CC BY
31
Turczaninowia 23, 1: 90-98 (2020) DOI: 10.14258/turczaninowia.23.1.9 http://turczaninowia.asu.ru
ISSN 1560-7259 (print edition)
TURCZANINOWIA
ISSN 1560-7267 (online edition)
УДК 582.675.1+575.11(571+510)
Кариотипы и содержание ДНК в ядре у некоторых видов Trollius L. и Hegemone Bunge ex Ledeb. (Ranunculaceae) Азиатской России и Китая
Е. Ю. Митренина1*, А. С. Эрст1-2, М. В. Скапцов3, М. Г. Куцев4, А. А. Кузнецов1
1 Томский государственный университет, пр. Ленина, 36, г. Томск, 634050, Россия. E-mail: emitrenina@gmail.com
2Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, ул. Золотодолинская, 101, г. Новосибирск, 630090,
Россия. E-mail: erst_andrew@yahoo.com
3Алтайский государственный университет, пр. Ленина, 61, г. Барнаул, 656049, Россия. E-mail: mr.skaptsov@mail.ru
4Сибирский федеральный университет, пр. Свободный, 79, г. Красноярск, 660041, Россия. E-mail: m_kucev@mail.ru
Ключевые слова: кариотип, купальница, содержание ДНК в ядре, хромосомы, C-value.
Аннотация. Изучены кариотипы у Trollius altaicus C. A. Mey., T. asiaticus L., T. ledebourii Rchb. и Hegemone lilacina Bunge. Для исследованных образцов установлено число хромосом в соматических клетках 2n = 16. Для трех видов купальниц характерны схожие хромосомные наборы, как по размерам, так и по морфологическим типам хромосом (метацентрики, субметацентрики, субтелоцентрики). Формула кариотипа для Trollius altaicus 2n = 2х = 16 = 14sm + 2st, для T. asiaticus 2n = 2x = 16 = 2m + 10sm + 2sm/st + 2st, для T. ledebourii 2n = 2x = 16 = 2m/sm + 10sm + 4st. Кариотип Hegemone lilacina изучен нами впервые, его формула: 2n = 2х = 16 = 4m + 8sm + 4st. При помощи проточной цитометрии для 8 видов определено содержание ДНК в ядре (C-value). Самые высокие значения среди изученных видов характерны для Hegemone lilacina (9,80 ± 0,29 пг) и Trollius yunnanensis Ulbr. (9,39 ± 0,29 пг), самые низкие - для T. farreri Stapf (8,20 ± 0,24 пг) и H. micrantha (C. Winkl. et Komarov) Butkov (8,28 ± 0,25 пг). Значения C-value для представителей T. altaicus из двух разных популяций идентичны (8,48 ± 0,25 и 8,51 ± 0,25 пг) и близки значению для T. vicarius Sipliv. (8,45 ± 0,28 пг). Размер генома у T. asiaticus из двух разных популяций варьирует (8,66 ± 0,26 пг и 8,98 ± 0,28 пг) и близок значению для T. chinensis Bunge (8,87 ± 0,26 пг).
Karyotypes and nuclear DNA content in some Trollius L. and Hegemone Bunge ex Ledeb. (Ranunculaceae) species of Asian Russia and China
E. Yu. Mitrenina1, A. S. Erst1- 2, M. V. Skaptsov3, M. G. Kutsev4, A. A. Kuznetsov1
* Автор для переписки
1 Tomsk State University, Lenina Pr., 36, Tomsk, 634050, Russian Federation 2 Central Siberian Botanical Garden SB RAS, Zolotodolinskaya str., 101, Novosibirsk, 630090, Russian Federation 3Altai State University, Lenina Pr., 61, Barnaul, 656049, Russian Federation 4Siberian Federal University, Svobodny Pr., 79, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Keywords: chromosomes, C-value, globe-flower, karyotype, nuclear DNA content.
