Полиморфизм последовательностей органельных ДНК видов картофеля Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

*

© О.Ю. Антонова,

Т.А. Гавриленко

ГНЦ РФ ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова, лаборатория биотехнологии, Санкт-Петербург

Ш Полиморфизм цитоплазматических геномов 34 видов рода Solanum изучали при помощи ПЦР -анализа с праймерами, специфичными к последовательностям хл- и мтДНК. Обнаружено 11 гаплотипов хл- и 16 гаплотипов мтДНК. По результатам ПЦР анализа хлДНК не выявлено соответствия между кластеризацией видов и ботанической классификацией. Обнаружена корреляция между кластерами, географическим происхождением и принадлежностью видов к группам, содержащим ядерные Е-, Ви А-геномы.

Ш Ключевые слова: виды картофеля; род Solanum; аллель; локус; полиморфизм органельных ДНК; систематика

ГЕНЕТИКА ПОПУЛЯЦИЙ И ЭВОЛЮЦИЯ

ПОЛИМОРФИЗМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ОРГАНЕЛЬНЫХ ДНК ВИДОВ КАРТОФЕЛЯ

ВВЕДЕНИЕ

Генетическое разнообразие видов картофеля (род Solanum, секция Petota, подсекция Potatoe), произрастающих от юго-западных районов США до южных границ Чили, включает 228 диких и 7 культурных видов, в том числе возделываемый картофель Solanum tuberosum [8]. Изучение меж- и внутривидового разнообразия картофеля представляет интерес как для понимания эволюционных процессов, так и в плане отбора новых форм, устойчивых к болезням, вредителям и абиотическим стрессам, что особенно актуально для улучшения возделываемого картофеля, имеющего узкий спектр генетической изменчивости [7, 13]. Изучение генетического разнообразия видов картофеля осложняется существенными различиями таксономических систем и филогенетических концепций [1, 2, 5, 8, 14, 16], различающихся в трактовках номенклатурных комбинаций (секций, серий, видов, подвидов), в составе и объеме разных таксономических групп. Традиционные ботанические классификации видов картофеля основаны главным образом на морфологических признаках; также учитываются данные по географическому распространению [1, 5, 8, 14] и для ряда видов — характеристикам скрещиваемости [8]. Развитие современных молекулярных методов обусловило появление в последние десятилетия новых систем видов [14, 16].

Одним из подходов к изучению филогенетических взаимосвязей видов и оценке их генетического разнообразия является анализ полиморфизма органельных ДНК. Материнский тип наследования органелл и высокая эволюционная консервативность пластома предоставляют исследователям возможности для установления предковых форм аллополиплоидов с материнской стороны. В то же время, вопросы происхождения полиплоидов, составляющих 30 % от всех известных видов секции Petota, до сих пор не выяснены. Полиморфизм пластидных (хл) и митохондриальных (мт) геномов видов картофеля изучался при помощи разных подходов: рестрикционного анализа, блот-гибридизации и, позднее, ПЦР-анализа с использованием SSR- и STS-маркеров [4, 9, 10, 11, 12, 16, 20]. В настоящее время разработаны специфичные праймеры, позволяющие посредством ПЦР различать два наиболее распространенных у видов картофеля типа плас-тидной ДНК (Т и W типы) и три основные типа мтДНК культурного картофеля — а, в и у [12]. Однако типы мтДНК были определены в основном только для одного вида Solanum tuberosum селекционных европейских сортов возделываемого картофеля [11, 12], а типы хлДНК многих видов картофеля до сих пор остаются неизвестными.

