Генетическая оценка Juniperus communis var. oblonga hort. ex Loudon. в кавказском регионе России, основанная на nSSR-маркерах

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Десять популяций кавказского можжевельника J. communis var. оblonga были проанализированы с помощью семи ядерных микросателлитных локусов (nSSR), чтобы сделать выводы о путях миграции и генетических связях с популяциями северной части ареала. Эти новые данные были объединены с ранее полученными из основного евроазиатского ареала. Результаты анализа nSSR подтверждают данные по структуре хпДНК J. communis var. оblonga о существовании глубокого расхождения между популяциями восточной части Большого Кавказа и популяциями основного ареала, что, вероятно, связано с длительной изоляцией можжевельника в этой части Кавказа. В то же время результаты свидетельствуют о существовании у можжевельника генного потока из основного ареала в сторону Западного Кавказа, который был интенсивнее с семенами. Установившиеся в межледниковые периоды маршруты миграций перелетных птиц способствовали расселению семян на большие расстояния и контактам можжевельника основной части ареала с можжевельником западной части Кавказа, что отразилось на структуре изменчивости ядерной ДНК.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. В. Хантемирова

Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: hantemirova@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург, 620144

Список литературы

  1. Petit R.J., Aguinagalde I., de Beaulieu J.L. et al. Glacial refugia: Hotspots but not melting pots of genetic diversity // Science. 2003. V. 300. P. 1563–1565. doi: 10.1126/science.1083264
  2. Tribsch A., Stuessy T. Evolution and phylogeography of arctic and alpine plants in Europe: Introduction // Taxon. 2003. V. 52. P. 415–416. doi: 10.2307/3647443
  3. Tarasov P.E., Volkova V.S., Webb T. et al. Last glacial maximum biomes reconstructed from pollen and plant macrofossil data from northern Eurasia // J. Biogeogr. 2000. V. 27. P. 609–620. doi: 10.1046/j.1365-2699.2000.00429.x
  4. Maliouchenko O., Palme A.E., Buonamici A. et al. Comparative phylogeography of two European birch species, Betula pendula and B. pubescens, with high level of haplotype sharing // J. Biogeogr. 2007. V. 34. P. 1601–1610. doi: 10.1111/j.1365-2699.2007.01729.x
  5. Palme A.E., Su Q., Rautenberg A. et al. Postglacial recolonization and cpDNA variation of silver birch, Betula pendula // Mol. Ecol. 2003. V. 12. P. 201–212.
  6. Semerikov V.L., Semerikova S.A., Polezhaeva M.A. et al. Southern montane populations did not contribute to the recolonization of West Siberian Plain by Siberian larch (Larix sibirica): A range-wide analysis of cytoplasmic markers // Mol. Ecol. 2013. V. 22. P. 4958–4971.
  7. Polezhaeva M.A., Lascoux M., Semerikov V.L. Cytoplasmic DNA variation and biogeography of Larix Mill. in Northeast Asia // Mol. Ecol. 2010. V. 19. P. 1239–1252.
  8. Prost S., Guralnick R.P., Waltari E. et al. Losing ground: Past history and future fate of Arctic small mammals in a changing climate // Glob. Change Biol. 2013. V. 19. P. 1854–1864.
  9. Bruxaux J., Zhao W., Hall D. et al. Scots pine – panmixia and the elusive signal of genetic adaptation // New Phytol. 2024. В печати. https://doi.org/10.1111/nph.19563
  10. Mao K., Hao G., Liu J. et al. Diversification and biogeography of Juniperus (Cupressaceae): Variable diversification rates and multiple intercontinental dispersals // New Phytol. 2010. V. 188. P. 254–272.