Поступило в редакцию 13.01.2020 Принято к публикации 06.06.2020
Submitted 13.01.2020 Accepted 06.06.2020
Summary. The karyotypes of Trollius altaicus C. A. Mey., T. asiaticus L., T. ledebourii Rchb. h Hegemone lilacina Bunge have been studied. Somatic chromosome number 2n = 16 was determined for all the specimens investigated. Three Trollius species have chromosome complements similar to each other in length and morphological types of chromosomes (metacentric, submetacentric and subtelocentric ones). The karyotype formula of Trollius altaicus is 2n = 2x = 16 = 14sm + 2st, T. asiaticus is 2n = 2x = 16 = 2m + 10sm + 2sm/st + 2st, and T. ledebourii is 2n = 2x = 16 = 2m/sm + 10sm + 4st. We have studied the karyotype of Hegemone lilacina for the first time, and its formula is 2n = 2x = 16 = 4m + 8sm + 4st. Also, we have determined nuclear DNA content (C-value) for 8 species by the flow cytometry. Hegemone lilacina and Trolliusyunnanensis Ulbr. have the highest C-values (9.80 ± 0.29 pg and 9.39 ± 0.29 pg respectively), while the lowest C-values belong to T. farreri Stapf (8.20 ± 0.24 pg) and H. micrantha (C. Winkl. et Komarov) Butkov (8.28 ± 0.25 pg). The nuclear DNA content of T. altaicus specimens found in different locations were identical (8.48 ± 0.25 and 8.51 ± 0.25 pg) and similar-sized with T. vicarius Sipliv. (8.45 ± 0.28 pg). Two T. asiaticus specimens found in different locations appeared to vary in C-value (8.66 ± 0.26 pg and 8.98 ± 0.28 pg), and to be similar-sized with T. chinensis Bunge (8.87 ± 0.26 pg).
Введение
Род Trollius L. (сем. Ranunculaceae) - купальница - включает около 35 видов, распространенных во внетропических регионах Северного полушария. В России известно около 19-20 видов, наибольшее видовое разнообразие наблюдается в Сибири - 12 видов (Luferov et al., 2018). В Китае встречается около 16 видов, 8 из которых эндемичны (Li, Tamura, 2001). Род характеризуется ярко выраженными цветами оранжевого или желтого цвета, суженными лепестками с нектарниками у основания, тройчатыми или глубоко трехлопастными листьями (Kadota, 1987). Hegemone Bunge ex Ledeb. часто рассматривается как отдельный род с 2-3 видами (Tamura, 1995). Для него характерно опушение рыльца и белые, либо розовые, фиолетовые чашелистики, что отличает этот род от рода Trollius.
Представители родов Trollius и Hegemone мало изучены в цитогенетическом отношении. Большинство известных нам работ, посвященных исследованию хромосомных наборов купальниц, выполнены в 1950-1960-х гг. (Kurita, 1955, 1957, 1959, 1960; Doroszewska, 1967). Есть и более современные единичные исследования (Yang, 2002; Yuan, Yang, 2006). Тем не менее, сравнение кариотипов внутри групп близких видов дает дополнительную информацию для решения некоторых вопросов систематики и филогении (Yuan, Yang, 2006; Mlinarec, 2012; Baltisberger, Hörandl, 2016). Числа хромосом известны для большинства видов рода Trollius и некоторых Hegemone: 2n = 2х = 16 (Rice et al., 2015). У некоторых видов (Hegemone lilacina Bunge, Trollius europaeus L., T. laxus Salisb.) наряду с диплоидией иногда встречается тетра-плоидия с 2n = 4x = 32. Имеются единичные сведения о хромосомных числах 2n = 18, 24 для
T. europaeus (Rice et al., 2015). Размеры и морфология митотических метафазных хромосом описаны примерно для трети видов рода (около 10). Причем данные разных авторов по кариотипам одних и тех же таксонов различаются. Это можно объяснить следующими причинами: 1) неверно идентифицированы образцы; 2) различие методик изучения кариотипов (способы предобработки и фиксации материала, морфометри-ческого анализа хромосом); 3) внутривидовой полиморфизм данного признака. Помимо чисел хромосом и кариоморфологических параметров важным показателем, характеризующим наследственный материал, является размер генома (C-value), определяемый с помощью проточной цитометрии (Dolezel, Bartos, 2005). В базе данных по размерам геномов у растений (Plant DNA C-values Database) приведено значение C-value только для Trollius europaeus. В настоящей работе мы представляем результаты изучения карио-типов 4 видов: Trollius altaicus C. A. Mey., T. asiaticus L., T. ledebourii Rchb. и Hegemone lilacina, а также данные по размерам геномов (C-value) для 8 видов: Hegemone lilacina, H. micrantha (C. Winkl. et Komarov) Butkov, Trollius altaicus, T. asiaticus, T. chinensis Bunge, T. farreri Stapf, T. vicarius Sipliv., T. yunnanensis Ulbr.
Материал и методы
Исследованные растения и семена собраны в природе. Данные о происхождении материала представлены в таблице 1. Все растения, кроме Trollius asiaticus, были высажены в горшки и выращивались в Центральном сибирском ботаническом саду СО РАН (г. Новосибирск). Материал для цитогенетического анализа и проточной ци-тометрии был собран с них в первый год культивирования.
