Статьи 2024 г.
ул. 8 Марта, 202, Екатеринбург, 620144 Российская Федерация
2 Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620062 Российская Федерация
E-mail: so.medvedeva@gmail.com, Botgarden.olga@gmail.com, Filorch@mail.ru, ateptina@gmail.com
Реферат
УДК 575.85
Медведева С. О.1, Черепанова О. Е.1, Филиппов Е. Г.1, Тептина А. Ю.2 Использование проточной цитометрии и микросателлитного анализа для определения плоидности некоторых образцов Betula L. // Сибирский лесной журнал. 2024. № 6. С. 44–51.
DOI: 10.15372/SJFS20240606
EDN: …
© Медведева С. О., Черепанова О. Е., Филиппов Е. Г., Тептина А. Ю., 2024
Betula nana L. (береза карликовая) – циркумполярный низкий кустарник распространённый в северном полушарии. Ранее были высказаны предположения о её гибридизации с симпатическим видом – березой пушистой Betula pubescens Ehrh., с образованием триплоидных гибридов в северных районах Западной Евразии. Данные о наличии и интенсивности гибридизации этих видов на территории России немногочисленны и требуют дополнительного изучения и верификации. Цель данного исследования заключалась в изучении уровня плоидности некоторых образцов Betula L., произрастающих в горной тундре в алтайском горном массиве для выявления триплоидных гибридных форм. В работе использован метод проточной цитометрии в сочетании с анализом ядерных микросателлитных локусов. Среднее содержание ДНК у исследованных образцов B. nana и B. pendula составило 2С = 0.966 пг и 2С = 0.974 пг соответственно, подтверждая их диплоидный геном, при этом значение этого показателя у предполагаемого гибридного образца отличалось в 1.46 раз и составило 2С = 1.413 пг, что свидетельствует о его вероятном триплоидном геноме. Анализ ядерных микросателлитных локусов позволил верифицировать данные, полученные методом проточной цитометрии. Показано, что ядерные локусы L3.1, L7.3, L1.10, L5.4 в наибольшей степени подходят для выявления триплоидных гибридных образцов берез. Выполненная работа подтверждает существование гибридов B. nana и B. pubescens в популяциях карликовых берез. Для их поиска эффективно использование метода проточной цитометрии в сочетании с микросателлитным анализом.
Текст статьи
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)
Агапова Н. Д., Архарова К. Б., Вахтина Л. И., Земскова Е. А., Тарвис Л. В. Числа хромосом цветковых растений флоры СССР: семейства Aceraceae – Menyanthaceae. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1990. 233 с. [Agapova N. D., Arkharova K. B., Vakhtina L. I., Zemskova E. A., Tarvis L. V. Chisla khromosom tsvetkovykh rasteniy flory SSSR: semeystva Aceraceae – Menyanthaceae (Chromosome numbers of flowering plants of the USSR flora: hybrid Aceraceae - Menyanthaceae). Leningrad: Nauka. Leningr. otd-nie (Science. Leningrad Br.), 1990. 233 p. (in Russian)].
Князев М. С., Третьякова А. С., Подгаевская Е. Н., Золотарёва Н. В., Куликов П. В. Конспект флоры Свердловской области. Ч. III: двудольные растения (Aristolochiaceae – Monotropaceae) // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2018. Т. 12. № 2. С. 4–95 [Knyazev M. S., Tret’akova A. S., Podgaevskaya E. N., Zolotareva N. V., Kulikov P. V. Konspekt flory Sverdlovskoy oblasti. Ch. III: dvudol’nye rasteniya (Aristolochiaceae – Monotropaceae) (Annotated checklist of the flora of Sverdlovsk region. Part III: dicotyledonous plants (Aristolochiaceae – Monotropaceae) // Fitoraznoobrazie Vostochnoy Evropy (Phytodiversity of Easter Europe). 2018. V. 12. N. 2. P. 4–95 (in Russian with English abstract)].
