CC BY
32
УДК 575.174.015.3:582.475.2
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ (LARIX SIBIRICA LEDEB.) В СРЕДНЕЙ СИБИРИ
Н.В. Орешкова
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок, д. 50, стр. 28; e-mail: [email protected]
На основе анализа 22 генов, кодирующих аллозимное разнообразие 13 ферментов, получены данные о генетическом разнообразии лиственницы сибирской в Средней Сибири. Установлено, что 31,82 % включенных в исследование структурных генов являются полиморфными, а каждое дерево в среднем гетерозиготно по 9,1 % генов. Использование F-статистик Райта показало, что инбридинг особи относительно популяции (Fis) составляет в среднем 1,7 %, относительно вида (Fit) 5,4 %. Более 96 % выявленной у лиственницы сибирской изменчивости реализуется внутри популяций и только около 4 % (Fst = 0,038) распределяется между популяциями. Генетическое расстояние D между проанализированными популяциями варьирует от 0,001 до 0,009, составляя в среднем 0,005.
Ключевые слова лиственница сибирская, природная популяция, аллозимы, генетическое разнообразие и дифференциация
Genetic diversity of Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) in Middle Siberia was inferred from data on 22 genes determining allozyme diversity of 13 enzymes. 31,82 % of the genes proved to be polymorphic. On average, each tree was heterozygous at 9,1 % genes. With Wright’s F statistics, average individual inbreeding was estimated at 1,7 % relative to the population (Fis) and at 5,4 % relative to the species (Fit). Within-population variation accounted for more than 96 % of the total variation, while the contribution of among-population variation was 4 % (Fst = 0,038). The mean genetic distance D between populations ranged from 0,001 to 0,009 and averaged 0,005.
Key words: Siberian larch, natural population, allozymes, genetic diversity and differentiation
ВВЕДЕНИЕ
Выявление популяционно-генетических особенностей и внутривидовой дифференциации хвойных, играющих важную биосферную роль, является одной из важнейших задач популяционной биологии. Особую актуальность исследование этих вопросов приобрело в последние годы в связи с наметившейся угрозой утраты генетического разнообразия хвойных под воздействием ряда дестабилизирующих природных и антропогенных факторов. Знание уровня и характера распределения генетической изменчивости в пределах ареалов видов хвойных необходимо для разработки программ и проведения практических мероприятий по сохранению, восстановлению и рациональному использованию имеющихся генети-
и *
ческих ресурсов хвойных.
Лиственница сибирская (Ьапх ^чЬтса Ledeb.) -один из наиболее распространенных и важнейших лесообразующих видов рода Ьапх. С севера на юг ее ареал простирается от южного побережья Белого моря до юга Сибири и Монголии, с запада на восток от Онежской губы до Забайкалья. В пределах своего ареала лиственница сибирская существенно различается по морфологическим признакам, экологическим и лесоводственным особенностям, что дало основание выделять у этого вида ряд разновидностей и экотипов, отражающих ее географическое и высотное распространение, а также результаты гибридизации
* Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Интеграционного проекта СО РАН № 76, РФФИ (№ 08-04-00034-а, № 08-04-90001-Бел_а, № 09-04-98033-р_енисей_а)
с соседними видами (Дылис, 1981). Генетическое разнообразие, структура и степень внутривидовой дифференциации изменчивость лиственницы сибирской в пределах ареала изучена недостаточно (Ларионова, 1988, 1997; Шурхал и др., 1989; Семериков, Матвеев, 1995; Semerikov et al., 1999; Yakhneva, Larionova, 2002; Ларионова и др., 2003; Орешкова, Ларионова, 2006, 2007; Орешкова, 2008).
Целью данной работы являлось изучение генетического разнообразия, структуры и степени дифференциации природных популяций лиственницы сибирской на территории Средней Сибири.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В анализ были включены выборки из восьми популяций лиственницы сибирской, произрастающей в различных районах ее естественного распространения на территории Красноярского края и Республики Тыва (табл. 1). Материалом для исследования послужили семена и вегетативные почки, собранные с 233 деревьев. Предварительно семена замачивали в дистиллированной воде в течение 24 часов. Затем эндосперм отделяли от зародыша и растирали в 1-2 каплях экстрагирующего буфера: 0,05 М Трис-HCl pH 7,7, содержащего дитиотрейтол (0,06 %), трилон Б (0,02 %) и р-меркаптоэтанол (0,05 %). У каждого дерева анализировали не менее 6 мегагаметофитов. Гомогенизацию вегетативных почек проводили этим же буфером за день до проведения электрофоретического анализа. Полученные экстракты хранили в морозильной камере.