Таблица 1
Числа хромосом в соматических клетках, формулы кариотипов и содержание ДНК в ядрах у 9 видов Hegemone и Trollius (Ranunculaceae)
№ Вид Происхождение материала 2n Формула кариотипа 2С, пг
1 H. lilacina Россия, Республика Алтай, Улаганский р-н, около д. Акташ, 50°20'24.6"N, 87°44'48.0"E. 12 VII 2018. А. Эрст, AE 433(NS) 16 (16; 32) 4m + 8sm + 4st 9,80 ± 0,29
2 H. micrantha Таджикистан, Варзобский р-н, Анзобский перевал, 39°05'00.5"N, 68°51'52.2"E. 13 VI 2018. Ю. Овчинников, А. Эбель, Н. Лащинский, Н. Щеголева 8,28 ± 0,25
3 T. altaicus Россия, Республика Алтай, Семинский перевал, 51°02'44.6"N, 85°36'20.5"E. 13 VII 2018. А. Эрст (NS) (16) 8,48 ± 0,25
Россия, Алтайский край, окр. с. Сентелек. 25 VII 2018. А. Эрст (NS) (16) 8,51 ± 0,25
Россия, Республика Алтай, Улаганский р-н, около д. Улаган, 50°41'52.7"N, 87°59'44.2"E. 14 VII 2018. А. Эрст, AE 442 (NS) 16 (16) 14sm + 2st
4 T. asiaticus Россия, г. Новосибирск, Академгородок, р. Зырянка, 54°49'20.7"N, 83°06'18.4"E. 10 VII 2017. А. Эрст. AE 457 (NS) 16 (16) 2m + 10sm + 2sm/st + 2st 8,66 ± 0,26
Россия, Республика Алтай, Шебалинский р-н, с. Топучая, 51°07'43.6"N, 85°34'50.7"E. 14 VII 2019. А. Эрст, Т. Эрст, K. Xiang, L. Lian (16) 8,98 ± 0,28
5 T. chinensis Россия, Приморский край, Михайловский р-н, поселок Гора, лиственный лес, 253 м, 43°59'N, 132°20'E. 6 VI 2018. В. Якубов (NS) (16) 8,87 ± 0,26
6 T. farreri China, Sichuan Province, Mount Siguniang (Four Sisters Mountain), Chuan Jiao bridge, alt. 3450 m, 30°53'N, 50°102.58'E. 28 IV 2018. A. Erst, T. Erst, M. Jibin, №3 (16) 8,20 ± 0,24
7 T. ledebourii Республика Бурятия, Еравнинский р-н, окр. с. Укыр, 52°31'13,3'' N, 111°24'17,6''E, 968 м над ур. м., лиственнично-березовый лес. 30 VI 2018. В. Трошкина 16 (16) 2m/sm + 10sm + 4st
8 T. vicarius Республика Бурятия, Еравнинский р-н, окр. с. Укыр, 52°30'52,9''N, 111°25'06,6''E, 1005 м над ур. м., лиственнично-березовый лес с брусничным покровом. 30 VI 2018. В. Трошкина 8,45 ± 0,28
9 T. yunnanensis China, Sichuan Province, Mount Siguniang (Four Sisters Mountain), Ba Long mountain. 28 IV 2018. A. Erst, T. Erst, M. Jibin, №2 (16) 9,39 ± 0,29
Примеч.: 2п - число хромосом в соматических клетках (в скобках указаны значения для данного вида из литературы; прочерк - данные в литературе отсутствуют); т - метацентрическая хромосома; sm - субмета-центрическая хромосома; st - субтелоцентрическая хромосома; 2С - содержание ДНК в ядре в пикограммах (среднее значение ± SD).
Кариотипирование
Семена Trollius asiaticus проращивали на влажном песке в чашке Петри. Для получения препаратов митотических хромосом корни длиной 1-1,5 см выдерживали в 0,2%-м растворе колхицина при комнатной температуре в течение 3 ч. для накопления клеток на стадии метафа-зы, затем помещали в фиксатор Кларка (96%-й этиловый спирт и ледяная уксусная кислота в соотношении 3 : 1). У остальных видов (Trollius altaicus, T. ledebourii, Hegemone lilacina) фиксировали молодые листья со взрослых растений с размером листовой пластинки до 1 см длиной. Использовали также предобработку колхицином и фиксатор, как для проростков. Было выявлено, что оптимальный для цитогенетического анализа размер листьев составляет до 5-6 мм. Мито-тический индекс их клеток выше, чем в листьях более крупного размера. Временные препараты митотических метафазных хромосом готовили по методу Ю. А. Смирнова (Smimov, 1968). Окраску производили 1%-м раствором ацетоге-матоксилина.
