CC BY
27
УДК 575.174.015.3:582.475.2
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЯДЕРНЫХ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ У ЛИСТВЕННИЦ ГМЕЛИНА (LARIX GMELINII (RUPR.) RUPR.) И КАМЧАТСКОЙ
(LARIXKAMTCHATICA (RUPR.) CARR)
Н.В. Орешкова1, М.М. Белоконь2, С. Жамъянсурен3
1 Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок, д. 50, стр. 28; e-mail: oreshkova@ksc.krasn.ru
2 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
119991 Москва, ул. Губкина, 3
3 Институт ботаники АНМ, Улан-Батор, Монголия
Генетическая изменчивость ядерных микросателлитных маркеров изучалась в 2 популяциях лиственницы Гмелина и 4 популяций лиственницы камчатской. 180 особей двух видов генотипировали по 7 полиморфным микросателлитным локусам. Проведенный генетический анализ показал, уровень генетического разнообразия лиственницы Гмелина из Монголии более высокий, по сравнению с камчатскими выборками. Дифференциация изученных популяций по ядерным микросателлитным маркерам составляет 7 % (Fst=0,07), обнаружена слабая достоверная корреляция генетических дистанций с географическими расстояниями между популяциями двух видов (г = 0,909, P = 0,04).
Ключевые слова: лиственница Гмелина, лиственница камчатская, микросателлиты, генетическое разнообразие, внутри- и межвидовая дифференциация
We studied genetic variability of nuclear microsatellite loci in two Gmelin larch and four Kamchatka larch populations. 180 individuals from two species were genotyped using seven polymorphic microsatellites. Genetic diversity was higher in Gmelin larch populations from Mongolia than in Kamchatka larch populations. Differentiation among populations under study by nuclear microsatellites was 7% (Fst=0,07). Correlation between genetic and geographic distances among two spesies populations was significant (r=0,909, P=0,04) according to Mantel’s test.
Key words: Gmelin larch, Kamchatka larch, microsatellites, genetic diversity, intra- and interpopulation differentiation
ВВЕДЕНИЕ
В последние десятилетия популяционно-
генетические исследования некоторых представителей семейства Ртасвав начали проводиться с помощью методов, основанных на полимеразной цепной реакции (ПЦР). Одним из таких наиболее перспективных методов является микросателлитный анализ. Под микросателлитным анализом понимается определение числа коротких тандемных повторов ДНК в определенных участках ДНК, называемых микроса-теллитными локусами (Сулимова, 2004). У микросателлитов повторяющийся мотив имеет длину 1-9 п.н. (чаще 2-4 п.н.). При анализе метод относительно недорог, для многих древесных растений показано, что можно адаптировать праймеры с других видов того же рода. Высокий уровень полиморфизма микросателлитов, относительно равномерное их распределение в геноме и широкая представленность, сделала их чрезвычайно популярными и широко используемыми в современных популяционно-генетических исследованиях хвойных.
Несмотря на определенные успехи и практические достижения в области изучения генетической изменчивости видов рода Ьапх, многие вопросы о
Работа проводилась в рамках проектов РФФИ (№ 11-Q4-QQ47S-^ №11-Q4-92112-ЯФ_а)
структуре, генетическом разнообразии, внутри- и межвидовой дифференциации популяций остаются открытыми (Шурхал и др., 1989; Шигапов и др., 1998; Семериков, Матвеев, 1995; 8ешегікоу й а1., 1999; Ларионова и др., 2003, 2004; Орешкова, Ларионова, 2006, 2007; Орешкова, 2008, 2009, 2010; Орешкова, Барченков, 2009, 2010; Абаимов и др., 2010 и т.п.). В первую очередь это связано с крайне малым количеством работ, основанных на изучении полиморфизма непосредственного носителя генетической информации - ДНК, а также огромными ареалами распространения представителей этого рода.
Целью нашей работы явилось получение информации для оценки генетической изменчивости популяций лиственниц Гмелина и камчатской на основе ядерного микросателлитного анализа. Подобных исследований по этим видам ранее не проводилось.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве объектов исследования взяты выборки двух популяций лиственницы Гмелина из Монголии и четырех популяций лиственницы камчатской из Камчатского края. Видовую принадлежность выборок определяли по работам Е.Г. Боброва (1972, 1978), А.П. Абаимова и И.Ю. Коропачинского (1984), не вдаваясь в таксономические дискуссии. Названия популяций и их местоположение представлены в таблице 1.