Таблица 1 - Географическое положение и обозначение изученных популяций лиственницы сибирской
№
п/п
Популяция
Район расположения
Географические
координаты
1 Ванавара
2 Ялань
3 Степановка
4 Ужур-1
5 Ужур-2
6 Балгазын
7 Чадура
8 Ак-Довурак
Красноярский край, Эвенкийский муниципальный район, окр. п. Ванавара
Красноярский край, Енисейский район, окр. д. Ялань
Красноярский край, Ирбейский район, окр. д. Степановка Красноярский край, Ужурский район, в 20 км на восток от г. Ужура в пойме ручья Простокишин Красноярский край, Ужурский район, на юговосточном склоне Солгонского хребта
Республика Тыва, Тандинский кожуун, окр. п. Балгазын
Республика Тыва, Улуг-Хемский кожуун, окр. д. Чадура Республика Тыва, Борум-Хемчинский кожуун, __________________окр. г. Ак-Довурак_________________
60°19'с.ш.
Ю2015'в.д
58015'с.ш.
91054'в.д
55°20'с.ш.
95043'в.д
55015'с.ш.
90°10’в.д
5502Q'с.ш.
90015'в.д
51003'с.ш.
95006'в.д
51022'с.ш.
92053'в.д
51023'с.ш.
90027'в.д
Электрофоретическое разделение экстрактов выполняли методом горизонтального электрофореза в 13 % крахмальном геле в трех буферных системах: I - трис-цитратной рН 6,2 (Adams, Joly, І980), II -трис-цитратной рН 8,5 / гидроокись лития-боратной рН 8,1 (Ridgeway et al., 197Q), III - трис-ЭДТА-боратной pH 8,6 (Markert, Faulhaber, 1965) (табл. 2).
Последующее гистохимическое окрашивание ферментов (Классификация ..., І962) (табл. 2) проведено согласно методическим руководствам (Brewer, 197Q; Shaw, Prasad, 197Q; Vallejos, 1983; Гонча-
ренко, Падутов, 1988; Manchenko, 1994) с некоторыми модификациями. Множественные зоны активности и соответствующие генные локусы обозначали сокращенными названиями ферментов и нумеровали в порядке убывания электрофоретической подвижности от анода к катоду. Аллели обозначали в соответствии с относительной электрофоретической подвижностью по сравнению с наиболее распространенным вариантом, подвижность которого принимали за 100 (Айала, 1984). Фенотипически не проявляющиеся аллозимы обозначали null.
Таблица 2 - Ферменты, число кодирующих локусов и буферные системы, используемые в работе
Фермент Аббревиатура Номер по К.Ф. Число локусов Буферная система
Малатдегидрогеназа MDH 1,1,1,37 4 I
Шикиматдегидрогеназа SKDH 1,1,1,25 1 I
6-фосфоглюконатдегидрогеназа 6-PGD 1,1,1,44 2 I
Изоцитратдегидрогеназа IDH 1,1,1,42 1 I
Глутаматоксалоацетаттрансаминаза GOT 2,6,1,1 3 II
Лейцинаминопептидаза LAP 3,4,11,1 2 II
Фосфоглюкоизомераза PGI 5,3,1,9 2 II
Формиатдегидрогеназа FDH 1,2,1,2 1 II
Фосфоглюкомутаза PGM 2,7,5,1 2 II
Глутаматдегидрогеназа GDH 1,4,1,2 1 III
Фосфоенолпируваткарбоксилаза PEPCA 4,1,1,31 1 III
Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа G-6PD 1,1,1,49 1 III
Супероксиддисмутаза SOD 1,15,1,1 1 III
На основании аллозимных фенотипов устанавливали соответствующие им генотипы. С использованием компьютерных программ POPGEN (Yeh et al., 1999), GenAlEx V.6 (Peakall, Smouse, 2006) рассчитывали частоты аллелей и стандартные показатели генетической изменчивости, в том числе наблюдаемую и ожидаемую гетерозиготности, F-статистики (Wright, 1978; Guries, Ledig, 1982), стандартные генетические дистанции М. Нея DN (Nei, 1972). Кластеризацию по методу невзвешенных парногрупповых средних (UPGMA) с оценкой бутстрэп-поддержки узлов ветвления проводили в модулях Neighbor и Consense пакета прграмм PHYLIP v 3,2 (Felsenstein, 1989). Для анализа связи между географическими и генетическими расстояниями использовался тест Мантела (Mantel, 1967; Sokal, Rohlf, 1994) в программе GenAlEx V.6.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В ходе электрофоретического анализа 13 ферментных систем в восьми популяциях лиственницы сибирской выявлены 47 стабильно проявляющихся аллельных варианта, находящихся под контролем 22 локусов. Частоты выявленных аллелей представлены в таблице 3. Из 22-х проанализированных у лиственницы сибирской локусов полностью мономорфными оказались локусы: 6-Pgd-1, Got-3, Lap-1, Idh, Pgm-2, Gdh, Pepcа, остальные локусы (Mdh-1, Mdh-2, Mdh-3, Mdh-4, 6-Pgd-2, Got-1, Got-2, Lap-2, Pgi-1, Pgi-2, Pgm-1, Fdh, Skdh-2, G-6pd и Sod-1) были изменчивы хотя бы в одной из исследованных популяций. Девять локусов: Mdh-1, Mdh-2, Mdh-4, Got-1, Got-2, Pgi-
1, Pgi-2, G-6pd, Sod-1 являются диаллельными, то есть представлены в популяциях двумя аллелями.