Препараты анализировали под микроскопом Axio Star (Carl Zeiss, Germany) при увеличении 10*100 с использованием масляной иммерсии. Число хромосом подсчитывали в 30-50 клетках для каждого вида. Фотографирование метафаз-ных пластинок осуществляли на микроскопе Axio Imager A. 1 (Carl Zeiss, Germany) при помощи CCD-камеры AxioCam MRc5 (Carl Zeiss, Germany) и ПО AxioVision 4.7 (Carl Zeiss, Germany). Для кариотипирования использовали фотографии с минимальным числом наложений хромосом и максимально конденсированными хромосомами. Измерение хромосом и расчет основных кариометрических параметров для каждой метафазной пластинки (длина короткого и длинного плеч каждой хромосомы, плечевой индекс - соотношение длин длинного и короткого плеч, тотальная длина гаплоидного набора хромосом) производили при помощи ПО KaryoType (Altinordu et al., 2016) по фотографиям 5 мета-фазных пластинок, хромосомы которых имели сходный уровень конденсации, оцениваемый по тотальной длине гаплоидного набора. Морфологический тип хромосом определяли по классификации Levan et al. (1964). К метацентриче-ским относили хромосомы с плечевым индексом 1,0-1,7 (медианное положение центромеры, m), к субметацентрическим (субмедианное положение центромеры, sm) - с индексом 1,7-3,0, к субтелоцентрическим (субтерминальное поло-
жение центромеры, st) - 3,0-7,0, к акроцентри-ческим (терминальное положение центромеры, a) - более 7. Выделяли также хромосомы промежуточного типа - с пограничными средними значениями центромерного индекса: мета-суб-метацентрические (m/sm) и субмета-субтело-центрические (sm/st). Идиограммы строили на основе средних значений длин плеч пар хромосом. Для оформления иллюстраций применяли ПО Adobe Photoshop CS5 (Adobe Systems, USA) и Inkscape 0.92 (USA). Расчет средних значений кариометрических параметров, сравнение длин тотальных гаплоидных наборов хромосом по t-критерию Стьюдента производили при помощи статистического онлайн-калькулятора, размещенного на сайте https://math.semestr.ru/.
Проточная цитометрия
Содержание ДНК в ядре для растений родов Trollius и Hegemone определяли при помощи метода проточной цитометрии с окрашиванием йодидом пропидия. Для исследования использовали как свежие, так и высушенные в силика-геле молодые листья. Образцы измельчали при помощи лезвия в 1 мл охлажденного экстракционного буфера следующего состава: 50 мМ Хепес, 10 мМ метабисульфит натрия, 10 mM MgCl2, 0,5%-й поливинилпирролидон, 0,2%-й бычий сывороточный альбумин, 0,3%-й Tween 20, 0,2%-й Triton X-100, 50 мкг/мкл РНКазы, 50 мкг/мл йодид пропидия. Образцы фильтровали через нейлоновый фильтр с размером пор 50 мкм. Результаты флюоресценции изолированных ядер детектировали при помощи проточного цитометра Partec CyFlow PA (Partec, GmbH) с лазерным источником излучения и длиной волны 532 нм. Измерения производили не менее 9 раз с периодичностью три измерения в сутки для каждого образца. Для дальнейшего анализа использовали результаты, не превышающие среднего значения содержания ДНК образца более чем на 3 % (Kubesova et al., 2010). В качестве внутреннего стандарта использовали Allium fistulosum L., 2C = 23,50 pg (Dolezel et al., 1992; Ricroch et al., 2005; Smirnov et al., 2017). Полученные результаты обрабатывали при помощи программы XLSTAT software (AddinSoft), Flowing Software 2.5.1 (Turku Centre for Biotechnology) и штатного программного обеспечения проточного цитоме-тра CyView (Partec, GmbH). Возможное влияние вторичных метаболитов на связывание интерка-лирующего красителя исследовали посредством совместного измельчения листьев A. fistulosum и
образцов, а также отдельного исследования ядер стандарта. Полученные препараты анализировали три раза в течение 10 минут. При отсутствии изменений средних значений каналов флуоресценции пика A. fistulosum считали, что эффект не выявлен. Проточная цитометрия выполнена на базе Лаборатории биоинженерии Алтайского государственного университета (г. Барнаул).
Результаты и обсуждение Кариотипы Trollius и Hegemone
Проведенный нами анализ литературы по ци-тогенетике рода Trollius, а также наши исследования демонстрируют, что для рода характерны хромосомы крупного и среднего размеров, относящиеся к R-типу по O. Langlet (1932). Хромосомные наборы включают метацентрики (m), субметацентрики (sm) и субтелоцентрики (st) по классификации Levan et al. (1964). Акроцен-трические и телоцентрические («одноплечие») хромосомы, очевидно, не характерны для этого рода растений. Данные о наличии у Trollius и
Hegemone добавочных В-хромосом в проанализированных нами источниках отсутствуют.