Материалом для выделения ДНК послужила хвоя, собранная с 180 деревьев. Выделения проводили по стандартному протоколу, составленному для расти-
тельных тканей с применением цетилтриметиламмо-ниумбромида (CTAB-метод) согласно (Devey et al., 199б).
Таблица 1 - Географическое расположение исследованных популяций лиственницы
Популяции
Обозначение
Район расположения
Географические
координаты
Высота н. у. м., м
S3
'■13
а
-с
Л
Баян-Уул 1
Баян-Уул-2
Таежная
Горный ключ
Уксичан
Крапивная
БУ-1
БУ-2
ТЖ
ГК
УК
КР
Монголия Близ северо-восточной границы Монголии, 30 км. в северо-
восточном направлении от п. Баян-Уул.
Близ северо-восточной границы Монголии, 7 км. на юго-запад от п. Баян-Уул.
Камчатский край Мильковский район Камчатского края, окр. п. Таежный. Быстринский район Камчатского края, окр. п. Горный ключ 21 -ый км. дороги в с. Эссо.
Быстринский район Камчатского края, окр. с. Эссо.
Быстринский район Камчатского края, окр. р. Крапивная, молодняк на пепловых песках.
49°25'с.ш.
112°44'в.д.
49°02'с.ш.
112°38'в.д.
55°1б'с.ш.
159°QS'в.д.
55°57'с.ш.
159°12'в.д.
55°5б'с.ш.
158°38'в.д.
55°54'с.ш.
159°34'в.д.
1231
1Q44
19S
4SQ
523
22Q
Выделенную ДНК использовали для проведения ПЦР с семью парами праймеров, разработанных ранее для лиственниц японской - группа bcLK (Isoda, Wata-nabe, 2QQ6), альпийской и западной группы - UAKLY (Khasa et al., 2QQQ; Khasa et al., 2QQ6) и UBCLX (Chen et al.,2QQ9). Для проведения ПЦР использовали готовые реакционные смеси GenePak® PCR Core производства ООО «Лаборатория Изоген». Характеристики 7 микросателлитных локусов, отобранных в результате тестирования 25 праймеров и условия ПЦР-амплификации приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Характеристика микросателлитных локу-сов, отобранных для анализа генетической изменчивости лиственницы___________________________________
Локус Мотив t°C отжига Источник литературы
bcLK056 bcLK066 (AG)2Q (TG)l2 б3-53 Isoda,
bcLK224 (AG)17 Watanabe,
bcLK260 (TG)l4(AG)9 2QQ6
bcLK235 UBCLXtet- 1-22 (TC)9(AC)2AG(AC)l4 (TATC)9(TA)l2 5S Chen et al., 2QQ9
UAKLly6 (GT)l7 Khasa et al., 2QQQ, 2QQ6
Электрофоретическое разделение полученных в результате амплификации фрагментов проводили в 6 % полиакриламидном геле с использованием Трис-ББТЛ-боратного электродного буфера в стандартных камерах УБ-20, производства ООО «Хеликон». В качестве маркера стандартных длин использовалась ДНК плазмиды рВЮ22, обработанная рестриктазой Hpa II. Гели окрашивали в растворе бромистого эти-дия. Визуализацию и документирование продуктов разделения проводили в ультрафиолетовом свете с помощью трансиллюминатора и системы гель-документирования. Молекулярный вес фрагментов
определяли путем сопоставления со стандартными маркерами в программе Photo-Capt. Обработку полученных данных производили в программе GenAlEx б.2 (Peakall, Smouse, 2QQ6). Тест Мантела, выполненный в программе GenAlEx б.2, применяли для выявления связи генетических расстояний D на основе микросателлитного анализа с географическими расстояниями между популяциями лиственниц Гмелина и камчатской (Mantel, 19б7).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В процессе анализа 7 ядерных микросателлит-ных локусов в шести природных популяциях лиственниц Гмелина и камчатской из различных районов их естественного распространения в Монголии и Камчатском крае выявлено 7б аллельных вариантов (табл. 3). Все проанализированные локусы оказались полиморфными. При этом наиболее высокополиморфными были локусы bcLK056, bcLK235, bcLK260 и UAKLly6, у которых наблюдалось от 11 до 17 аллелей. У остальных локусов (bcLK066, bcLK224, UBCLXtet_1-22) выявленный полиморфизм был сравнительно ниже. У них обнаружено от 4 до S аллельных вариантов. По перечисленным выше локусам нуль-аллели выявлены не были. Частоты встречаемости всех выявленных аллелей по всем проанализированным микросателлитным локусам в каждой из включенных в исследование популяций лиственниц приведены в таблице 3.