Целью данной работы было изучение полиморфизма цитоплазматических геномов видов картофеля и близких неклубненосных видов рода Solanum при помощи ПЦР с праймерами, специфичными к ряду последовательностей хл- и мтДНК.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследовали 68 образцов, представляющих 23 диких и 6 культурных видов картофеля, из 11 серий подсекции Potatoe, и 3 образца близких неклубненосных видов серий Juglandifolia (S.rickii) и Etuberosu (S. etuberosum, S. brevidens) подсекции Estolonifera секции Petota. Как внешние группы в анализ также были включены более отдаленные неклубненосные виды рода Solanum секций Basarthrum (S. caripensa) и Solanum (S. nigrum) (табл.). Образцы для анализа были получены из коллекций ВИР и Генбанка GLSK Германии. Классификация видов и обозначения ядерных геномов видов картофеля (см. табл.) приведены согласно Хоксу [8].

Выделение тотальной ДНК проводили из листьев растений по методу Винанда и Файкса [21] с небольшими модификациями и дополнительной очисткой при помощи поливинилполипирролидона. Полиморфизм органельных ДНК изучали на основе полимеразной цепной реакции со специфичными праймерами. Анализ пластидных геномов проводили с использованием праймеров ALC_1/ALC_3, trnD/trnT и NTCP9, маркирующих локусы atpE, trnD/trnT и trnG/trnR соответственно [4, 6, 12]. Изучение мтДНК проводили при помощи праймеров AL_Mt2/ALM_3, ALM_4/ ALM_5, ALM_6/ALM_7 и pumD (локусы atp6, rps10, cob, rpsl4/cob соответственно) [3, 12]. Условия проведения ПЦР-реакций соответствовали протоколам авторов-разработчиков праймеров. Разделение продуктов амплификации проводили в агарозных гелях в буфере ТВЕ, а также в 6—10 %-ных ПААГ как в денатурирующих, так и в неденатурирующих условиях. Ряд видов имели нулевые аллели локусов atp6 и rps10 мтДНК; в этих случаях отсутствие продуктов реакции было подтверждено тремя независимыми экспериментами. Статистическую обработку результатов и графические построения осуществляли при помощи пакета программ SPSS, версия 11.5 [19]. Кластерный анализ проводили с использованием алгоритма Варда, основанного на принципе минимизации внутрикластерной дисперсии. Наличие/отсутствие каждой аллели при составлении исходной базы данных кодировали цифрами 1 и 0.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

У проанализированных нами видов трех секций рода Solanum выявлен значительный полиморфизм

последовательностей цитоплазматических ДНК, все изученные локусы были полиморфны. Однако у видов картофеля (подсекция Potatoe) были выявлены два мономорфных локуса: пластидный trnD/trnT и митохондриальный локус cob (см. табл.). Наиболее распространенными аллелями полиморфных локусов являлись аллель W(4) локуса atpE хлДНК, а также аллель

3 локуса rps14/cob и аллель 0 локуса atp6 мтДНК. У ряда образцов серий Pinnatisecta, Yungasensa и Longipedicellata мт-геномы содержали одновременно аллели 1 и 3 локуса rps14/cob и аллели 6 и 8 локуса rps10 (см. табл.).

Многие аллели были выявлены нами впервые. Так, для пластидного локуса atpE ранее были описаны только две аллели — фрагменты размерами 380 и 620 п.о., образующиеся при амплификации со специфичными праймерами ALC_1/ALC_3 и являющиеся маркерами «культурного» (Т) и «дикого» (W) типов хлДНК соответственно [12]. Нам удалось разделить фрагменты W-типа в 6 %-ом неденатурирующем ПААГ на три различные фрагмента, обозначенные от меньшего к большему как аллели W(2), W(3) и W(4) (рис. 1). При этом у большинства изученных нами культурных и диких видов картофеля была выявлена аллель W(4) (см. табл.). Новые, не описанные ранее в литературе аллели W(2) и W(3), обнаружены в основном у мексиканских диплоидных видов картофеля серий Pinnatisecta и Bulbocastana и у отдаленных неклубненосных видов (см. табл.).