Нами изучены кариотипы у Trollius altaicus, T. asiaticus, T. ledebourii и Hegemone lilacina. Для всех исследованных образцов установлено число хромосом в соматических клетках 2n = 16 (табл. 1; рис. 1). Это согласуется с результатами, ранее полученными другими исследователями. Однако для H. lilacina известна также и тетраплоидия с числом хромосом 2n = 32 (Rice et al., 2015). Мы провели морфометрический анализ хромосом Trollius altaicus, T. asiaticus, T. ledebourii и Hegemone lilacina и определили формулы их кариоти-пов (табл. 1, 2; рис. 2). Для трех видов купальниц характерны схожие хромосомные наборы, как по размерам, так и по морфологическим типам хромосом. Общей чертой кариотипов этих видов, особенно Trollius asiaticus и T. ledebourii, является то, что некоторые пары субметацентрических хромосом не всегда можно четко дифференцировать по длине и положению центромеры при рутинном окрашивании. Степень асимметрии кариотипов всех изученных видов по Стеббинсу (Stebbins, 1971) - 3А.
Таблица 2
Кариометрические параметры изученных видов Trollius и Hegemone (Ranunculaceae)
№ пары хромосом L + S L/S Тип хромосом L + S L/S Тип хромосом
Trollius altaicus Trollius asiaticus
I 4,10 i G,27 2,03 i 0,10 sm 3,79 i 0,21 1,57 i G,G7 m
II 3,5G i G,G7 1,9S i 0,0S sm 4,G7 i 0,30 1,85 i 0,0S sm
III 3,5G i G,G5 2,64 i 0,09 sm 3,69 i G,36 2,02 i 0,09 sm
IV 3,25 i 0,20 2,G6 i 0,0S sm 3,71 i 0,1S 2,26 i G,16 sm
V 3,22 i 0,20 2,5G i 0,03 sm 3,24 i 0,32 2,1S i G,15 sm
VI 3,09 i G,G7 2,59 i 0,12 sm 3,01 i G,15 2,67 i 0,2S sm
VII 3,G6 i 0,12 1,86 i 0,02 sm 3,33 i 0,1S 3,G6 i 0,33 sm/st
VIII 3,66 i G,17 3,20 i 0,12 st 3,46 i 0,29 3,59 i G,25 st
THL 27,31 i G,73 2S,19 i G,5G
Trollius ledebourii Hegemone lilacina
I 4,20 i 0,19 1,56 ± G,15 m/sm 5,12 i 0,03 1,59 i G,G7 m
II 4,59 ± G,17 2,00 i 0,13 sm 4,33 i G,17 1,39 i G,G5 m
III 4,G6 i 0,31 1,91 i G,17 sm 5,15 i 0,03 2,G5 i 0,13 sm
IV 4,04 i G,35 2,59 i 0,24 sm 4,4S i 0,22 2,19 i G,25 sm
V 3,65 i 0,41 2,00 i 0,1S sm 4,12 i 0,32 2,74 i G,25 sm
VI 3,6G i G,26 2,45 i 0,14 sm 3,55 i G,35 2,30 i 0,14 sm
VII 4,00 i 0,24 3,41 i 0,32 st 4,17 i G,25 3,24 i 0,0S st
VIII 3,55 i G,26 3,42 i 0,30 st 4,41 i G,16 3,62 i G,26 st
THL 31,72 i 1,44 35,32 ± G,83
Примеч.: L - длина длинного плеча хромосомы; S - длина короткого плеча хромосомы; L + S - длина всей хромосомы (среднее значение ± SD, мкм); L/S - плечевой индекс (среднее значение ± SD); m - метацентрическая хромосома; sm - субметацентрическая хромосома; st - субтелоцентрическая хромосома; THL - средняя тотальная длина гаплоидного набора хромосом (среднее значение ± SD, мкм).
Рис. 1. Метафазные митотические хромосомы: A - Trollius altaicus, 2n = 16; B - Trollius asiaticus, 2n = 16; C -Trollius ledebourii, 2n = 16; D - Hegemone lilacina, 2n = 16. Шкала = 10 мкм.