Три локуса: 6-Pgd-2, Pgm-1, $кйк-2 имеют по три аллеля. В двух локусах: Ьар-2, Fdh выявлено по 4 аллеля, причем у локуса Ьар-2 один из аллелей не имеет фенотипического выражения, так называемый нуль-аллель. У локуса Mdh-3 обнаружено пять аллельных вариантов.
Самый высокий уровень полиморфизма среди полиморфных локусов обнаруживают локусы: Mdh-3, 6-Pgd-2, Овї-1, Овї-2. В каждой из включенных в анализ популяций лиственницы сибирской выявленные в этих локусах аллели представлены достаточно широко (табл. 3). Локусы Mdh-1, Mdh-2, Mdh-4, Ьар-
2, Pgi-1, Fdh, G-6pd и Sod-1 относятся к категории
слабополиморфных. Частота наиболее распространенного аллеля у каждого из этих локусов превышает значение 0,95. Это означает, что к полиморфным их можно отнести лишь при 100 %-ном критерии полиморфности. Локусы Pgi-2, Pgm-1, Skdh-2 характеризуются средним уровнем полиморфизма. Следует отметить, что в отдельных популяциях они могут быть слабополиморфными или даже мономорфны-ми.
Наиболее часто встречающиеся аллели полиморфных локусов являются общими во всех популяциях. Около 62 % выявленных аллелей являются общими для всех изученных популяций.
Таблица 3 - Частоты аллелей 22 аллозимных локусов
Локус, аллель Ванавара Ялань Степановка Ужур-1 Ужур-2 Балгазын Чадура Ак- Довурак
30 23 30 31 29 30 30 30
Mdh-I93 - - - - 0,017 - - -
Mdh-1100 1,000 1,000 1,000 1,000 0,983 1,000 1,000 1,000
Mdh-2100 1,000 0,957 0,983 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
Mdh-2112 - 0,043 0,017 - - - - -
Mdh-324 - 0,152 0,017 0,129 0,155 - - -
Mdh-352 0,083 0,043 0,117 0,097 - 0,083 0,283 0,217
Mdh-368 0,350 0,262 0,233 0,242 0,276 0,233 0,233 0,217
Mdh-3100 0,567 0,543 0,633 0,484 0,517 0,683 0,484 0,566
Mdh-3113 - - - 0,048 0,052 - - -
Mdh-4100 1,000 1,000 1,000 1,000 0,983 1,000 1,000 1,000
Mdh-4200 - - - - 0,017 - - -
6^-1100 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
6-Pgd-285 0,083 0,196 0,083 0,129 0,121 0,033 0,233 0,033
6-Pgd-2100 0,817 0,630 0,867 0,726 0,638 0,750 0,567 0,734
6-Pgd-2116 0,100 0,174 0,050 0,145 0,241 0,217 0,200 0,233
Got-1100 0,717 0,783 0,633 0,742 0,707 0,700 0,767 0,700
Got-1107 0,283 0,217 0,367 0,258 0,293 0,300 0,233 0,300
Got-2100 0,817 0,891 0,967 0,887 0,897 0,917 0,950 0,917
Got-2111 0,183 0,109 0,033 0,113 0,103 0,083 0,050 0,083
Got-3100 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
Ьар-1100 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
Ьар-296 - - - - - 0,067 - 0,017
т ^100 Ьар-2 1,000 1,000 1,000 0,984 0,983 0,917 1,000 0,983
Ьар-2105 - - - 0,016 - 0,017 - -
т -,пиіі Ьар-2 - - - - 0,017 - - -
ш100 1,000 1,000 1,00 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
Pgi-191 - - - 0,016 - - - -
Pgi-Ilac 1,000 1,000 1,000 0,984 1,000 1,000 1,000 1,000
Pgi-292 0,050 0,022 0,100 0,016 0,017 0,083 0,050 0,150
Pgi-2lm 0,950 0,978 0,900 0,984 0,983 0,917 0,950 0,850
Pgm-190 0,100 0,109 0,033 0,016 0,138 0,100 0,033 0,033
Pgm-1100 0,900 0,891 0,967 0,935 0,845 0,883 0,950 0,967
Pgm-1107 - - - 0,049 0,017 0,017 0,017 -
Pgm-2Ш 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
Fdh78 - - - 0,016 - - - -
Fdh86 0,017 - - - - - - -
Fdh100 0,967 1,000 1,000 0,984 1,000 1,000 1,000 1,000