Аналогично, для митохондриального локуса rps10 были известны три аллели — а, ß и у [12]. В нашей работе при амплификации со специфичными праймерами ALM_4/ALM_ 5 выявлено девять различных аллелей данного локуса, обозначенные нами как аллели 0 — 8 (см. табл., рис. 2), три из которых соответствовали аллелям а, ß и у по классификации Лоссля. Большинство видов (20 видов, представленных 47 образцами), имели ß-аллель мтДНК (по нашей классификации аллель 6). Только пять диких видов картофеля имели а-тип мтДНК (аллель 8 по нашей классификации), и только у одного вида (S. vernei) был обнаружен у-тип, то есть нулевая аллель локуса rps10 (см. табл.). Остальные аллели локуса rps10 были выявлены нами впервые у диких видов картофеля серий Bulbocastana, Pinnatisecta, Commersoniana и неклубненосных видов серии Juglandifolia и секций Solanum и Basarthrum (см. табл.).

В результате проведенного анализа обнаружено 14 аллелей пластидных и 18 аллелей митохондриальных локусов (см. табл.). Сочетания этих аллелей давали 11 различных гаплотипов хлДНК и 16 различных гапло-типов мтДНК. По ряду локусов выявлен внутривидовой полиморфизм последовательностей как пластидных, так и мтДНК (см. табл.).

Таблица

Результаты анализа органельных геномов видов рода Solanum при помощи ПЦР со специфичными праймерами

C Подсекция Серия Вид (образец, № каталога) Г еномный состав ядра (Hawkes, 1990) ^^^ше в локусах:

пластидных митохондриальных

atpE trnG/ trnR trn trn rps14/ cob atp6 rps10 cob

Basarthrum S. caripense 1 —K12831 W (2) 2 2 3 0 2 0

Solanum S. nigrum 1 — . W (2) 1 2 3 0 2 0

Petota:

подсекция Estolonifera :

1. Etuberosa S. brevidens 1— 21265b ЕЕ W (3) 3 2 2 0 6 1

S. etuberosum 1 —K 9141 W (3) 3 2 2 0 6 1

2. Juglandifolia S. rickii 1 —La 1974 W (3) 4 1 3 0 3 2

подсекция Potatoe :