Формулы кариотипов ТюШш altaicus и Т. ledebourii, установленные нами, несколько отличаются от представленных ранее в работе Doroszewska (1967): 2п = 2х = 8 sm + 8 81 и 2п = 2х = 10 sm + 6 sm/st соответственно. Следует отметить, что эти формулы не приведены в ее работе, а рассчитаны нами на основании результатов измерений, указанных в публикации, поскольку данный исследователь придерживается другой классификации хромосом. Такие различия могут быть связаны с вышеобозначенными причинами. В первую очередь, с особенностя-
ми предобработки меристематических клеток и морфометрического анализа хромосом. Величины плечевых индексов некоторых пар хромосом имеют пограничные значения и, таким образом, эти пары могут быть отнесены к смежным морфологическим типам. Например, к субметацен-трическому или субтелоцентрическому в зависимости от применяемого подхода к анализу ка-риотипа. Данным исследователем проводились измерения на менее конденсированных хромосомах, чем изучали мы (табл. 2). Длина изученных Doroszewska хромосом ТюШш altaicus ва-
Рис. 2. Идиограммы изученных видов Trollius и Hegemone. Обозначения: m - метацентрическая хромосома; sm - субметацентрическая хромосома; st - субтелоцентрическая хромосома; I-VIII - пары хромосом.
рьировала от 5,4 до 7,9 мкм, а для T. ledebourii -от 3,9 до 5,7 мкм. Как правило, длинное плечо конденсируется сильнее и позднее короткого плеча. В связи с этим, при измерении менее укороченных хромосом, плечевой индекс будет несколько выше, чем при измерении более компак-тизованных. На степень конденсации хромосом влияет характер предобработки клеток меристемы перед фиксацией (ее продолжительность и вид цитостатика) (Martonfiova, 2013). Учитывая эти обстоятельства, можно сделать вывод о том, что результаты по кариометрии купальниц, полученные Doroszewska и нами, в целом, сходны. В своей публикации автор сравнивает свои данные с данными Kurita (1960, 1965) по кариоти-пам Trollius altaicus и T. ledebourii и также указывает на их различия.
Для трех китайских видов купальниц Trollius chinensis, T. farreri и T. yunnanensis, у которых мы определили только содержание ДНК в ядре, известны формулы кариотипов из литературных источников. Так, в публикации Doroszewska (1967) представлен хромосомный набор T. chinensis: 2n = 2x = 16 = 8 sm + 4 sm/st + 4 st, а в работе Yang (2002) - T. farreri: 2n = 2x = 16 = 4 m + 4 sm + 8 st. Кариотип T. yunnanensis описан обоими авторами. Причем у Doroszewska 2n = 2x = 16 = 2 m + 6 sm + 4 sm/st + 4 st, а у Yang 2n =
2x = 16 = 4 m + 4 sm + 8 st. То есть формула кари-отипа для последнего вида у этих двух авторов различается. Важным является разное происхождение материала, изученного этими исследователями: в первом случае семена T. yunnanensis были получены из ботанического сада Грайфс-вальда, во втором - из природной популяции. В своей работе Doroszewska отмечает, что некоторые виды купальниц спонтанно гибридизуются при совместном выращивании в ботанических садах. Поэтому материал, полученный оттуда, не всегда является подходящим для работ, направленных на выявление видоспецифичных особенностей, в том числе хромосомных наборов.
Кариотип Hegemone lilacina изучен нами впервые. В отличие от исследованных нами купальниц, данный вид характеризуется присутствием в кариотипе двух пар метацентриков и более высокой длиной тотального гаплоидного набора хромосом, что согласуется с данными по содержанию ДНК в их ядрах. Тотальная длина гаплоидного набора хромосом не является стабильным показателем кариотипа и может варьировать между метафазными пластинками даже на одном препарате. Тем не менее, мы провели сравнение ее значений для изученных нами видов, поскольку использовали одни и те же методики приготовления препаратов и подходы к
морфометрическому анализу хромосом. Кроме того, мы дополнительно оценивали содержание ДНК в ядре, которое является более стабильной характеристикой генома. Для полученных средних значений тотальной длины гаплоидного набора хромосом не установлены статистически достоверные различия при уровне значимости p = 0,05 только для пары видов - Trollius altaicus и T. asiaticus, для остальных пар видов были установлены различия.
Таким образом, морфология хромосом у растений рода Trollius не является четким видо-специфичным признаком, как, например, для представителей того же семейства Ranuncula-ceae - растений рода Eranthtis Salisb. (Mitrenina, Erst, 2019). Вероятно, нужно искать другие специфичные особенности их кариотипов, используя более детальные подходы - С-бэндинг, локализацию консервативных последовательностей (например, рДНК) и другие (Badaeva, Salina, 2013).