У популяций обоих видов идентифицированные ядерные микросателлитные локусы были общими, однако их аллельный состав существенно отличался (табл. 3). Наибольшее аллельное разнообразие наблюдалось у выборок лиственницы Гмелина (б8 аллелей), а наименьшее - у лиственницы камчатской (43 аллеля). 35 аллелей (4б %) явились общими у обоих видов.
14б
У каждого вида были выявлены видоспецифичные лись они главным образом высокополиморфных ло-
аллели, которые не встречаются у другого вида. кусов Ь^^56, Ь^^60 и Ь^Ю35. У выборок лист-
Например, у исследованных выборок лиственни- венницы камгатсшй °бнаружен° лишь 6 такж алде-
цы Гмелина таких аллелей было выявлено 33, и каса- леи.
Таблица 3 - Частоты аллелей семи изученных ядерных микросателлитных локусов в популяциях лиственниц Гмелина и камчатской
Локусы А тттт^тттт L. gmelinii L. kamtschatica
/лЛЛсЛИ БУ-1 БУ-2 ТЖ ГК УК КР
1 2 3 4 5 б 7 S
14S Q,Q33 Q,Q67 - - - -
15Q - Q,Q33 - - - -
152 Q,Q33 Q,Q33 - - - -
154 Q,1S3 Q,2QQ - - - -
1б2 Q,Q33 - - - - -
1бб Q,Q33 - - - - -
1б8 Q,Q5Q Q,Q5Q Q,Q17 - Q,Q33 -
17Q Q,133 Q,Q33 Q,Q5Q Q,Q67 - Q,Q33
bcLK056 172 Q,117 Q,267 Q,7QQ Q,633 Q,7QQ Q,633
174 Q,Q33 Q,1S3 Q,Q33 Q,167 Q,15Q Q,15Q
17S Q,15Q Q,Q5Q - - - Q,Q17
1SQ Q,Q17 Q,Q17 Q,2QQ Q,133 Q,117 Q,167
1S2 Q,Q5Q - - - - -
18б Q,Q17 - - - - -
1SS Q,Q5Q Q,Q33 - - - -
194 - Q,Q33 - - - -
19S Q,Q67 - - - - -
12S Q,2QQ Q,367 Q,15Q Q,233 Q,167 Q,467
13Q Q,117 Q,Q5Q Q,Q33 Q,233 Q,Q5Q Q,QS3
bcLK224 132 Q,5S3 Q,55Q Q,7QQ Q,317 Q,717 Q,35Q
134 Q,Q5Q Q,Q33 Q,117 Q,217 Q,Q67 Q,1QQ
13S Q,Q5Q - - - - -
143 - - Q,Q17 - - -
145 - - Q,Q17 - - -
147 Q,117 Q,Q17 - Q,Q17 - -
bcLK066 149 - - Q,QS3 - Q,Q33 Q,Q33
151 Q,133 Q,117 Q,1QQ Q,Q33 Q,1QQ Q,15Q
153 Q,633 Q,767 Q,667 Q,7QQ Q,S17 Q,667
155 Q,Q67 Q,Q33 Q,QS3 Q,2QQ Q,Q33 Q,15Q
157 Q,Q5Q Q,Q67 Q,Q33 Q,Q5Q Q,Q17 -
bcLK260 9S - - Q,1QQ - - Q,Q33
1Q2 - - Q,117 Q,133 - Q,2S3
1Q4 Q,Q33 - - Q,QS3 Q,Q67 Q,Q17
Юб Q,Q17 Q,QS3 Q,1S3 Q,133 Q,167 Q,117
1QS Q,167 Q,3QQ Q,6QQ Q,65Q Q,767 Q,55Q
11Q Q,15Q Q,167 - - - -
112 Q,Q17 Q,133 - - - -
11б Q,133 Q,133 - - - -
12Q Q,2QQ Q,Q33 - - - -
124 Q,167 Q,QS3 - - - -