Fdh125 0,016 - - - - - - -
Gdh100 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
Skdh-276 0,350 - - 0,016 - 0,017 0,083 -
Skdh-2100 0,650 1,000 1,000 0,984 1,000 0,966 0,900 0,883
Skdh-2117 - - - - - 0,017 0,017 0,117
PepcaICЮ 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
G-6pdl<ю 1,000 0,978 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
G-6pdI08 - 0,022 - - - - - -
Sod-I61 - 0,022 0,017 - - - - -
Sod-I100 1,000 0,978 0,983 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
Значения основных показателей генетического полиморфизма, установленные на основании анализа 22 локусов для каждой из включенных в анализ популяций лиственницы сибирской, приведены в таб-
лице 4. Доля полиморфных локусов при 95 %-ном критерии полиморфности (Р95) колеблется в популяциях от 18,18 % до 31,82 %, при 100 %-ном критерии (Р100) - от 31,82 % до 45,45 %. Среднее число алле-
лей на локус (А) изменяется от 1,45 до 1,68, эффективное число аллелей (А.) - от 1,12 до 1,19, наблюдаемая (Н0) и ожидаемая (Не) гетерозиготности - от
0,070 до 0,103 и от 0,074 до 0,109, соответственно. В целом в совокупной выборке изученных популяций этого вида в полиморфном состоянии находится
31,82 % ген-ферментных локусов при 95 %-ом критерии полиморфности и 68,18 % при 100 %-ом критерии. Среднее число аллелей на локус составляет 2,14, средняя наблюдаемая гетерозиготность - 0,091, средняя ожидаемая гетерозиготность - 0,097, среднее эффективное число аллелей - 1,17 (табл. 4).
Таблица 4 - Показатели генетической изменчивости (± значения стандартной ошибки среднего) в популяциях
№ п/п Популяции Р95 Р100 Н„-набл. Нс-ожид. А Ає
1 Ванавара 31,82 36,36 0,085±0,030 0,109±0,038 1,50±0,16 1,18±0,07
2 Ялань 22,73 40,91 0,099±0,039 0,097±0,039 1,54±0,17 1,18±0,09
3 Степановка 18,18 36,36 0,070±0,029 0,074±0,033 1,50±0,17 1,12±0,06
4 Ужур-1 22,73 45,45 0,100±0,043 0,091±0,039 1,68±0,21 1,18±0,10
5 Ужур-2 22,73 40,91 0,096±0,040 0,099±0,041 1,59±0,18 1,19±0,09
6 Балгазын 31,82 36,36 0,079±0,029 0,093±0,033 1,59±0,18 1,14±0,05
7 Чадура 31,82 31,82 0,102±0,045 0,094±0,041 1,50±0,17 1,19±0,10
8 Ак-Довурак 27,27 36,36 0,103±0,039 0,098±0,037 1,45±0,14 1,16±0,07
В целом по всем изученным популяциям 31.82 68,18 0,091±0,035 0,097±0,036 2,14±0,24 1,17±0,08
Примечание: Р95 - процент полиморфных локусов при 95 %-ном критерии полиморфности. локусов при 100 %-ном критерии полиморфности, Но - наблюдаемая гетерозиготность. ность, А - среднее число аллелей на локус, Ае - эффективно число аллелей на локус.
Р100 - процент полиморфных Не - ожидаемая гетерозигот-
Более высокие значения наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности установлены в популяции лиственницы сибирской из Республики Тыва (Ак-Довурак). В популяциях из Ужурского (Ужур-1 и Ужур-2) и Енисейского (-Ялань) районов Красноярского края, характеризующихся более высокими уровнями полиморфизма и большим аллельным разнообразием по сравнению с тувинскими популяциями, величины ожидаемой и наблюдаемой гетерози-готности оказались немного ниже. Самые низкие значения этих 2-х наиболее важных показателей генетической изменчивости наблюдались в популяции лиственницы из Ирбейского района (Степановка).