Содержание ДНК в ядре у Trollius и Hegemone
При помощи проточной цитометрии для 8 видов определено содержание ДНК в ядре - C-value (табл. 1). Самые высокие значения среди изученных видов характерны для Hegemone lilacina (9,80 ± 0,29 пг) и Trollius yunnanensis (9,39 ± 0,29 пг), самые низкие - для T. farreri (8,20 ± 0,24 пг) и H. micrantha (8,28 ± 0,25 пг). Значения C-value для представителей T. altaicus из двух разных популяций идентичны (8,48 ± 0,25 и 8,51 ± 0,25 пг) и близки значению для T. vicarius (8,45 ± 0,28 пг). Размер генома у T. asiaticus из двух раз-
ных популяций варьирует (8,66 ± 0,26 пг и 8,98 ± 0,28 пг) и близок значению для T. chinensis (8,87 ± 0,26 пг). В базе данных значений C-value у растений (Plant DNA C-values Database) представлена информация только по одному виду рода -T. europaeus. Содержание ДНК в его ядре - 8,82 пг для 2С (Zonneveld et al., 2005). Эта величина близка полученным нами значениям C-value для некоторых представителей рода Trollius. Значения содержания ДНК в ядре для T. altaicus, Т. asiaticus и H. lilacina соразмерны тотальной длине гаплоидного набора хромосом (THL). Наши результаты в сочетании с предыдущими данными для других видов цветковых растений позволяют предполагать, что различия в размере генома у Trollius и Hegemone связаны с хромосомными перестройками (делециями или обменами сегментами хромосом), имеющими место на ранних этапах эволюции этих родов (de Storme, Mason, 2014; Feliner et al., 2019). На основании вариаций в содержании ДНК между исследованными популяциями, в большинстве случаев, находящихся в пределах стандартного отклонения, мы предполагаем, что размер генома в данных таксономических группах может использоваться для быстрого скрининга уровня плоидности и проведения цитогеографических исследований.
Благодарности
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (18-04-00653 A), Государственного задания проект №FZMW-2020-0003. Авторы выражают признательность Р. В. Анненкову за оформление иллюстраций.
REFERENCES / ЛИТЕРАТУРА
Altinordu F., Peruzzi L., Yu Y., He X. 2016. A tool for the analysis of chromosomes: KaryoType. Taxon 65(3): 586-592. DOI: 10.12705/653.9
Badaeva E. D., Salina E. A. 2013. Genome structure and chromosomal analysis of plants. Vavilov Journal of Genetics and Breeding 17(4/2): 1017-1043. [In Russian] (Бадаева Е. Д., Салина Е. А. Структура генома и хромосомный анализ растений // Вавиловский журнал генетики и селекции, 2013. Т. 17, № 4/2. С 1017-1043).
Baltisberger M., Horandl E. 2016. Karyotype evolution supports the molecular phylogeny in the genus Ranunculus (Ranunculaceae). Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics 18: 1-14. DOI: 10.1016/j. ppees.2015.11.001
De Storme N., Mason A. 2014. Plant speciation through chromosome instability and ploidy change: Cellular mechanisms, molecular factors and evolutionary relevance. Current Plant Biology 1: 10-33. DOI: 10.1016/j. cpb.2014.09.002.
Dolezel J., Bartos J. 2005. Plant DNA flow cytometry and estimation of nuclear genome size. Annals of Botany 95: 99-110. D0I:10.1093/aob/mci005
Dolezel J., Sgorbati S., Lucretti S. 1992. Comparison of three DNA fluorochromes for flow cytometric estimation of nuclear DNA content in plants. Physiologia Plantarum 85: 625-631. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1992.tb04764.x
Doroszewska A. 1967. Chromosomes of some Trollius species. Acta SocietatisBotanicorum Poloniae 36(3): 567577.
Kadota Y. 1987. Genus Trollius L. (Ranunculaceae) in Japan. Bull. Natn. Sci. Mus., Tokyo. Ser. B. 13(3): 107-121. Kubesovä M., Moravcovä L., Suda J., Jarosik V., Pysek P. 2010. Naturalized plants have smaller genomes than their non-invading relatives: a flow cytometric analysis of the Czech alien flora. Preslia 82: 81-96.
Kurita M. 1955. Cytological studies in Ranunculaceae IV. The karyotype analysis inActaea and some other genera. Jap. Jour. Genet. 30: 124-127.
KuritaM. 1957. Chromosome studies in Ranunculaceae VI. Karyotypes of six genera. Rep. Biol. Inst. Ehime Univ. 3: 9-15.
Kurita M. 1959. Chromosome studies in Ranunculaceae XIV. Karyotypes of several genera. Mem. Ehime Univ. Sect. II. 3: 25-32.
