CC BY
81
генетика популяций и эволюция
УДК 575.222.7
RAPD-АНАЛИЗ ГЕНОМНОГО ПОЛИМОРФИЗМА ВИДОВ И СОРТОВ РОДА FAGOPYRUM
ВВЕДЕНИЕ
Гречиха (род Fagopyrum Mill, сем. Polygonaceae — гречишные) — одна из ценнейших крупяных культур. Она все больше приобретает значение в качестве важного диетического продукта, и некоторые ее формы используются как сырье для получения ценного лекарственного препарата из группы фла-воноидов — рутина.
Все исследователи признают азиатское происхождение гречихи (Кротов, 1975; Campbell, 1997). Тем не менее, вопрос о центре ее происхождения остается открытым, и в настоящее время существуют две точки зрения. Согласно одной из них этим центром является Западный Тибет (Индия), где было обнаружено большое разнообразие ее видов (Комаров, 1938; Столетова,1958). Однако наибольшую поддержку получает точка зрения Н. И. Вавилова о китайском происхождении гречихи. Это связано с тем, что в последнем десятилетии ХХ века японскими исследователями в районах Восточного Тибета и юго-западного Китая было найдено и описано 13 новых, ранее неизвестных, диких видов и подвидов рода Fagopyrum, в том числе и дикорастущие, предположительно предковые формы гречихи культурной (Murai аnd Ohnishi, 1996; Ohnishi, 1998; Лаханов и др., 2004; Konishi et al., 2005).
На основании последних данных принято выделять 15 видов Fagopyrum (Ohnishi, 1998), которые подразделяются на две главные филогенетические группы: cymosum и urophyllum (Yamane et al., 2003). Группа cymosum характеризуется крупными плодами и включает два культурных (F. esculentum Moench, F. tataricum Gaertn) и два диких вида (F. homotropicum Ohnishi, F. cymosum Meissn) гречихи. Группа urophyllum, с мелкими плодами, включает вид F. urophyllum (Bur. et. Franch) Gross и 11 оставшихся диких видов (Yamane et al., 2003). Таким образом, из 15 видов гречихи, культивируется два вида — посевная (F. esculentum) и татарская (F. tataricum) (Campbell, 1997).
Наибольшее распространение на территории России получила гречиха посевная F. esculentum ssp. esculentum (2n = 16). Относительно недавно в китайской провинции Яннуань была обнаружена форма F. esculentum ssp. ancestrale, которая, как предполагается, и является предком современных сортов посевной гречихи F. esculentum ssp. esculentum (Kishima et al., 1995; Ohnishi and Matsuoka, 1996). Согласно другой, более ранней версии происхождения гречихи посевной, предком этого вида является многолетний вид F. cymosum (Campbell, 1976, цит. по Campbell, 1997). Как и F. esculentum, вид F. cymosum характеризуется гетеростилией и опыляется с помощью насекомых (Campbell, 1997).
Другой, весьма распространенный культурный вид однолетней гречихи F. tataricum ssp. tataricum (2n = 16) возделывается преимущественно в высокогорных районах Китая, Японии, Индии, Непала, а также в ряде Европейских стран. В отличие от гречихи посевной, гречиха татарская менее требовательна к условиям произрастания (Алексеева и др., 2005; Tsuji and Ohnishi, 2001 ). Недавно была описана предполагаемая дикорастущая предковая форма
© Г. Д. Кадырова ’,
Ф. 3. Кадырова ’,
Н. Н. Рыжова 2, Е. 3. Кочиева 2
1 ГНУ «Татарский научноисследовательский институт сельского хозяйства», Казань
2 Центр «Биоинженерия» Российской академии наук, Москва
' Проведен молекулярный RAPD-анализ геномного разнообразия культурных видов рода Fagopyrum — F. esculentum, F. tataricum, а также близкородственных F. giganteum и F. cymosum. Подтверждено родство F. сymosum, F. giganteum и F. tataricum. Установлено, что уровень внутривидового геномного разнообразия представителей F. tataricum (0,01-0,15) существенно ниже разнообразия F. esculentum (0,10-0,33). Впервые исследовано генетическое разнообразие сортов гречихи F. esculentum отечественной селекции. Показан высокий уровень межсортового геномного полиморфизма F. esculentum (0,10-0,29) сравнимый с разнообразием образцов дикорастущих форм этого вида гречихи.