Анализ литературных данных показал, что популяции лиственницы сибирской, представленные в данной работе, имеют более низкие в целом значения основных параметров внутрипопуляционной генетической изменчивости по сравнению с ранее изученными популяциями этого вида (Ларионова, 1986, 1988, 1997; Шурхал и др., 1989; Милютин и др., 1993; Семериков, Матвеев, 1995; 8ешепкоу й а1.,
1999; Yakhneva, Larionova, 2002; Ларионова и др., 2003; Орешкова, Ларионова, 2006, 2007).
Исследование популяционной структуры вида с помощью индексов фиксации Райта: Fis, Fit, Fst (Wright, 1978; Guries, Ledig, 1982), отражающих степень инбридинга особи относительно популяции (Fis), инбридинга особи относительно вида (Fit ) и инбридинга популяции относительно вида в целом (Fst), показал, что каждое дерево лиственницы сибирской обнаруживает в среднем очень слабый дефицит гетерозигот относительно популяции (Fis=0,006) и относительно вида (Fit=0,036) (табл. 5).
Низкие значения индексов Fis и Fit, а также отсутствие достоверных отклонений наблюдаемых частот генотипов от ожидаемых, свидетельствуют о том, что изученные популяции лиственницы сибирской находятся в состоянии, близком к равновесному. Сопоставление наблюдаемых и ожидаемых в соответствии с законом Харди-Вайнберга распределений генотипов в полиморфных локусах подтверждает сделанное заключение.
Таблица 5 - Значения показателей Р-ст ат ист ик Райта и результаты '/-теста на гетерогенность аллельных частот
Локус
Число аллелей
у -тест
Mdh-l 2 -0,018 -0,002 0,015 7,050(7)
Mdh-2 2 -0,037 -0,008 0,029 13,181(7)
Mdh-3 5 -0,020 0,011 0,031 93,718(28)***
Mdh-4 2 -0,018 -0,002 0,015 7,050(7)
6-Pgd-2 3 0,058 0,095 0,039 35,537(14)**
Got-l 2 -0,001 0,009 0,009 4,163(7)
Got-2 2 -0,129 -0,105 0,021 10,136(7)
Lap-2 4 -0,053 -0,012 0,038 34,418(21)*
Pgi-l 2 -0,016 -0,002 0,014 6,530(7)
Pgi-2 2 0,048 0,080 0,034 15,714(7)*
Pgm-l 3 -0,020 0,006 0,025 22,678(14)
Fdh 4 -0,023 -0,004 0,018 20,113(21)
Skdh-2 3 0,363 0,481 0,185 143,238(14)***
G-6pd 2 -0,022 -0,003 0,019 9,150(7)
Sod-l 2 -0,020 -0,005 0,015 6,978(7)
По совокупности локусов 0,017 0,054 0,038 429,654(175)***
Примечание: В скобках указано число степеней свободы. P<0,01; *** P<0,001.
Различия достоверны при уровнях значимости * P<0,05; **
Достоверные отклонения генотипических пропорций выявлены лишь в четырех популяциях лиственницы (Ванавара, Балгазын, Чадура и Ак-Довурак).В каждой из этих популяций отклонения наблюдались у 1-3 локусов, причем в разных популяциях различия между наблюдаемыми и ожидаемыми частотами генотипов обнаруживали разные локусы. Оценка показателя отражающего степень подразделенности популяций, показала, что большая часть генетической изменчивости, выявленной у лиственницы в исследуемом регионе реализуется внутри популяции и только 3,8 % (^=0,038) изменчивости распределяется между популяциями, что свидетельствует о низком уровне генетических различий между ними. Наибольший вклад в межпопу-ляционную составляющую изменчивости вносит локус БМк-2 (^=0,185), а наименьший - локус Ові-1 (^=0,009). Представленные в таблице 5 результаты Х2-тестов свидетельствуют о том, что статистически достоверная гетерогенность аллельных частот наблюдается только у 5 из 15 полиморфных локусов (Ыйк-3, 6-Pgd-2, Ьар-2, Р%1-2, БМк-2). У остальных локусов выявленные различия по частотам аллелей статистически недостоверны. Однако, по совокупно-
сти полиморфных локусов межпопуляционные различия по частотам аллелей были высокодостоверными (х2=429,654, d/=175, Р<0,001). Полученное значение Fst находится в пределах значений этого показателя (Fst=2-8,6 %), установленных на основе анализа ген-ферментных локусов у других представителей рода Larix, однако ближе к нижней границе значений (Cheliak et al, 1988; Ying, Morgenstern, 1991; Lewandowski, Mejnartowicz, 1991; Fins, Seeb, 1986; Семериков, Матвеев, 1995; Гончаренко, Силин, 1997; Ларионова и др., 2004; Oreshkova et al., 2006; Орешкова, Ларионова, 2006, 2007; Орешкова, Бар-ченков, 2009 и др.).
