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Box-plot размера генома трех цитотипов B. prostratа (по Kruskal–Wallis). Границы прямоугольника определяют 1 и 3 квартили (25-й и 75-й процентили), горизонтальный отрезок внутри прямоугольника – медиана, вертикальный отрезок соответствует минимальному и максимальному значению.

Скачать (1KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Электрофореграммы рестрикции участков хлоропластной ДНК для образцов Bassia prostrata s. l. различной плоидности. 2х – диплоиды (популяция 14), 4x – тетраплоиды (популяция 18), 6x – гексаплоиды (популяция 38). Дорожка справа – маркер молекулярных масс 100 пн + 1.5 + 3 тпн.

Скачать (35KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Варианты эволюционной связи плоидности и спектров рестрикции участков хпДНК.

Скачать (6KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Географическое распространение цитотипов B. prostrata по данным размера генома. Серые значки – наши данные, белые – по литературным источникам; уровень плоидности: круг – 2x, треугольник – 4x, ромб – 6x, звезда – миксоплоидная популяция.

Скачать (36KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024