Маслов А. А., Баранов О. Ю., Сирин А. А. Идентификация видов берез в заболоченных лесах центра Русской равнины по результатам молекулярно-генетического анализа // Лесоведение. 2019. № 3. C. 177–187 [Maslov A. А., Baranov O. Ю., Sirin A. А. Identifikatsiya vidov berez v zabolochennykh lesakh tsentra Russkoy ravniny po rezul’tatam molekulyarno-geneticheskogo analiza (Identification of birch species in the swampy forests of the center of the Russian Plain based on the results of molecular genetic analysis) // Lesovedenie (For. Sci.). 2019. N. 3. P. 177–187 (in Russian with English abstract)].
Медведева С. О., Черепанова О. Е. Таксономические вопросы рода Betula // Сиб. лесн. журн. 2023. № 2. C. 65–75 [Medvedeva S. O., Cherepanova O. E. Taksonomicheskie voprosy roda Betula (Taxonomic issues of the genus Betula) // Sib. lesn. zhurn. (Sib. J. For. Sci.). 2023. N. 2. P. 65–75 (in Russian with English abstract and references)].
Медведева С. О., Черепанова О. Е., Филиппов Е. Г., Копориков А. Р. Использование ITS маркеров для определения видовой принадлежности берез секции Apterocaryon // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2023. Т. 22. № 2. С. 187–190 [Medvedeva S. O., Cherepanova O. E., Filippov E. G., Koporikov A. R. Ispol’zovanie ITS markerov dlya opredeleniya vidovoy prinadlezhnosti berez sektsii Apterocaryon (Use of ITS markers to determine the species identity of birches of the Apterocaryon section) // Problemy botaniki Yuzhnoy Sibiri i Mongolii (Problems of Botany of Southern Siberia and Mongolia). 2023. V. 22. N. 2. P. 187–190 (in Russian with English abstract)].
Ревушкин А. С. Высокогорная Флора Алтая. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1988. 320 c. [Revushkin A. S. Vysokogornaya flora Altaya (Alpine flora of Altai). Tomsk: Izd-vo Tom. un-ta (Tomsk Univ. Publ.), 1988. 320 p. (in Russian)].
Цвелев Н. Н. Определитель сосудистых растений Северо-Западной России (Ленинградская, Псковская и Новгородская области). СПб.: СПХФА, 2000. 782 с. [Tsvelev N. N. Opredelitel’ sosudistykh rasteniy Severo-Zapadnoy Rossii (Leningradskaya, Pskovskaya i Novgorodskaya oblasti) (Key to vascular plants of North-Western Russia (Leningrad, Pskov and Novgorod Oblast). St. Petersburg: SPKHFA (St. Petersburg St. Chem.-Pharm. Acad.), 2000. 782 p. (in Russian)].
Чхобадзе А. Б., Филиппов Д. А., Левашов А. Н. Сосудистые растения Вологодской части Андомской возвышенности // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2014. T. 8. № 1. C. 20–42 [Chkhobadze A. B., Filippov D. A., Levashov A. N. Sosudistye rasteniya Vologodskoy chasti Andomskoy vozvyshennosti (Vascular plants of the Vologda part of the Andoma Upland) // Fitoraznoobrazie Vostochnoy Evropy (Phytodiversity of the Eastern Europe). 2014. V. 8. N. 1. P. 20–42 (in Russian with English abstract)].
Anamthawat-Jónsson K., Thórsson T., Temsch E. M., Greilhuber J. Icelandic birch polyploids – the case of a perfect fit in genome size // J. Bot. 2010. V. 2. Article 347254. 9 p.
Ashburner K., McAllister H. A. The genus Betula: A taxonomic revision of birches. London: Royal Bot. Gardens, Kew, 2013. 432 p.
Cherepanova O., Medvedeva S., Filippov E., Skaptsov M., Ivchenko T., Teptina A. Biodiversity evolution of a shrub Betula nana L. populations in the Urals // Int. J. For. Res. 2024. V. 2024. Iss. 1. Article 2644583. 14 p.