Количественная оценка степени генетических различий между исследованными популяциями лиственницы с помощью генетического расстояния D (Nei, 1972), также указывает на низкий уровень генетической дифференциации, однако различия между популяциями все же прослеживаются достаточно отчетливо. Из приведенных в таблице 6 данных видно, что значения D варьирует от 0,001 до 0,009, составляя в среднем 0,005. Согласно тесту Мантела, значения D достоверно коррелируют с географическими расстояниями (r = 0,784, P = 0,04).
Таблица 6 - Генетические расстояния М. Неи (№Л, 1972) между популяциями лиственницы сибирской
Популяции Ванавара Ялань Степановка Ужур-1 Ужур-2 Балгазын Чадура ДоАвукр- ак
Ванавара ***
Ялань 0,009 ***
Степановка 0,008 0,005 ***
Ужур-1 0,008 0,001 0,003 ***
Ужур-2 0,009 0,001 0,005 0,001 ***
Балгазын 0,007 0,003 0,002 0,003 0,003 ***
Чадура 0,009 0,003 0,006 0,003 0,005 0,005 ***
Ак-Довурак 0,008 0,005 0,003 0,003 0,005 0,002 0,003 ***
Дифференциацию популяций и генетические связи между ними иллюстрирует, построенная на основе матрицы генетических дистанций, иР-ОМЛ-дендрограмма (рис.).
Рисунок - иРОМЛ-дендрограмма изученных популяций лиственницы сибирской на основании генетических расстояний М. Нея. Значения бутстрепа приведены при соответствующих узлах ветвления
На дендрограмме популяции из Енисейского (Ялань), Ирбейского (Степановка), Ужурского районов (Ужур-1, Ужур-2) Красноярского края и Республики Тыва (Балгазын, Чадура, Ак-Довурак) объединись в единый кластер. В рамках выделен-
ного кластера прослеживается некая обособленность популяций из Енисейского и Ужурского районов с довольно высокой бутстреп-поддержкой в 72 % и популяций (Балгазын и Ак-Довурак) из Республики Тыва (бутстреп-поддержка составляет 41 %).
Популяции Степановка и Чадура значительно различаются по генетической структуре как друг от друга (табл. 6), так и от популяций, образующих группы, и располагаются в разных частях дендрограммы (рис.).
К выше описанному кластеру примыкает популяция лиственницы из п. Ванавара (Эвенкия), что поддерживается статистически (бутстреп-поддержка 57 %). Данная популяция оказалась наиболее дифференцированой от всех исследованных популяций лиственницы (Б=0,007-0,009) (табл. 6), причем стоит отметить, что такая дифференциация отражает ее значительную географическую удаленность.
Анализ генетических расстояний между популяциями показал, что на исследованной территории не наблюдается тесной взаимосвязи между географическим положением насаждений и степенью их генетической дифференциации. Близко расположенные популяции лиственницы сибирской из Республики Тыва (Балгазын, Чадура, Ак-Довурак) об-
наруживают такой же уровень дифференциации, как и географически удаленные популяции. И наоборот, расположенные на значительном удалении друг от друга популяции из Ужурского и Енисейского районов Красноярского края обнаруживаю значительное сходство по генетической структуре. Это можно объяснить тем, что лиственница сибирская произрастает в различных географических зонах с разнообразными экологическими условиями, и влияние экологических факторов может перекрывать показатели географической дифференциации (Дылис, 1947, 1961, 1981; Коропачинский, 1983; Милютин, 2003; Ирошников, 2004 и др.).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные на основе анализа 22 изоэнзимных локусов данные свидетельствуют о том, что произрастающая в Средней Сибири Ьапх $1Ътоа характеризуется невысоким генетическим разнообразием и низкой степенью внутривидовой дифференциации популяций. Наиболее существенные различия по частотам аллелей изученных локусов обнаруживает лиственница из Эвенкийского района (Ванава-ра) Красноярского края. Автор выражает глубокую признательность сотрудникам лаборатории лесной генетики и селекции Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН к.б.н. А.П. Барченкову и к.б.н. А.К. Экарту за помощь в сборе экспериментального материала.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Айала, Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику/ Ф. Айала. - М.: Мир, 1984. - 230 с. Гончаренко, Г.Г. К вопросу о генетической изменчивости и дифференциации лиственницы курильской (Ьапх кып-\ensis Мауг) и лиственницы японской (Ьапх каетр/вп. Ба^.) / Г.Г. Гончаренко, А.Е. Силин // ДАН. - 1997. - Т. 354, № 6. - С. 835-838.