13Q Q,Q5Q Q,Q17 - - - -
132 - Q,Q33 - - - -
134 Q,Q67 - - - - -
13б - Q,Q17 - - - -
bcLK235 1SQ Q,Q17 - - - - -
1S4 Q,QS3 - - - - -
1SS Q,Q5Q Q,Q5Q - - - -
19Q - Q,Q67 - - - -
192 Q,Q5Q Q,Q17 - - - -
194 Q,QS3 Q,1QQ - - - -
19б - Q,Q17 - - - Q,65Q
19S Q,333 Q,2QQ Q,733 Q,6QQ Q,517 Q,Q5Q
2QQ Q,QS3 Q,2QQ - Q,QS3 - -
2Q2 Q,167 Q,QS3 - - - -
2Q4 Q,Q33 Q,1QQ - - - Q,2S3
2Q6 Q,Q5Q Q,Q67 Q,133 Q,217 Q,3S3 -
2QS Q,Q17 Q,Q67 - - - Q,Q17
Окончание табл. 3
1 2 3 4 5 б 7 S
21Q - Q,Q17 - Q,QS3 Q,Q5Q
212 Q,Q33 - Q,117 Q,Q17 Q,Q5Q
214 - Q,Q17 - - -
21б - - Q,Q17 - -
17S Q,QS3 Q,1QQ Q,Q5Q Q,1QQ Q,1QQ Q,Q67
UBCLXtet-1-22 1SQ Q,Q17 Q,Q5Q Q,25Q Q,117 Q,Q5Q Q,QS3
1S2 Q,6S3 Q,617 Q,367 Q,5QQ Q,65Q Q,567
1S4 Q,217 Q,233 Q,333 Q,2S3 Q,2QQ Q,2S3
23Q Q,Q5Q - - - - -
232 - Q,Q33 Q,Q17 - - Q,117
23б Q,QS3 Q,Q17 - - - Q,Q33
23S Q,3S3 Q,4QQ Q,1S3 Q,333 Q,2S3 Q,2QQ
24Q Q,Q67 Q,Q33 Q,Q33 - Q,Q67 Q,Q5Q
UAKLly6 242 Q,15Q Q,133 Q,15Q Q,2QQ Q,1QQ Q,1QQ
244 - - Q,133 - Q,Q5Q -
24б Q,Q33 - Q,Q17 Q,Q5Q - Q,Q17
24S Q,1QQ Q,Q33 Q,Q5Q Q,Q17 - Q,1S3
25Q - - - Q,Q5Q - -
252 Q,133 Q,35Q Q,417 Q,35Q Q,5QQ Q,3QQ
Сравнительный анализ изученных популяций показал, что, несмотря на сходство их генетических структур, обусловленное большим числом общих аллелей, практически каждая из исследованных популяций лиственниц Гмелина и камчатской характеризуется той или иной степенью своеобразия по числу, составу и частотам встречаемости аллелей. Так, общее число выявленных в отдельных популяциях аллелей варьирует от 29 до 59, редких -от 4 до 19, уникальных - от 0 до 10.
Наибольшее аллельное разнообразие наблюдается в обеих популяциях лиственницы Гмелина из Монголии. Из данных, представленных в таблице 3, более высокое по сравнению с другими популяциями аллельное разнообразие в этих популяциях обеспечивается в основном за счет редких аллелей. Кроме того, в этих популяциях обнаружено самое большое число уникальных аллелей. В популяциях Камчатского края наблюдается существенное снижение аллельного разнообразия. Наиболее низкое число аллелей выявлено в популяции лиственницы камчатской - «Уксичан».