3. Bulbocastana S. bulbocastanum 1 — GLKS 1741; 2—К 21278 BB W (3) 5 1 1 0 7 2

4. Pinnatisecta S. brachistotrichum 1 — K 24369; 2 —K 21397 BB W (3) 5 1 1 + 3 0 6 ( ) —

S. cardiophyllum — GLKS 108 W (3) 5 1 1 + 3 0 8 ( ) 2

S. pinnatisectum 1 — GLKS 1607; 2 — K 16962; 3 — K 19157 W (3) 5 1 1 0 6 ( ) 2

S. pinnatisectum 4 — K 19328; 5 — K 24243 W (3) 5 1 1 + 3 0 6 ( ) 2

S. tarnii 1 — GLKS 2870 W (3) 5 1 1 0 5 2

5. Longipedicellata S. stoloniferum 1 — K 8416; 2 —K 3336 A4A4BB W (4) 8 1 1 + 3 2 8 ( ) —

6. Demissa S. demissum 1 — K 23305 AAAAB B или AABBBB W (4) 6 1 3 0 6 + 8 2

S. demissum 2 —K 23303; 3 — K 23315 W (4) 5 1 -- -- -- --

S. demissum 4—K 15173; 5 —K 21371 W (4) 8 1 3 1 6 + 8 2

S. demissum 6 — K 23312 W (4) 6 1 3 1 6 + 8 2

7. Acaulia S. acaule 1 —K 12256; 2 —K12304 A2A2A3A3 W (4) 7 1 3 0 6 + 8 2

S. acaule 3 — K 23004; 4 — K 23005 W (4) 7 1 3 0 6 ( ) 2

8. Megistacroloba S. toralapanum 1—K 19212 A1A1 W (4) 7 1 3 0 6 ( ) —

Окончание таблицы

9. Commersoniana S. commersonii 1 — GLKS 212 A1A1 W (4) 6 1 1 0 1 + 4 —

10. Maglia S. maglia 1 — K 2883 -- W (4) 7 1

S. chacoense 1 — K 24275 W (4) 5 1

S. chacoense 2 — K 2729 W (3) 5 1 1 + 3 0 6 + 8 —

11. Yungasensa S. chacoense 3 GLKS W A1A1 W (4) 5 1 1 + 3 0 8 ( ) —

S. chacoense 4 GLKS G W (4) 5 1 1 + 3 0 6 + 8 —

S. tarijense 1 — K 12637 T (1) 6 1 3 0 6 ( ) —

S. tarijense 2 — K 17500 W (4) 6 1 3 0 6 ( ) —

S. berthaulthii 1 — GLKS 72.9/1; 2 — GLKS 72.6/3; 3 — GLKS 72.5/ 1 W (4) 6 1 3 0 6 ( ) 2

S. microdontum1 — K 18126; 2 — K 5399 W (4) 6 1

12. Tuberosa (wild) S. multidissectum 1 — K—??; 2 — K 21190 A1A1 W (4) 7 1 3 0 6 ( ) 2

S. sparsipilum 1 — K 7370 W (4) 5 1 3 0 6 ( ) —

S. spegazzinii 1 — K 24307 W (4) 6 1 1 + 3 0 6 ( ) —

S. spegazzinii 2 — K 19182 W (4) 7 1 3 0 6 ( ) —

S. vernei 1 — K 21188 W (4) 6 1 1 + 3 0 0( ) 2

S. sucrense 1 — K 23602; 2 — K 9247 AAAA W (4) 5 1 3 0 6 ( ) —

S. ajanhuiri 1 — K 7377 W (4) 7 1 3 0 6 ( ) —

S. stenotomum 5 — K 6510; 6 — K 12687 W (4) 7 1 3 0 6 ( ) —

S. phureja 1 — K 1815 A1A1 W (4) 7 1 3 0 6 ( ) —

S. stenotomum 1 — K 15288; 2 — K 1185; 4 — K 5642 W (4) 7 1 1 + 3 0 6( ) —

S. stenotomum 3 — K 14828 W (4) 7 1 1 0 6( ) —

S. xjuzepczukii 1 — K 13398 A1A1A1 W (4) 7 1 3 0 6( ) 2

13. Tuberosa (cultivated) S. x curtilobum 1 — K 10492; 2 — K 9655; 3 — K 9644; 4 — GLKS 73.1; 5 — K 13384 АДАДД W (4) 7 1 3 0 6( ) 2

S. tuberosum ssp. andigena 1 — K 4615 W (4) 8 1 3 1 8( ) 2

S. tuberosum ssp. andigena 2 — K 1688 AAAA W (4) 7 1 3 0 6( ) 2

S. tuberosum ssp. andigena 3 — K 4617 W (4) 8 1 3 1 8 ( ) 2

S. tuberosum ssp. andigena 4 — K20297 T (1) 6 1

S. tuberosum ssp. tuberosum W—K 7568 AAAA W (4) 8 1 3 1 8 ( ) 2

S. tuberosum ssp. tuberosum T —K 16981 T (1) 6 1 3 0 6( ) 2

M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Рис. 1. Полиморфизм видов картофеля по пластидному локусу а1рЕ:

стрелками с номерами указаны соответствующие аллели данного локуса. Электрофорез в 6 %-ом ПААГ в денатурирующих условиях.