Гончаренко, Г.Г. Руководство по исследованию древесных видов методом электрофоретического анализа изоферментов / Г.Г. Гончаренко, В.Е. Падутов // Гомель: Бел-НИИЛХ, 1988. - 66 с.
Дылис, Н.В. Лиственница Восточной Сибири и Дальнего Востока / Н.В. Дылис. - М.: АН СССР, 1961. - 209 с. Дылис, Н.В. Лиственница. / Н.В. Дылис // Библиотечка «Древесные породы» - М.: Лесная промышленность, 1981. - 96 с.
Дылис, Н.В. Сибирская лиственница / Н.В. Дылис. - М.: Изд. МОИП, 1947. - 137 с.
Ирошников, А.И. Лиственницы России. Биоразнообразие и селекция / А.И. Ирошников. - М.: ВНИИЛМ, 2004. -182 с.
Классификация и номенклатура ферментов. - М.: Изд-во Иностранная литература, 1962.
Коропачинский, И.Ю. Древесные растения Сибири / И.Ю.
Коропачинский. - Новосибирск: Наука, 1983. - 383 с. Ларионова, А.Я. Генетическая изменчивость лиственницы сибирской в Нижнем Приангарье / А.Я. Ларионова,
Н.В. Яхнева (Орешкова), Н.А. Кузьмина // Лесоведение.
- 2003. - № 4. - С. 17-22.
Ларионова, А. Я. Генетическая изменчивость лиственницы сибирской из Южного Забайкалья / А.Я. Ларионова // Флора, растительность и растительные ресурсы Забайкалья: Тезисы докладов. - Чита. 1997. - С. 100-101.
Ларионова, А.Я. Генетический полиморфизм и внутривидовая дифференциация лиственницы сибирской / А.Я. Ларионова // Десятый конгресс дендрологов. Современное состояние общего исследования естественной дендрофлоры с особым учётом сохранения её генофонда. - София, 1988. - С. 239-244.
Ларионова, А.Я. Генетическое разнообразие и дифференциация популяций лиственницы Гмелина в Эвенкии (Средняя Сибирь) / А.Я. Ларионова, Н.В. Яхнева (Орешкова), А.П. Абаимов // Генетика. - 2004. - Т. 40, №10. - С. 1370-1377.
Ларионова, А.Я. О тасономическом положении лиственницы Сукачева (по данным анализа изоэнзимных спектров лейцинаминопептидазы и эстеразы) / А.Я. Ларионова // Хемосистематика и эволюционная биохимия высших растений: Тезисы докладов III Всесоюзной конференции. - Москва. 1986. - С. 85-87.
Милютин, Л.И. Биоразнообразие лиственниц России / Л.И. Милютин // Хвойные бореальной зоны. - 2003. - Вып.
1. - С. 6-9.
Милютин, Л.И. Генетико-таксономический анализ популяций лиственниц сибирской и Сукачева / Л. И. Милютин,
Е.Н. Муратова, А.Я. Ларионова // Лесоведение. - 1993. -№ 5. - С. 55-63.
Орешкова, Н.В. Аллозимный полиморфизм лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) / Н.В. Орешкова, А.Я. Ларионова // Лесные экосистемы Северо-восточной Азии и их динамика: Материалы международной конференции - Владивосток, 2006. - С. 220 - 223.
Орешкова, Н.В. Аллозимный полиморфизм ферментов лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) и лиственницы Каяндера (Larix cajanderi Mayr) / Н.В. Орешкова // Хвойные бореальной зоны. - 2008. - Т. XXV, № 1-2. - С. 160-167.
Орешкова, Н.В. Генетическое разнообразие лиственницы сибирской в Ужурской лесостепи (Красноярский край) / Н.В. Орешкова, А.Я. Ларионова // Вестник СВНЦ ДВО РАН. - 2007. - № 3. - С. 50-55.
Орешкова, Н. В. Популяционная изменчивость лиственницы Каяндера в республике Саха (Якутия) / Н.В. Орешкова, А.П. Барченков // Вестник Северо-Восточного научного центра ДВО РАН. - 2009. - №1. - С. 81-87.
Семериков, В.Л. Изучение генетической изменчивости лиственницы сибирской (Larix sibirica Ldb.) по изофер-ментным локусам / В. Л. Семериков, А.В. Матвеев // Генетика. - 1995. - Т.31, № 8. - С. 1107-1113.
Шурхал, А.В. Аллозимный полиморфизм лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) / А.В. Шурхал, А.В. По-догас, В. Л. Семериков, Л.А. Животовский // Генетика. -1989. - Т. 25, № 10. - С. 1899-1901.