Таблица 4 - Гетерогенность аллельных частот
Локусы n d. f. x2 P*
bcLK056 17 13б 1541,71Q Q,QQQ***
bcLK224 5 1Q 2Q5,3Q3 Q,QQQ***
bcLK066 S 2S 1Q4,222 Q,QQQ***
bcLK260 14 91 SQ9,669 Q,QQQ***
bcLK235 UBCLXtet- 17 13б 911,37Q Q,QQQ***
1-22 4 б 77,QS6 Q,QQQ***
UAKLly6 11 55 3б 1,277 Q,QQQ***
В целом 4б2 4Q1Q,637 Q,QQQ***
Примечание: Р - уровень значимости Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001; (1 Г - число степеней свободы; п - число аллелей
Анализ изменчивости частот аллелей с помощью Х2-теста на гетерогенность показал, что наблюдаемая гетерогенность аллельных частот у изученных популяций лиственниц в исследованных регионах является статистически достоверной, причем на 148
очень высоком уровне значимости (х2 = 4010,637, ББ = 462, Р < 0,001) (табл. 4). Существенные различия между популяциями лиственниц Гмелина и камчатской наблюдаются также по составу и частотам генотипов. Всего в исследованных популяциях идентифицировано 166 генотипов, 119 из них являются видоспецифичными. Наибольшее число генотипов обнаружено у высокополиморфных локусов bcLK056, bcLK260, bcLK235, UAKLly6. Число генотипов в них варьировало от 30 до 35. В остальных локусах ф^Х224, Ь^Ш66, UBCLXtвt-1-22) число генотипов было 8-16. Во всех исследованных популяциях лиственницы у большинства локусов выявлены статистически достоверные отклонения от ожидаемого при случайном скрещивании распределения генотипов. В каждой популяции, кроме «Баян Уул-1» у отдельных локусов наблюдаемые частоты генотипов соответствовали ожидаемым в соответствии с законом Харди-Вайнберга, причем в разных популяциях соответствия между наблюдаемыми и ожидаемыми частотами генотипов обнаруживали разные локусы (табл. 5).Для определения уровня генетического разнообразия в каждой из исследованных нами популяций были рассчитаны величины основных показателей генетической изменчивости. В таблице 6 приведены значения этих показателей, рассчитанных по 7 локусам, для каждой из 6 включенных в анализ популяций лиственниц.
Из представленных в таблице 6 данных заметно, что значения всех параметров, использованных нами для оценки генетического разнообразия, варьируют.
Кроме того, достаточно четко видно, что уровень генетического разнообразия лиственница Гме-лина из Монголии оказался более высоким при анализе перечисленных выше показателей (табл. 6), по сравнению с камчатскими выборками. Это, по-видимому, вызвано изолированностью и специфическими природно-климатическими условиями произрастания последних. Сопоставление наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности показало, что во всех популяциях наблюдался дефицит гетерозиготных генотипов. Наиболее высокие значения
индекса фиксации Райта (Б) (табл. 6), были выявле- фрагментированностью, подверженностью пиро-
ны у популяций из Монголии (Б=0,459). Это объяс- генным факторам и самоопылением, приводящим к
няется малочисленностью популяций, значительной высокой степени инбридинга.
Таблица 5 - Анализ соответствия наблюдаемых распределений генотипов ожидаемым при равновесии Харди-Вайнберга________________________________________________________________________________________________
L. gmelinii L. kamtschatica
Локусы Баян Уул-1 Баян Уул-2 Таежная Горный ключ Уксичан Крапивная
bcLK056 3Q3,732*** 182,297*** 22,755* 38,478*** ns 5Q,864***
bcLK224 42,237*** 14,б5б* 27,і28*** ns 44,649*** 58,Q71***
bcLK066 4Q,656*** ns ns 25,136** 51,813*** 45,Q41***
bcLK260 1Q4,9S9*** 114,879*** і9,274** 54,Q61*** 47,17Q*** 55,Q36***
bcLK235 139,4б7*** 1б7,717*** 13,993* 39,Q54*** ns ns
UBCLXtet-1-22 25,QS6*** 25,577*** ns 36,287*** 19,66Q** 22,812***
UAKLly6 S6,S47*** 71,S2Q*** 93,QQ3*** 28,435* 34,579*** 1Q7,615***
Примечание: n.s. - гетерогенность не существенна; * - P<Q.Q5; ** - P<Q.Q1; *** - P<Q.QQ1
Таблица 6 - Показатели генетической изменчивости лиственницы сибирской, рассчитанные по результатам
ядерного микросателлитного анализа
Популяции N Na Nc Hо Де F
Лиственница Гмелина
Баян Уул-1 3Q 8,429 4,813 Q,371 Q,715 Q,467
Баян Уул-2 3Q 7,857 4,235 Q,352 Q,678 Q,452
В среднем для вида 8,143 4,524 0,362 0,697 0,459
Лиственница камчатская
Таежная 3Q 5,143 2,4б3 Q,414 Q,56Q Q,249
Горный ключ 3Q 4,571 2,7Q4 Q,4QQ Q,6Q6 Q,361
Уксичан 3Q 4,143 2,Q25 Q,352 Q,483 Q,32Q
Крапивная 3Q 4,857 2,742 Q,271 Q,599 Q,53Q
В среднем для вида 4,679 2,484 0,360 0,562 0,365
В среднем для всех изученных популяции 5,833±Q,446 3,164±Q,289 Q,36Q±Q,Q24 Q,6Q7±Q,Q23 Q,396±Q,Q38
N - среднее число аллелей на локус, N - эффективно число аллелей на локус, Но - наблюдаемая гетерозиготность, Не -ожидаемая гетерозиготность, Б - индекс фиксации.