M — маркер

1 — S. curtilobum 4

2 — S. caripense 1

3 — S. goniocalyx 1

4 — S. rickii 1

5 — S. commersonii 1

6 — S. phureja 1

7 — S. demissum 2

8 — S. tuberosum ssp. andigena 4

9 — S. ajanhuiri 1

10 — S. tarnii 1

11 — S. etuberosum 1

12 — S. toralapanum 1

13 — S. brachistotrichum 2

14 — S. chacoense 1

15 — S. tarijense 2

16 — S. tarijense 1

17 — S. pinnatisectum 1

18 — S. maglia 1

19 — S. vernei 1

20 — S. bulbocastanum 1

M 1

3 4 5

8 9 10 11 M

1000

Рис. 2. Аллели митохондриального локуса rps10, выявленные у изученных видов рода Solanum L.:

1 — S. nigrum 1 7 — S. chacoense 3

2 — S. rickii 1 8 — S. bulbocastanum 1

3 — S. etuberosum 1 9 — S. pinnatisectum 2

4 — S. curtilobum 1 10 — S. demissum 1

5 — S. stenotomum 1 11 — S. tarnii 1

6 — S. commersonii 1 12 — маркер

Электрофорез в 1,4 %-ом агарозном геле; цифрами со стрелками указаны номера соответствующих аллелей.

о в 10 1B Z0 ZB

S. tuberosum ssp. andigena 4 S. tuberosum, T S. tarijense 1

S. spegazzinii 1 S. vernei 1 S. tarijense 2 S. microdontum 1,2 S. spegazzinii 1 S. commersonii 1 S. berthaulthii 1-3 S. demissum 1,6 S. stenotomum 1-6 S. acaule 1-4 S. toralapanum 1 S. phureja 1 S. juzepczukii 1 S. ajanhuiri 1

S. tuberosum ssp. andigena 2 S. curtilobum 1-5 S. multidissectum 1-2 S. spegazzinii 2 S. maglia 1 S. tuberosum ssp. andigena 1,3 S. tuberosum, W S. stoloniferum 1 S. demissum 4, 5

S. sparsipilum 1 S. sucrense 1 S. chacoense 1 S. demissum 2,3 S. tarnii 1 S. chacoense 2 S. bulbocastanum 1, 2 S. brachistotrichum 1, 2 S. pinnatisectum 1-5 S. cardiophyllum S. rickii 1

S. brevidens 1 S. etuberosum 1 S. caripense 1 S. nigrum 1

Рис. 3. Распределение видов рода Solanum на дендрограмме, построенной по результатам анализа полиморфизма последовательностей их пластидных ДНК

По данным ПЦР-анализа изученных локусов хлДНК был проведен кластерный анализ, результаты которого представлены на рис. 3 в виде дендрограммы. На филогенетическом дереве изученные виды разделились на два кластера А и В, каждый из которых состоял из нескольких подкластеров. Выявлено четкое разделение видов картофеля и неклубненосных видов рода

Solanum. Так, подкластер В2 кластера В состоял только из неклубненосных видов, принадлежащих к отдаленным секциям Solanum и Basarthrum (внешняя группа) и к серии Etuberosa секции Petota. Совместная кластеризация этих видов подтверждает классификацию Спунера, построенную на основе ПДРФ анализа хлДНК, в которой серия Etuberosa выносится за

пределы секции Petota и определяется в ранге отдельной секции Etuberosum [16]. Наличие специфичных аллелей у неклубненосных видов серии Etuberosa (S. etuberosum, S. brevidens, геном ЕЕ), выявленное в настоящей работе (аллель 1 локуса cob и аллель 2 локуса rpsl4/cob мтДНК — см. табл.), также указывает на высокую обособленность этих видов.

Кластер Bi объединил диплоидные мексиканские виды картофеля с ядерным В-геномом (ВВ) серий Pinnatisecta (S. brachistotrichum, S. cardio-phyllum, S. pinnatisectum и S. tarnii), Bulbocastana (S. bulbocastanum), а также один образец S. chacoense (серия Yungasensa) (см. табл., рис. 3). Следует отметить, что мексиканские аллополипоидные виды (A4A4BB, ААААВВ) в этот кластер не попали.