Kurita M. 1960. Chromosome studies in Ranunculaceae XVII. Karyotypes of some species. Mem. Ehime Univ. Sect. II. 4: 59-66.
Langlet O. 1932. Über chromosomenverhältnisse und systematik der Ranunculaceae. Svensk Botanisk Tidskrift. 26: 381-400.
Levan A., Fredgam K., Sandberg A. 1964. Nomenclature for centrometric position of chromosomes. Hereditas 52: 201-220.
Li L., Tamura M. 2001. Trollius L. In: Flora of China. Vol. 6. Ranunculaceae. St Louis: MO: Missouri Botanical Garden. Pp. 133-438.
Luferov A., Erst A., Luferov D., Shmakov A., Wang W. 2018. The genus Trollius (Ranunculaceae) in the Russian Far East. Turczaninowia 21, 2: 110-116. DOI: 10.14258/turczaninowia.21.2.12
Märtonfiovä L. 2013. A method of standardization of chromosome length measurement. Caryologia: International Journal of Cytology, Cytosystematics and Cytogenetics 66(4): 304-312. DOI: 10.1080/00087114.2013.854565 Mitrenina E. Yu., Erst A. S. 2019. Karyosystematic study of the genus Eranthis Salisb. (Ranunculaceae). Problems of Botany of South Siberia and Mongolia 1(18): 145-149. [In Russian] (Митренина Е. Ю., Эрст А. С. Ка-риосистематическое изучение рода Eranthis Salisb. (Ranunculaceae) // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии, 2019. Т. 1(18). С. 145-149). DOI: 10.14258/pbssm.2019028
Mlinarec J., S"atovic Z., Mihelj D., Malenica N., Besendorfer V. 2012. Cytogenetic and phylogenetic studies of diploid and polyploid members of Tribe Anemoninae (Ranunculaceae). Plant Biology 14: 525-536. DOI: 10.1111/j.1438-8677.2011.00519.x
Leitch I. J., Johnston E., Pellicer J., Hidalgo O., Bennett M. D. 2019. Plant DNA C-values Database (Release 7.1). URL: https://cvalues.science.kew.org/ (Accessed 05 January 2020).
Rice A., Glick L., Abadi Sh., Einhorn M., Kopelman N.M., Salman-Minkov A., Mayzel J., Chay O., Mayrose I. 2015. The Chromosome Counts Database (CCDB) - a community resource of plant chromosome numbers. New Phytol. 206(1): 19-26.
Ricroch A., Yockteng R., Brown S. C., Nadot S. 2005. Evolution of genome size across some cultivated Allium species. Genome 48: 511-520. DOI: 10.1139/g05-017
Smirnov S., Skaptsov M., Shmakov A., Fritsch R., Friesen N. 2017. Spontaneous hybridization among Allium tulipifolium and A. robustum (Allium subg. Melanocrommyum, Amaryllidaceae) under cultivation. Phytotaxa 303(2): 155-164. DOI: 11646/phytotaxa.303.2.5
Smirnov Yu. A. 1968. Accelerated method for studying somatic chromosomes in fruit trees. Tsitologia 10(12): 1601-1602. [In Russian] (Смирнов Ю. А. Ускоренный метод исследования соматических хромосом плодовых // Цитология, 1968. Т. 10, № 12. С. 1601-1602).
Stebbins G. L. 1971. Chromosomal evolution in higher plants. London: Arnold. 216 pp.
Tamura M. 2002. Trollius L. In: Die Natürlichen Pflanzenfamilien. Ed. P. Hiepko. Band 17a, IV Berlin: Duncker und Humblot. Pp. 238-244.
Vitales D., Alvarez I., Garcia S., Hidalgo O., Feliner G. N., Pellicer J., Valles J., Garnatje T. 2019. Genome size variation at constant chromosome number is not correlated with repetitive DNA dynamism inAnacyclus (Asteraceae). Annals of Botany mcz183. DOI: 10.1093/aob/mcz183
Yang Q.-E. 2002. Cytology of the tribe Trollieae and of the tribe Cimicifugeae in the Ranunculaceae: a comparative study. Acta Phytotaxonomica Sinica 40: 52-65.
Yuan Q., Yang Q.-E. 2006. Tribal relationships of Beesia, Eranthis, and seven other genera of Ranunculaceae: evidence from cytological characters. Botanical Journal of the Linnean Society 150: 267-289.
ZonneveldB. J. M., Leitch I. J., BennettM. D. 2005. First nuclear DNA amounts in more than 300 angiosperms. Annals of Botany 96: 229-244. DOI: 10.1093/aob/mci170