Выявленные значения основных показателей генетического полиморфизма свидетельствуют о достаточно высоком в среднем уровне генетического разнообразия лиственниц Гмелина и камчатской в исследованных регионах (табл. 6) и согласуются с результатами изучения других видов рода Larix (Khasa et al., 2006; Isoda, Watanabe, 2006; Chen et al.,
2009). Сравнение показателей генетической изменчивости, полученных в выше упомянутых публикациях, с оценками в данной работе затруднительно, поскольку существенно отличаются объекты, методики проведения исследований и анализируемые наборы локусов. Кроме того, стоит отметить, что данные работы, по большей части носят лишь методический характер и не представляют результатов популяционно-генетического анализа.
Для определения степени подразделенности изученных популяций использовали коэффициенты F-статистики, предложенные С. Райтом (Wright,
1965; Guries, Ledig, 1982). Значения коэффициентов инбридинга особи относительно популяции Fis, инбридинга особи относительно вида Fit и инбридинга популяции относительно вида Fst, рассчитанных для
каждого из проанализированных локусов лиственниц Гмелина и камчатской, представлены в табл. 7.
Таблица 7 - Значения показателей F-статистик Райта
Локус Fis Fit Fst
bcLK056 Q,487 Q,544 Q,11Q
bcLK224 Q,462 Q,5Q2 Q,Q73
bcLK066 Q,316 Q,334 Q,Q26
bcLK260 Q,586 Q,633 Q,114
bcLK235 Q,3Q5 Q,371 Q,Q94
UBCLXtet-
1-22 Q,291 Q,314 Q,Q33
UAKLly6 Q,373 Q,399 Q,Q41
В среднем Q,4Q3±Q,Q42 Q,442±Q,Q45 Q,Q7Q±Q,Q14
Из данных, представленных в таблице 7, видно, что величина коэффициента варьирует от 0,291 (иВСЬХШ-1-22) до 0,586 (ЬсАК260), составляя в среднем 0,403. Положительное среднее значение Ри указывает на 40 %-ный недостаток гетерозиготных генотипов. Коэффициент также имеет положительное значение и равняется в среднем 0,442, что указывает на 44 % дефицит гетерозигот у вида в исследованной части ареала в целом. Оценка
показателя Fst, отражающего степень подразде-ленности популяций, показала, что 93 % выявленной в популяциях лиственниц Гмелина и камчатской генетической изменчивости реализуется внутри популяций и только 7 % (Fst=Q,Q7) распределяется между популяциями. Полученное среднее значение Fst указывает на генетическую подразделен-ность изученных популяций лиственницы. Наибольший вклад в межпопуляционную составляющую изменчивости вносят высокополиморфные локусы bcLK056 (Fst=Q,11Q), bcLK260 (Fst=Q,114), наименьший - локусы bcLK066 (Fst=Q,Q26) и UBCLXtet-1-22 (Fst=Q,Q33). На основании частот аллелей выявленных ядерных микросателлитных
локусов проведена количественная оценка степени генетических различий между исследованными выборками лиственниц Гмелина и камчатской. Генетическое расстояние D (Нея, 1972) между популяциями колеблется от Q,Q46 до Q,3Q3, составляя в среднем Q,157 (табл. 8).