  11. Hantemirova E.V., Heinze B., Knyazeva S.G. et al. A new Eurasian phylogeographical paradigm? Limited contribution of southern populations of the recolonization of high latitude populations in Juniperus communis L. (Cupressaceae) // J. Biogeogr. 2017. V. 44. I. 2. P. 271–282. doi: 10.1111/jbi. 12867.
  12. Willis K.J., Van Andel T.H. Trees or not trees? The environments of central and eastern Europe during the Last Glaciation // Quaternary Sci. Rev. 2004. V. 23. P. 2269–2287.
  13. Князева С.Г., Хантемирова Е.В. Cравнительный анализ генетической и морфолого-анатомической изменчивости можжевельника обыкновенного (Juniperus communis L.) // Генетика. 2020. Т. 56. № 1. С. 55–66.
  14. Галушко А.И. Флора Северного Кавказа. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. ун-та, 1978. 318 с.
  15. Джанаева В.М. Определитель семейства можжевеловых. Фрунзе: Илим, 1969. 93 с.
  16. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб: Мир и семья, 1995. 990 с.
  17. Имханицкая Н.Н. Критическая заметка о кавказских видах секции Juniperus рода Juniperus L. (Cupressaceae) // Новости систематики высших растений. Л.: Наука, 1990. Т. 27. С. 5–16.
  18. Farjon A. World Checklist and Bibliography of Conifers. England: The Royal Bot. Gardens, 2001. 309 p.
  19. 19. Adams R.P. Systematics of Juniperus section Juniperus based on leaf essential oils and RAPD DNA fingerprinting // Biochem. Syst. Ecol. 2000. V. 28. P. 515–528.
  20. 20. Adams R.P., Demeke T. Systematic relationships in Juniperus based on random amplified polymorphic DNAs (RAPDs) // Taxon. 1993. V. 42. P. 553–572.
  21. Adams R.P., Hsieh C., Murata J., Pandey R.N. Systematics of Juniperus from eastern Asia based on Random Amplified Polymorphic DNAs (RAPDs) // Biochem. Syst. Ecol. 2002. V. 30. P. 231–241.
  22. Adams R.P., Pandey R.N. Analysis of Juniperus communis and its varieties based on DNA fingerprinting // Biochem. Syst. Ecol. 2003. V. 31. P. 1271–1278.
  23. Adams R.P., Murata J., Takahashi H., Schwarzbach A.E. Taxonomy and evolution of Juniperus communis: Insight from DNA sequencing and SNPs // Phytologia. 2011. V. 93. I. 2. P. 185–196.
  24. Хантемирова Е.В., Беркутенко А.Н., Семериков В.Л. Систематика и геногеография Juniperus communis L. по данным изоферментного анализа // Генетика. 2012. Т. 48. № 9. С. 1077–1084.
  25. Хантемирова Е.В., Бессонова В.А. Генетическое разнообразие можжевельника обыкновенного (Juniperus communis L.) в Евразии и на Аляске по данным анализа ядерных микросателлитов // Генетика. 2023. Т. 59. № 3. С. 316–326.
  26. Devey M.E., Bell J.S., Smith D.N. et al. A genetic linkage map for Pinus radiata based on RFLP, RAPD and microsatellite markers // Theor. Appl. Genet. 1996. V. 92. P. 673–679.
  27. Michalczyk I.M., Sebastiani I.F., Buonamici A. et al. Characterization of highly polymorphic nuclear microsatellite loci in Juniperus communis L. // Mol. Ecol. Notes. 2006. V. 6. P. 346–348. doi.org/10.1111/j.1471-8286.2005.01227.x
  28. Rumeu B., Sosa P.A., Nogales M., Gonzalez-Perez M.A. Development and characterization of 13 SSR markers for an endangered insular juniper (Juniperus cedrus Webb & Berth.) // Conserv. Genet. Resources. 2013. V. 5. P. 457–459. doi: 10.1007/ s12686-012-9827-y
  29. 29. Pritchard J.K., Stephens M., Donnelly P. Inference of population structure using multilocus genotype data // Genetics. 2000. V. 155. P. 945–959. doi: 10.1093/genetics/155.2.945
  30. Nei M. Genetic distance between populations // Am. Nat. 1972. V. 106. P. 283–292. http://dx.doi.org/10.1086/282771