' Ключевые слова: гречиха; RAPD-метод; биоразнообразие; внутривидовой и межвидовой полиморфизм
Поступила в редакцию 02.06.2008 Принята к публикации 25.09.2008
F. tataricum ssp.potanini (2n = 16), встречающаяся так же как и посевная гречиха в юго-восточных провинциях Китая и Гималаях (Ohnishi, 1998). Цветки растений этого вида в отличии от F. esculentum гомоморфные, самофертильные и клейстогамные, то есть, способны к самоопылению до раскрытия околоцветника. F. tataricum используется в скрещиваниях с целью улучшения сортов F. esculentum, придания большей морозостойкости и общей жизнеспособности растений, а также повышения процента завязывающихся цветков за счет самоопыления (Campbell, 1997).
Среди межвидовых гибридов у гречихи особый интерес представляет искусственный амфидиплоидный вид F. giganteum, полученный А. С. Кротовым (1975) от скрещивания F. tataricum х F. cymosum. Также известны гибриды между F. esculentum и F. cymosum, описанные A. Ujihara с сотр. (1990) и T. Hirose с сотр. (1993). Исследование таких гибридов в первом и последующих поколениях с помощью классических подходов генетики и цитогенетики, а также молекулярных методов анализа геномов используются для решения вопросов филогении, эволюции и происхождения видов гречихи (Campbell, 1997).
Помимо эволюционно-филогенетических вопросов рода Fagopyrum, отдельный интерес представляет определение внутривидового и межсортового полиморфизма видов этого рода как с целью исследования возможных границ видов, так и для оценки генетической основы образцов (как дикорастущих, так и селекционных сортов). Сортимент гречихи F. esculentum, возделывающейся на территории России, представлен преимущественно селекционными сортами, полученными в результате отборов из гибридных популяций или мутагенеза. Их генетическое родство, уровни геномного полиморфизма, а также их возможная агроэкологическая дифференциация изучены слабо.
В настоящее время род Fagopyrum довольно интенсивно исследуется, в том числе и молекулярными методами анализа геномов. Так, анализ нуклеотидного полиморфизма внутренних транскрибируемых спей-серов (ITS) генов ядерной рибосомной РНК (Yasui and Ohnishi, 1998a) и последовательностей хлоропластной ДНК (rbcL и accD) (Yasui and Ohnishi, 1998b) использовался для установления филогении рода Fagopyrum. RAPD-метод был применен с целью выявления межвидового полиморфизма и определения филогенетических отношений гречихи (Sharma and Jana, 2002). Результаты этих исследований в целом подтвердили классификацию Fagopyrum, основанную на морфологических данных и данных полиморфизма аллозимов.
Анализ нуклеотидного полиморфизма интрона гена trnK хлоропластного генома позволил определить положение двух недавно описанных видов гречихи в систематике рода (Ohsako et al., 2002). По результатам анализа полиморфизма другого участка хлоропластной ДНК (межгенного спейсера trnC-rpoB) среди популяций вида
F. urophylum были идентифицированы две географические группы и предложено выделение новых видовых таксонов (Kawasaki, Ohnishi, 2006).
Такие молекулярные методы как AFLP, RAPD, SSR использовались для оценки внутривидового биоразнообразия дикорастущих форм и сортов F. tataricum и F. esculentum, преимущественно японской селекции, а также определения центров происхождения и путей распространения этих видов (Sharma, Jana, 2001; Tsuji, Ohnishi, 2001; Iwata et al., 2005; Konishi et al., 2005).