Согласно тесту Мантела, генетические расстояния между исследованными популяциями, основанные на частотах ядерных микросателлитных фрагментов, слабо, но довольно четко коррелировали с географическими расстояниями между выборками (r=Q,9Q9, P=Q,Q4). Анализ главных координат (PCA-анализ) также хорошо иллюстрирует этот вывод (рис. 1).
Баян Уул-1 Баян Уул-2 Таежная Горный ключ Уксичан
Q,Q85 *** Баян Уул-2
Q,3Q3 Q,233 *** Таежная
Q,276 Q,188 Q,Q74 *** Горный ключ
Q,244 Q,151 Q,Q58 Q,Q62 *** Уксичан
Q,276 Q,192 Q,Q83 Q,Q46 Q,Q83 Крапивная
♦ Крапивная ♦ Горный ключ ♦ Баян-Уул-2
♦
Баян Уул-1
♦ Уксичан
♦ Таежная
Координата 1
Рисунок 1 - Проекция изученных выборок лиственницы на плоскости двух координат по данным PCA-анализа матрицы генетических расстояний М. Нея
Между
Между
популя-
циями
3%
Рисунок 2 - Тест AMOVA (компьютерная программа GenAlEx V.6)
Результаты теста распределения генетической изменчивости (AMOVA) с учетом иерархических уровней (популяции, группы популяций, виды Larix) показали, что на межвидовую генетическую изменчивость приходится 10 %, межпопуляцион-ную 3 %, внутрипопуляционную 87 % (рис. 2).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате изучения популяций лиственниц Гмелина и камчатской выявлено высокое генетическое разнообразие по ядерным микросателлитным локусам. Отмечены достоверные различия частот аллелей между выборками. В популяциях обоих видов наблюдается значительный недостаток гетерозигот, отражающий высокую степень инбридинга. Показатели генетического разнообразия камчатской лиственницы несколько ниже, чем лиственницы Гмелина, что, вероятно, связано с историей распространения видов и специфическими природноклиматическими условиями произрастания.
Генетические расстояния между популяциями отражают межвидовые и межпопуляционные различия и достоверно коррелируют с географическими дистанциями. Максимум генетической изменчивости приходится на внутрипопуляционную. Межвидовая изменчивость составляет лишь 10 % от всей изменчивости.
Полученные при помощи ядерных микросател-литных маркеров данные выявляют значительный объем генетического разнообразия популяций лиственницы, ранее недоступный для исследования с помощью морфологических признаков и аллозим-ных маркеров.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Абаимов, А.П. Биоразнообразие лиственниц Азиатской
России / А.П. Абаимов И.Ю. и др. - Новосибирск:
Изд-во «ГЕО», 2010 г. - 160 с.
Абаимов, А.П. Лиственницы Гмелина и Каяндера / А.П.
Абаимов, И.Ю. Коропачинский. - Новосибирск: Наука, 1984. - 120 с.
Бобров, Е.Г. История и систематика лиственниц / Е.Г.
Бобров // Комаровские чтения. - Л.: Наука, 1972. - Т.
25. - 35 с.
15Q
Бобров, E.R Лесообразующие хвойные СССР / E.R Бобров. - Л.: Наука, 1978. - 189 с.
Ларионова, А.Я. Генетическая изменчивость лиственницы сибирской в Нижнем Приангарье / А.Я. Ларионова и др. // Лесоведение.- 2QQ3.- № 4.- С. 17-22.
Ларионова, А.Я. Генетическое разнообразие и дифференциация популяций лиственницы Гмелина в Эвенкии (Средняя Сибирь) / А.Я. Ларионова, Н.В. Яхнева,
А.П. Абаимов// Генетика.- 2QQ4.- Т. 4Q.- №1Q.- С.
137Q-1377.
Орешкова, Н.В. Аллозимный полиморфизм лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) / Н.В. Орешкова, А.Я. Ларионова //Лесные экосистемы Северо-восточной Азии и их динамика: Мат. м/н. конф. - Владивосток, 2QQ6. - С. 22Q-223.
Орешкова, Н.В. Генетическое разнообразие лиственницы сибирской в Ужурской лесостепи (Красноярский край) / Н.В. Орешкова, А.Я. Ларионова // Вестник СВНЦ ДВО РАН. - 2QQ7. - № 3. - С. 5Q-55.