Adams, W.T. Genetics of allozyme variants in Loblolly Pine / W.T. Adams, R.I. Joly // Heredity. - 1980. - Vol. 71. - P. 3340.
Brewer, G.J. Introduction to isozyme techniques / G.J. Brewer -N.Y.-L.: Academ. press., 1970. - 186 p.
Cheliak, W.L. Population structure and genic diversity in tamarack, Larix laricina (Du Roi) K. Koch / W.L. Cheliak, J. Wang, J.A. Pitel // Can. J. For. Res. - 1988. - Vol. 18. - P. 1318-1324.
Felsenstein, J. PHYLIP - Phylogeny Inference Package (Version 3.2)/ J. Felsenstein // Cladistics. - 1989. - V.5. - P. 164-166.
Fins, L. Genetic variation in allozymes of western larch. / L. Fins, L.W. Seeb // Can. J. Forest. - 1986. -Vol. 16. - P. 10131018.
Guries, R.P. Inheritance of some polymorphic isoenzymes in pitch pine (Pinus rigida Mill.) / R.P. Guries, F.T. Ledig // Heredity. - 1978. - Vol. 40. - P. 27-32.
Lewandowski, A. Levels and patterns of allozyme variation in some European larch (Larix decidua) populations / A. Le-
wandowski, L. Mejnartowicz // Hereditas (Landskrona). -1991. -V. 115, № 3. - P. 221-226.
Manchenko, G.P. Handbook of detection of enzymes on electrophoretic gels / G.P. Manchenko. - CRC Press, Ins. 1994. -574 p.
Mantel, N. The detection of disease clustering and a generalized regression approach / N. Mantel // Cancer Research. - 1967.
- № 27. - P. 209-220.
Markert, C.L. Lactate dehydrogenase isozyme patterns in fish / C.L. Markert, I. Faulhaber // Exp. Zool. 1965. - Vol. 159. -P. 319-332.
Nei, M. Genetic distance between populations / M. Nei // Amer. Natur. 1972. Vol. 106. P. 283-291.
Oreshkova, N.V. Genetic diversity, structure and differentiation of Gmelin larch (Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.) populations from Central Evenkia and Eastern Zabaikalje / N.V. Oreshkova, A.Y. Larionova, L.I. Milyutin, A.P. Abaimov // Eurasian Journal of Forest Research. - 2006. - Vol. 9-1. - P. 1-8.
Peakall, R. GenAlEx V6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research / R. Peakall, P.E. Smouse // Molecular Ecology Notes. - 2006. - V.6, № 1. -P. 288-295.
Ridgeway, G.J. Polymorphism in the Esterases of Atlantic Har-ring / G.J. Ridgway, S.W. Sherburne, R.D. Lewis // Trans. Am. Fish. Soc. - 1970. - Vol. 99. - P. 147-151
Semerikov, V.L. Intra- and interspecific allozyme variability in Eurasian Larix Mill. species / V.L. Semerikov,
L.F. Semerikov, M. Lascoux // Heredity. - 1999. -Vol. 82. - P. 193-204.
Shaw, C.R. Starch gel electrophoresis of enzymes - a compilation of recipes / C.R. Shaw, R. Prasad // Bio-chem. Genet. - 1970. - Vol. 4. - P. 297-320.
Sokal, R.R. Biometry, 3rd ed / R.R. Sokal, F.J. Rohlf. -N.Y.-W.H.: Freeman and Company. 1994. - 888 p.
Vallejos, C.E. Enzyme activity staining / C.E. Vallejos. // Isozymes in plant genetics and breeding. Pt.A / Eds. Tanksley S.D., Orton T.J. Amsterdam: Elsevier Sci. Publ. 1983. - P. 469-516.
Wright, S. Evolution and the genetics of population. V. 4. Variability within and among natural populations / S. Wright // Chicago, Illinois: Univ. Chicago Press, 1978.
Yakhneva (Oreshkova), N.V. Genetic polymorphism of Larix sibirica and Larix gmelinii in the Middle Siberia / N.V. Yakhneva (Oreshkova), A.Ya. Larionova // Improvement of larch (Larix sp.) for better growth, stem form and wood quality: Proceedings of an international symposium. - France, 2002. - P. 19-24.
Yeh, F.C.H. POPGENE Version 1.32: Microsoft Windows
- based Freeware for population genetic analysis. /
F.C.H. Yeh, R. Yang, T. Boyle // 1999.
Ying, L. The population structure of Larix laricina in New Brunswick. Canada / L. Ying, E.K. Morgenstern // Silvae Genet. - 1991. - Bd. 40, H. 5. - S. 180-184.
Поступила в редакцию 29 октября 2009 г. Принята к печати 25 февраля 2010 г.