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью данной работы стал RAPD-анализ межвидового и внутривидового полиморфизма гречихи. Для осуществления поставленной цели были выделены следующие задачи: 1 ) анализ геномного разнообразия культурных однолетних видов рода Fagopyrum — F. esculentum,F. tataricum, а также близкородственных F. giganteum и многолетнего F. cymosum; 2) исследование внутривидового полиморфизма F. esculentum, F. tataricum и оценка геномного разнообразия сортов отечественной селекции F. esculentum; 3) молекулярная характеристика образцов коллекций гречихи ген-банка ГНУ ГНЦ РФ ВИР и современных сортов отечественной селекции.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для молекулярного анализа генома образцов гречихи из коллекций генбанка ГНУ ГНЦ РФ ВИР и ГНУ ТатНИИСХ были подобраны 47 представителей рода Fagopyrum из различных регионов мира, среди которых два культурных вида гречихи F. esculentum (22 образца, включая 14 сортов) и F. tataricum (24 образца), а также близкородственные — дикорастущий вид F. cymosum и искусственный амфидиплоидный вид гибридного происхождения F. giganteum (табл. 1).
Растительную ДНК образцов выделяли из 8—10дневных проростков гречихи по стандартной методике, с дополнительной депротеинизацией смесью фенол/хлороформ (Edwards et al.,1991).
В работе использовали 34 праймера серии OPD, OPN, OPK, OPA, OPH, OPE (“Operon Technologies”,^A). Реакцию амплификации проводили в реакционной смеси объемом 15 мкл, содержащей 2,5 мМ MgCl2, 0,2 мМ каждого dNTP; 0,5 мкМ праймера; 0,3 единицы Taq полимеразы, 1х буфер из соответствующего набора («Диалат ЛТД», Москва) и 100 нг геномной ДНК, в термоциклере GeneAmp PCR System2700 (“Applied Biosystems”, США) в режиме: денатурация — 30 сек. при 94 °С; отжиг праймера — 45 сек. при 37 °С; синтез ДНК — 1 мин. при 72 °С с числом циклов — 36 и предварительной денатурацией — 5 мин. (94 °С). Заключительный цикл элонгации проводили при 72 °С — 10 мин.
Таблица 1
Образцы видов Fagopyrum, взятые в анализ
№ Вид № каталога, сорт Происхождение
1 F. tataricum 94 Непал
2 F. tataricum 73 Монголия
з F. tataricum 59 Китай
4 F. tataricum 64 Амурская обл.
5 F. tataricum 112 Камчатская обл.
6 F. tataricum 55 Читинская обл.
7 F. tataricum 32 Иркутская обл.
8 F. tataricum 9 Алтайский край
9 F. tataricum 43 Тюменская обл.
10 F. tataricum 65 Татарстан
11 F. tataricum 34 Ровенская обл.
12 F. tataricum 38 Брестская обл.
1з F. tataricum 66 Могилевская обл.
14 F. tataricum 25 Тернопольская обл.
15 F. tataricum 57 Польша
16 F. tataricum 46 Швейцария
17 F. tataricum 61 Германия
18 F. tataricum 98 Швеция
19 F. tataricum 8 Франция
20 F. tataricum 42 Голландия
21 F. tataricum 14 Италия
22 F. tataricum 50 Англия
2з F. tataricum 62 Канада
24 F. giganteum 109 Полтавская обл.
25 F. cymosum 4231 Индия
26 F. esculentum 4131 Канада
27 F. esculentum 4233 Япония
28 F. esculentum 549 Япония
29 F. esculentum 4170 Индия
з0 F. esculentum 4117 Китай
з1 F. esculentum 140 Китай
з2 F. esculentum 143 Китай
зз F. esculentum 4350 Непал
з4 F. esculentum Кама ГНУ Тат НИИСХ (Казань)
з5 F. esculentum Чатыр Тау ГНУ Тат НИИСХ (Казань)
з6 F. esculentum Скороспелая-86 ВНИИ ЗБК (Орел)
з7 F. esculentum Краснострелецкая ГНУ Тат НИИСХ (Казань), ВНИИ ЗБК (Орел)
з8 F. esculentum Казанская крупнозерная ГНУ Тат НИИСХ (Казань)
з9 F. esculentum Каракитянка ГНУ Тат НИИСХ (Казань)