Орешкова, Н.В. Аллозимный полиморфизм ферментов лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) и лиственницы Каяндера (Larix cajanderi Mayr) / Н.В. Орешкова //Хвойные бореал. зоны.-2008.- Т. XXV.-№ 1-2.- С. 16Q-167.
Орешкова, Н.В. Популяционно-генетические параметры лиственницы Гмелина в Восточном Забайкалье /Н.В. Орешкова //Вестник ТГУ.- 2QQ9.- № 328.- С. 193 -198.
Орешкова, Н.В. Генетическая дифференциация лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) в Средней Сибири / Н.В. Орешкова //Хвойные бореальной зоны.-2010.-XXVII.-№1-2.-С.147-153.
Орешкова, Н.В. Популяционная изменчивость лиственницы Каяндера в республике Саха (Якутия) / Н.В. Орешкова, А.П. Барченков // Вестник СевероВосточного НЦ ДВО РАН.- 2009.- №1.- С. 81-87.
Орешкова, Н.В. Генетические особенности и морфологическая изменчивость лиственницы сибирской в Алтайско-Саянской горной области / Н.В. Орешкова, А.П. Барченков // Вестник КрасГАУ. - 2Q1Q. - №1Q. -С. 59-б4.
Семериков, В.Л. Изучение генетической изменчивости лиственницы сибирской (Larix sibirica Ldb.) по изо-ферментным локусам / В.Л. Семериков, А.В. Мат-
веев // Генетика. - 1995. - Т.31.- № 8. - С. 1107-1113.
Сулимова, T.E. ДНК-маркеры в генетических исследованиях: типы маркеров, их свойства и области примене-
ния / Г.Е. Сулимова // Успехи современной биологии. - 2004. - Т.124.- №3. - С. 260-271.
Шурхал, А.В. Аллозимный полиморфизм лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) / А.В. Шурхал и др. // Генетика-. 1989.- Т. 25.- № 10.- С. 1899-1901.
Шигапов, З.Х. Генетическая структура уральских популяций лиственницы Сукачева / З.Х. Шигапов и др.// Генетика.- 1998.- Т. 34.- № 1.- С. 65-74.
Chen, C. Development and characterization of microsatellite loci in western larch (Larix occidentalis Nutt.) / C. Chen et al.// Molecular Ecology Resources.- 2009.- V.9.- I3. -P. 843-845.
Devey, M.E. A genetic linkage map for Pinus radiata based on RFLP, RAPD, and microsatellite markers / M.E. Devey, J.C. Bell, D.N. Smith, D.B. Neale, G.F. Moran // Theor. Appl. Genet.- 1996.- V. 92.- № 6.- P. 673-679.
Guries, R.P. Gene diversity and population structure in pitch pine (Pinus rigida Mill.) / R.P. Guries, F.T. Ledig // Evolution. - 1982. - Vol. 36.- P. 387-402.
Isoda, K. Isolation and characterization of microsatellite loci from Larix kaempferi / K. Isoda, A. Watanabe // Molecular Ecology. - 2006. - V.6.- I. 3.- P. 664-666.
Khasa, D.P. Isolation, characterization, and inheritance of microsatellite loci in alpine larch and western larch / D.P. Khasa, C.H. Newton, M.H. Rahman, B. Jaquish, B.P. Dancik // Genome. - 2000. - №43 (3). - P. 439-448.
Khasa, D.P. Contrasting microsatellite variation between sub-alpine and western larch, two closely related species with different distribution patterns / D.P. Khasa et al.// Molecular Ecology. - 2006. - V.15.- I.13. - P. 3907-3918.
Mantel, N. The detection of disease clustering and a generalized regression approach / N. Mantel // Cancer Research. -1967. - № 27. - P. 209-220.
Nei, M. Genetic distance between populations / M. Nei // Amer. Natur. - 1972. - Vol. 106. - P. 283-291.
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.
Semerikov, V.L. Intra- and interspecific allozyme variability in Eurasian Larix Mill. species / V.L. Semerikov et al. // Heredity. - 1999. - Vol. 82. - P. 193-204.
Wright, S. The interpretation of population structure by F-statistics with special regard to systems of mating / S. Wright // Evolution. - 1965. - Vol. 19. - P. 355420.
Поступила в редакцию 17 января 2Q12 г. Принята к печати 01 марта 2012 г.