Кластер А объединил южно-американские диплоидные (AiAi) и южно-американские автополиплоидные виды картофеля с различными вариантами ядерных А-геномов (АДД, АДАД), а также мексиканские аллополиплоидные виды картофеля с А- и В-компо-нентными геномами — S. stoloniferum (A4A4BB) и S. demissum (ААААВВ) (см. табл., рис.3) [8]. Также следует отметить, что редкие аллели 1 и 2 локуса atp6 мтДНК выявлены только у аллополиплоидных видов Мексики и у S. tuberosum (A1A1A1A1) (см. табл., рис. 3). Совместная группировка видов в кластере А проясняет происхождение природных мексиканских аллополиплоидных видов S. stoloniferum (AABB) и S. demissum (AAААBB). Можно полагать, что пред-ковыми видами этих аллополиплоидов с материнской стороны являлись южно-американские виды с А-гено-мом, которые мигрировали в Мексику, как предположил Хокс [8], где и произошла их гибридизация с местными мексиканскими диплоидными видами, несущими В-геном. В результате, сформировавшиеся в Мексике аллополиплоиды унаследовали цитоплазматическую ДНК южно-американских видов картофеля. Тесные генетические взаимосвязи аллополиплоидов Мексики из серий Demissa и Longipedicellata и диплоидного вида S. verrucosum (AA геном) были ранее выявлены на основе ПДРФ хлДНК [15].

Высокую гетерогенность показали виды S. demissum, S. chacoense, S. spegazzinii, S. tarijense, S. tuberosum ssp. andigena — их образцы, собранные в разных странах и регионах Южной Америки, сгруппировались по трем различным ветвям подкластеров A^ A2 и A3 (см. рис. 3).

Таким образом, по результатам анализа полиморфизма пластидной ДНК виды секции Petota с разным географическим происхождением и разными ядерными геномами объединились в отдельные генетические группы: (1) кластер В2 — неклубненосные диплоидные виды серии Etuberosa (геном ЕЕ), (2) кластер В1 — мексиканские диплоидные виды (геном ВВ) и (3)

южно-американские ди- и полиплоидные виды кластера А-геномов из Аргентины, Боливии, Перу, Колумбии и аллополиплоидные видов Мексики (A4A4BB, ААААВВ). Обнаруженная корреляция между выявленными кластерами и принадлежностью видов к группам, содержащим ядерные Е-, В- А-геномы, указывает, что дивергенция ядерных и пластидных геномов шла параллельными путями. Полученные результаты не поддерживают традиционную ботаническую классификацию видов картофеля, поскольку не выявлено соответствия между совместной кластеризацией видов картофеля и их таксономической принадлежностью к разным сериям. В то же время, наши данные достаточно хорошо согласуются с результатами исследований по молекулярной филогении картофеля, полученных с использованием других типов ДНК маркеров [10, 15—17]. Для более определенных выводов о филогенетических взаимосвязях видов необходимы дальнейшие исследования с привлечением максимальной представленности меж- и внутривидового разнообразия, дополнительных маркеров и методов исследования.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 05-04-49259а.

Литература

1. Букасов С.М. Межвидовая гибридизация картофеля. // Известия акад. наук СССР. — 1938. — Т. 13. — С. 711—732.

2. Букасов С.М. Принципы систематики картофеля.// Труды по прикл. ботанике, генетике и селекции. — 1978. — Т. 62, Вып. 1.— С. 3 — 8.

3. Bastia T., Scotti N., Cardi T. Organelle DNA analysis of Solanum and Brassica somatic hybrids by PCR with «universal primers». // Theor. Appl. Genet. — 2001. — Vol. 102. — P 1265-1272.

4. Bryan G.J., McNicoll J., Ramsay G., Meyer R.C., DeJong W.S. Polymorphic simple sequences repeat markers in chloroplast genomes of Solanaceous plants. // Theor. Appl. Genet. —

1999. — Vol. 99 — P 859-867.

5. Correll D.S. The potato and its wild relatives.// Contr. Texas. Res. Found. Bot. Stud. — 1962. — Vol. 4 — P 1-606.

6. Demesure B., Sodzi N., Petit R.J. A set of universal primers for amplification of polymorphic non-coding regions of mitochondrial and chloroplast DNA in plants.// Molecular Ecology. — 1995. — Vol. 4. — P 129-131.