40 F. esculentum Саулык ГНУ Тат НИИСХ (Казань)
41 F. esculentum Черемшанка ГНУ Тат НИИСХ (Казань)
42 F. esculentum Богатырь Шатиловская опытная станция (Орл. обл.)
4з F. esculentum Шатиловская-5 ВНИИ ЗБК (Орел)
44 F. esculentum Баллада ВНИИ ЗБК (Орел)
45 F. esculentum Молва ВНИИ ЗБК (Орел)
46 F. esculentum Батыр ГНУ Тат НИИСХ (Казань)
47 F. esculentum Деметра ВНИИ ЗБК (Орел)
Все реакции были проведены в двукратной повторности. Продукты реакции амплификации разделяли электрофорезом в 1,7 % агарозном геле (High resolution, “Sigma”, MetaPhor, “Cambrex”, США) в 1 хТВЕ буфере, с последующим окрашиванием бромистым этидием.
В статистический анализ были включены только четкие, воспроизводимые фрагменты размером от 300 до 2000 п. н.
Статистическую обработку данных, расчет генетических расстояний (GD), кластерный UPGMA и PCA-анализ проводили с использованием программ STATISTICA-6.0 и TREECON (Van de Peer and de Wächter, 1994).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Из 34 RAPD-праймеров протестированных на ограниченном наборе представителей рода Fagopyrum, для последующего анализа были отобраны пять наиболее информативных (OPK10, 0PA10, OPA17, OPA19 и OPN19), позволяющих получать высоко полиморфные и воспроизводимые спектры ДНК фрагментов генома гречихи.
Использование отобранных праймеров для молекулярного RAPD-анализа 47 представителей 4 видов гречихи: F. esculentum, F. tataricum, F. giganteum и F. cymosum позволило детектировать 132 полиморфных фрагмента генома гречихи длиной от 330 до 2000 п. н. Число фрагментов на праймер варьировало от 26 (праймер OPA 10) до 39 (праймер OPA 19). В результате каждый образец был охарактеризован уникальным набором RAPD-фрагментов. Всего было выявлено 12 фрагментов специфичных для представителей вида F. esculentum, 10 — для представителей вида F. tataricum. Семь фрагментов отличали генотипы отдельных сортов (Скороспелая-86 — 8600PA10; Богатырь — 18000PA10 и 13000PA19; Молва — 9800PA10; Краснострелецкая — 4300PA17; Баллада — 12500PA19; Казанская крупнозерная — 19000PK10). Выявленные уникальные фрагменты впоследствии могут быть использованы для разработки геномспецифичных ДНК-маркеров сортов и видов гречихи.
Рассчитанные коэффициенты попарных генетических расстояний (GD) показали, что диапазон различий геномов, взятых в анализ представителей рода Fagopyrum варьировал в пределах от 0,01 до 0,54 (табл. 2). При этом образцы вида F. esculentum характеризовались наибольшим уровнем внутривидовой геномной вариабельности (GD 0,10-0,33). Полученные данные были сопоставимы с результатами AFLP-анализа F. esculentum, где межсортовые генетические различия также достигали 0,3 (Iwata et al., 2005), а вариабельность культивируемых и дикорастущих популяций 0,1 —0,36 (Konishi et al., 2005). В RAPD-анализе популяций этого вида генетические различия в среднем составили 0,25 (Sharma and Jana, 2001).
Внутривидовой полиморфизм другого культурного вида гречихи, F. tataricum, представленного образцами из разных регионов мира, оказался более чем в два раза
Таблица 2
Внутривидовые и межвидовые генетические расстояния образцов гречихи
Виды Генетические расстояния
F. tataricum 0,013-0,15
F. esculentum 0,10-0,33
F. esculentum сорта 0,10-0,29
F. tataricum — F. esculentum 0,30-0,54
F. tataricum — F. giganteum 0,14-0,22
F. tataricum — F. cymosum 0,17-0,23
F. giganteum — F. cymosum 0,11
F. esculentum — F. giganteum 0,38-0,52
F. esculentum — F. cymosum 0,33-0,47
ниже (GD 0,01—0,15) внутривидового полиморфизма F. esculentum и сравним с данными анализа генома 11 популяций F. tataricum (GD 0,02—0,11), также исследованных T R. Sharma и S. Jana (2001).