  31. Семериков Н.В., Петрова И.В. Демографическая история сосны обыкновенной в плейстоцене в Северной Евразии и Кавказском регионе на основе анализа ядерных микросателлитных локусов // Сиб. экол. журн. 2023. Т. 5. С. 573–590.
  32. Grigoryeva O., Krivonogov D., Balakirev A. et al. Phylogeography of the forest dormouse Dryomys nitedula (Gliridae, Rodentia) in Russian Plain and the Caucasus // Folia Zool. 2015. V. 64. № 4. P. 361–364.
  33. Semerikov N.V., Petrova I.V., Sannikov S.N. et al. Cytoplasmic DNA variation does not support a recent contribution of Pinus sylvestris L. from the Caucasus to the main range // Tree Genet. Genomes. 2020. V. 16. P. 59. https://doi.org/10.1007/s11295-020-01458-8
  34. Hampe A., Arroyo J., Jordano P., Petit R.J. Rangewide phylogeography of a bird-dispersed Eurasian shrub: Contrasting Mediterranean and temperate glacial refugia // Mol. Ecol. 2003. V. 12. P. 3415–3426.
  35. Ekhvaia J., Simeone M.K., Silakadze N., Abdaladze O. Morphological diversity and phylogeography of the Georgian durmast oak (Q. petraea subsp. iberica) and related Caucasian oak species in Georgia (South aucasus) // Tree Genet. Genomes. 2018. V. 14. P. 17.
  36. Petrova I.V., Sannikov S.N., Tembotova F.I. et al. Genogeography of Pinus sylvestris L. populations in the Greater Caucasus and Crimea // Russ. J. Ecol. 2017. V. 48. P. 524–531. https://doi.org/10.1134/s106741361706008x
  37. Roy M., Pozzi A.C., Gareil R. et al. Alder and the Golden Fleece: High diversity of Frankia and ectomycorrhizal fungi revealed from Alnus glutinosa subsp. barbata roots close to a Tertiary and glacial refugium // PeerJ. 2017. V. 18. https://doi.org/10.7717/peerj.3479
  38. Michev T.M., Profirov L.A., Karaivanov N.P., Michev B.T. Migration of soaring birds over Bulgaria // Acta Zool. Bulg. 2012. V. 64. I. 1. P. 33–41.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Распределение генотипов и ординация популяций на основе полиморфизма nSSR в 35 популяциях J. communis. а – диаграмма распределения генотипов в соответствии с кластеризацией в STRUCTURE (К = 2 и К = 3); б – оценка оптимального количества кластеров (К) на основе дельта К; в – анализ главных координат (PCoA) J. communis на основе парных значений D. Цвета соответствуют генетическим кластерам согласно STRUCTURE (К = 3). Кружок – J. communis var. saxatilis, квадрат – var. communis, звезда – var. depressa, многоугольник – var. oblonga. Номера популяций соответствуют табл. 1.

Скачать (383KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Карта района исследований с указанием мест отбора проб в 12 популяциях J. communis, распределение генотипов и ординация популяций на основе полиморфизма nSSR. а – карта расположения популяций J. communis с диаграммами распределения кластеров в STRUCTURE (К = 3). Каждая популяция обозначена кружком, разделенным на сегменты пропорционально принадлежности количества ее особей к данному кластеру. Римскими цифрами обозначены группы, выделенные с помощью SAMOVA; б – диаграмма распределения генотипов в соответствии с кластеризацией в STRUCTURE (К = 3); в – анализ главных координат (PCoA) на основе парных значений DST. Цвета кружков соответствуют генетическим группам согласно STRUCTURE (К = 3).

Скачать (823KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Байесовское дерево, основанное на гаплотипах хпДНК J. communis с J. rigida в качестве внешней группы.

Скачать (141KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024