7. Glendenning, D.R. The genepool of modern potato varieties. // Paper presented in the joint meeting Eucarpia-EAPR “The development and identification of superior potato genotypes; limitations and prospects for the future». — England: Cambridge, Dec. 16-20, 1985.

8. Hawkes J.G. The potato: evolution, biodiversity and genetic resources. — London: Belhaven Press, 1990.

9. Hosaka K. Successive domestication and evolution of the Andean potatoes as revealed by chloroplast DNA restriction endonuclease analysis. // Theor. Appl. Genet. — 1995. — Vol. 90. — P 356-363.

10. Hosaka K., Ogihara Y., Matsubayashi M., Tsunewaki K. Phylogenetic relationship between the tuberous Solanum species as revealed by restriction endonuclease analysis of chloroplast DNA.// Jpn. J. Genet. — 1984 — Vol. 59. — P 349-369.

11. Lossl A., Adler N., Horn R., Frei U., Wenzel G. Chondriome-type characterization of potato: mt a, p, y, e and novel plastid-mitochondrial configurations in somatic hybrids. // Theor. Appl. Genet. — 1999. — Vol. 98. — P 1-10.

12. Lössl A., Götz M., Braun A., Wenzel G. Molecular markers for cytoplasm in potato: male sterility and contribution of different plastid-mitochondrial configurations to starch production. // Euphytica. —

2000. — Vol. 116. — P. 221-230.

13. Mendoza H.A., Hayne F.L. Genetic relationship among potato cultivars grown in the United States. // Hortscience. — 1974. — Vol. 9. — P 328-330.

14. Ochoa C.M. The potatoes of South America: Bolivia. — Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1990.

15. Spooner D.M., Sytsma K.J. Reexamination of series relation-ships of Mexican and Central American wild potatoes (Solanum sect. Petota): evidence from chloroplast DNA restriction site variation. // Systematic Botany. — 1992 — Vol. 17. — P 432-448.

16. Spooner D.M., Anderson G.J. and Jansen R.K. Chloroplast DNA evidence for the interrelatioships of tomatoes, potatoes and pepinos (Solanaceae). // Am. J. of Botany. — 1993. — Vol. 80. — P 676-688.

17. Spooner D.M. Hiymans J. Potato systematics and germplasm collecting, 1989-2000.// Theor. Appl. Genet. — 2001. — Vol. 78. — P. 237-268, 395.

18. Spooner D.M., Hettascheid WL.A., Van den Berg R.G., Bran-denburg WA. Plant nomenclature and taxonomy an norticultural and agronomic perspective. // Horticultural. — 2003.

19. SPSS (Data analysis software system), Version 11.5. // 2002 — http://www.spss.ru.

20. Sukhotu T., Kamijima O., Hosaka K. Nuclear and chloroplast DNA differentiation in Andean potatoes. // Genome. — 2004. — Vol. 47. — P 46-56.

21. Wienand U., Feix G. Zein specific restriction enzyme fragments of maize DNA. // FEBS Letters. — 1980. — Vol. 116. — P. 14-16.

Organelle DNA variation in potato species

Antonova O.Yu., Gavrilenko T.A.

N.I. Vavilov Institute of Plant Industry, Saint-Petersburg

^ SUMMARY: The genetic diversity of 34 species of the genus Solanum was studied using chloroplast (cp) DNA and mitochondrial (mt) DNA specific PCR primers. 11 cpDNA haplotypes and 16 mtDNA haplotypes were discovered. Traditional botanical taxonomy of potato species was not supported by cpDNA data. Cladistic relationships of 34 species support their geographical and genome differentiation. A derived clades contains E-, B- and A-genome species of the section Petota suggesting a coevolution of chloroplast and nuclear genomes.

^ KEY WORDS: potato species; genus Solanum; allele; locus; organelle DNA variation; taxonomy