Существование таких различий геномного разнообразия двух культурных видов гречихи связано, вероятно, с более узкой генетической основой F. tataricum, обусловленной самоопылением, а также временем возникновения видов. Так, в работах по вариабельности локусов хлоропластной ДНК было показано, что F. tataricum представляет собой сравнительно молодой вид, возникший в результате утраты системы самонесовместимости и быстрого формирования репродуктивной изоляции от предполагаемого предкового вида (Yamane et al., 2003).
Аллогамия, самонесовместимость и преобладание перекрестного опыления у F. esculentum, по всей видимости, способствовали поддержанию высокого уровня внутрипопуляционной/внутрисортовой гетерогенности, а локальность распространения стародавних сортов гречихи определили отмечаемый высокий уровень межсортового и популяционного разнообразия гречихи F. esculentum.
Рассчитанные коэффициенты межвидового разнообразия исследованных четырех видов гречихи, показали, что наиболее генетически отдаленными в исследуемом наборе видов являются F. esculentum и F. tataricum (0,30—0,54). В свою очередь, наименьшая степень различий характеризовала образцы видов F. giganteum и F. cymosum (0,11). Известно, что F. giganteum представляет собой гибридный вид, полученный А. Н. Кротовым (1975) от скрещивания F. tataricum и F. cymosum. Действительно, результаты проведенного RAPD анализа подтверждают геномное сходство всех трех видов: F. giganteum, F. cymosum, F. tataricum. При этом интересно отметить, что степень сходства F. giganteum с видом F. cymosum весьма высока и скорее соответствует уровню внутривидовых различий (0,11) исследованных образцов гречихи. Эти данные, полученные в результате RAPD анализа случайных последовательностей геномов
0.7
0.6
0.5
—I-
0.4
—I-
0.3
0.2
0.1
—\-
100
100
48
4«
15
27 г
16
34
40 г
40
40 г
42
24
24
43
21
42 г
43
48 г
13
61 г
F.tat43
F.tat8
F.tat42
F.tat9
F.tatöS
F. tat б б
F.tat25
F.tat57
F.tat73
F.tat55
F.tat94
F.tat59
F.tat62
F. tat 14
F.tatSO
F.tat32
F.tat46
F.tatöl
F.tatll2
F.tat64
F.tat98
F.tat34
F.tat38
F.gig. 109
F.eym.4231
F.esc.4170
F.esc.Kama
F.esc.4117
F.esc.4233
F.esc.549
F.esc.4131
F.esc.143
F.esc.4350
F.esc.140
F.esc.Krasnostreleckaja
F.esc.Saulyk
F.esc.Kkrupnozemaja
F.esc.ChatjT Tau
F.esc. Cherènishanka
F.esc.Skorospelaja-86
F.esc.BatjT
F.esc.Demetra
F.esc.Moh'a
F.esc.Bogatyr
F. esc. В aliada
F.esc.KaraJdtjajtka
F.esc. Satüovskaja-5
Рис. 1. Дендрограмма генетических различий 47 представителей 4 видов рода Fagopyrum, построенная с использованием метода UPGMA на основе данных RAPD-анализа. В узлах ветвей индексы бутстрепа (в %)
гречихи, могут указывать на закрепление в геноме исследованного образца вида Г. цїцапїеит, по всей видимости, лишь отдельных фрагментов генома родительского вида Г. іаіагісит.