Doležel J., Greilhuber J., Suda J. Estimation of nuclear DNA content in plants using flow cytometry // Nat. Protoc. 2007. V. 2. Iss. 9. P. 2233–2244.
Doyle J. J., Doyle J. L. Isolation of plant DNA from fresh tissue // Focus. 1990. V. 12. N. 1. P. 13–15.
Ellstrand N. C., Whitkus R., Rieseberg L. H. Distribution of spontaneous plant hybrids // PNAS. 1996. V. 93. Iss. 10. P. 5090–5093.
Furlow J. The genera of Betulaceae in the southeastern United States // J. Arnold Arboret. 1990. V. 71. N. 1. P. 1–67.
Galbraith D. W., Lambert G. M., Macas J., Dolezel J. Analysis of nuclear DNA content and ploidy in higher plants // Current Protocols in Cytometry. 1997. V. 2. Iss. 1. Chapter 7 (1). Unit 7.6. Article cy0706s02.
Hampe A., Petit R. J. Conserving biodiversity under climate change: the rear edge matters // Ecol. Lett. 2005. V. 8. Iss. 5. P. 461–467.
Jadwiszczak K., Banaszek A., Jabłonska E., Sozinov O. V. Chloroplast DNA variation of Betula humilis Schrk. in Poland and Belarus // Tree Genet. Genom. 2012. V. 8. Iss. 5. P. 1017–1030.
Karlsdóttir L., Hallsdóttir M., Thorsson A., Anamthawat-Jonsson K. Early Holocene hybridisation between Betula pubescens and B. nana in relation to birch vegetation in Southwest Iceland // Rev. Palaeobot. Palynol. 2012. V. 181 (G 3). P. 1–10.
Koropachinskiy I. Yu. North Asian woody plants. In 2 vol. Novosibirsk: GEO Acad. Publ., 2015. V. 1, Taxaceae – Rosaceae, 527 p.; V 2, Fabaceae – Asteraceae, 391 p.
Kulju K. K. M., Pekkinen M., Varvio S. Twenty-three microsatellite primer pairs for Betula pendula (Betulaceae) // Molecul. Ecol. Notes. 2004. V. 4. Iss. 3. P. 471–473.
Palmé A. E., Su Q., Palsson S., Lascoux M. Extensive sharing of chloroplast haplotypes among European birches indicates hybridization among Betula pendula, B. pubescens and B. nana // Molecul. Ecol. 2004. V. 13. Iss. 1. P. 167–178.
Peñalba J., Runemark A., Meier J., Singh P., Wogan G., Sánchez-Guillén R., Mallet J., Rometsch, S., Menon M., Seehausen O., Kulmuni J., Pereira R. The role of hybridization in species formation and persistence // Cold Spring Harbor Perspectives in Biol. 2024. V. 16. Iss. 3. Article a041445. 24 p.
Pfosser М., Amon A., Lelle, Т., 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. Iss. 4. P. 387–393.
Schley R. J., Twyford A. D, Pennington R. T. Hybridization: a ‘double-edged sword’ for Neotropical plant diversity // Bot. J. Linnean Soc. 2022. V. 199. Iss. 1. P. 331–356.
Temsch E. M., Greilhuber J., Krisai R. Genome size in liverworts // Preslia. 2010. V. 82. P. 63–80.
Thorsson Æ. Th., Palsson S., Sigurgeirsson A., Anamthawat-Jonsson K. Morphological variation among Betula nana (diploid), B. pubescens (tetraploid) and their triploid hybrids in Iceland // Ann. Bot. 2007. V. 99. Iss. 6. P. 1183–1193.
Truong C., Palmé A. E., Felber F., Naciri-Graven Y. Isolation and characterization of microsatellite markers in the tetraploid birch, Betula pubescens ssp. tortuosa // Molecul. Ecol. Notes. 2005. V. 5. Iss. 1. P. 96–98.
Wang N., McAllister H. A., Bartlett P. R., Buggs R. J. A. Molecular phylogeny and genome size evolution of the genus Betula (Betulaceae) // Ann. Bot. 2016. V. 117. Iss. 6. P. 1023–1