Гипотеза о роли Г. cymosum как предполагаемого предка вида Г. esculentum (цит. по СатрЬеІІ, 1997), согласно данным проведенного RAPD-маркирования, скорее всего, несостоятельна. Несмотря на морфо-биологическое сходство Г. cymosumи Г. esculentum,рассчитанные коэффициенты генетических различий в парах Г. cymosum — Г. tataricum (0,17—0,23), Г. cymosum — Г. esculentum (0,33—0,47) показывают, что эти два вида лишь отдаленно родственны. Ряд работ, основывающийся на молекулярном анализе как хлоропластной, так и ядерной ДНК видов гречихи, также подтверждают, что Г. cymosum генетически более близок к виду Г. tataricum, чем к Г. esculentum (^Ыта еі а1., 1995; Yasui, ОЬ^Ы, 1998 а, Ь; Кадырова и др., неопубликованные данные). Аналогично,
недавний анализ нуклеотидной вариабельности локусов хлоропластной ДНК показал, что F. tataricum формирует монофилетичную группу, объединяясь с кладой тибетско-гималайских популяций F. cymosum, поддерживая возможность происхождения F. tataricum от F. cymosum (Yamane et al., 2003). В свою очередь, одним из наиболее вероятных предков F. esculentum, считается недавно описанный подвид F. esculentum subsp. ancestrale (Ohnishi, 1991; Campbell, 1976, цит. по Campbell, 1997; Kishima et al., 1995; Ohnishi, Matsuoka, 1996; Yasui, Ohnishi, 1998; Yamane et al., 2003).
Проведенный кластерный и факторный PCA анализы представителей рода Fagopyrum выявили четкую видовую дифференциацию F. tataricum и F. esculentum, разделив исследованные образцы на две основные группы, поддерживаемые максимальными индексами бутстрепа (ИБ 99 и 100 %) (рис. 1). С группой F. tataricum, так же с высоким ИБ, объеди-
'-0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Фактор 1
Рис. 2. Дифференциация представителей 4 видов гречихи F. esculentum, F. tataricum, F. giganteum и F. cymosum, выявленная в результате анализа основных факторов (PCA).
нялась группа F. cymosum и F. giganteum, тем самым, указывая на сходство геномов и общность происхождения всех трех видов гречихи.
На графике основных факторов и дендрограмме (рис. 1, 2) видно, что уровни внутривидового разнообразия F. tataricum и F. esculentum существенно различаются. Группа F. tataricum характеризуется сравнительно большей компактностью. Представители F. esculentum формируют более разнородную группу с сортовыми подгруппами разной степени геномного сходства.
Вместе с тем, никакой ярко выраженной дифференциации, которая бы соответствовала географии, агроэкологическим характеристикам, а также происхождению образцов как внутри группы F. esculentum, так и F. tataricum выявлено не было. межсортовые группировки Батыр-Деметра-молва, Богатырь-Баллада, Шатиловская 5-Каракитянка, а также Красно-стрелецкая-Саулык-Казанская крупнозерная — Чатыр
тау поддерживались низкими значениями бутстрепа < 50 %, что может быть объяснено тем, что селекции подвергалась только определенная группа генов, а не весь анализируемый геном.
таким образом, в результате проделанной работы были установлены уровни геномного разнообразия сортов и образцов двух культурных видов гречихи F. esculentum и F. tataricum. Впервые было показано, что уровень геномного полиморфизма F. esculentum (0,10—0,33) значительно выше, чем внутривидовое разнообразие F. tataricum (0,01—0,15). Впервые был оценен уровень сортового полиморфизма отечественных сортов гречихи. Было установлено, что отечественные сорта F. esculentum характеризуются высоким уровнем геномного полиморфизма (0,10—0,29), сравнимым с разнообразием дикорастущих форм этого вида гречихи. Полученные сортоспецифичные фрагменты и данные о межсортовых геномных различиях могут быть исполь-
зованы для последующего подбора родительских форм в скрещиваниях и идентификации растений исследованных сортов. Выявленный уровень межвидовых различий показал сравнительно большее сходство геномов
F. giganteum и F. cymosum, что указывает на закрепление в геноме исследованного образца гибридного вида, по всей видимости, лишь отдельных фрагментов генома родительского вида F. tataricum.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 07-04-01123, Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология» ГК-02.512.11.2099.
Литература
1. Алексеева Е. С., Елагин И. Н, Тараненко Л. К. и др., 2005. История культуры, ботанические и биологические особенности. Каменец-Подольский, 189 с.
2. Комаров В. Л., 1938. Происхождение культурных растений. М.-Л., 205 с.
3. Кротов А. Н, 1975. Гречиха — Fagopyrum Mill. // Культурная флора СССР. Крупяные культуры (гречиха, просо, рис). Т. 3 Л., C. 7—118.
4. Лаханов А. П., Коломейченко В. В., Фесенко Н. В. и др., 2004. Морфофизиология и продукционный процесс гречихи. Орел, 433 с.
5. Столетова Е. А. 1958. Гречиха. М.-Л., C. 1—226.
6. Суворова Г.Н., Фунатсуки Х., Терами Ф., 1999. Филогенетическое родство некоторых сортов, видов и гибридов рода Fagopyrum Mill, установленное на основе RAPD-анализа // Генетика. Т. 35. № 12. С. 1659—1664.
7. Campbell C. G., 1997. Buckwheat. Fagopyrum esculentum Moench // Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research, Gatersleben, International Plant Genetic Resources Institute, Rome, Italy. 94 p.
8. Edwards K., Johnstone C, Thompson C., 1991. A simple and rapid method for the preparation of plant genomic DNA for PCR analysis // Nuc. Acid Res. Vol. 19. N 6. Р 1349.
9. Hirose T., Ujihara A., Kitabayashi H., Minami M., 1993. Morphology and identification by isozyme analysis of interspecific hybrids in buckwheats // Fagopyrum. Vol. 13. P 25-30.
10.Iwata H., ímon K., Tsumura Y., Ohsawa R., 2005. Genetic diversity among Japanese indigenous common buckwheat (Fagopyrum esculentum) cultivars as determined from amplified fragment length polymorphism and simple sequence repeat markers and quantitative agronomic traits // Genome. Vol. 48. P 367-377.
11.Kawasaki M., Ohnishi O, 2006. Two distinct groups of natural populations of Fagopyrum uriphyllum (Bur. et Franch.) Gross. revealed by the nucleotide sequence of a noncoding region in chloroplast DNA // Genes Genet. Syst.Vol. 81. P 323-332.
12.Kishima Y. K., Mizukami O. K., Mikami T., Adachi T., 1995. Chloroplast DNA-analysis in buckwheat species:
phylogenetic relationships, origin of reproductive systems and extended inverted repeats // Plant Science. Vol. 108. P 173-179.
13.Konishi T, Yasui Y., Ohnishi O., 2005. Original birthplace of cultivated common buckwheat inferred from genetic relationships among cultivated populations and neutral populations of wild common buckwheat revealed by AFLP analysis // Genes Genet. Syst. Vol. 80. P 113-119.
14.Murai M. Ohnishi O., 1996. Population genetics of cultivated common buckwheat, Fagopyrum esculentum Moench. X. diffusion routes revealed by RAPD markers // Genes Genet. Syst. Vol. 71. P 211-218.
15. Ohnishi O., 1991. Discovery of the wild ancestor of common buckwheat // Fagopyrum. Vol. 11. P 5-10.
16. Ohnishi O., Matsuoka Y., 1996. Search for the wild ancestor of buckwheat II. Taxonomy of Fagopyrum (Polyg-onaceae) species based on morhology, isosymes and cp-DNA variability // Genes and Genetic Systems. Vol. 72. P. 383-390.
17. Ohnishi O, 1998. Search for the wild ancestor of buckwheat. I. Description of new Fagopyrum (Polygonaceae) species and their distribution in China and Himalayan hills // Fagopyrum. Vol. 15. P. 18-28.
18. Ohsako T, Yamane K., Ohnishi O., 2002. Two new Fagopyrum (Polygonaceae) species F. gracilipedoides and F. jinshaense from Yunnan, China // Genes and Genetic Systems. Vol. 77. P 339-408.
19. Sharma T. R., Jana S., 2002. Species relationships in Fagopyrum revealed by PCR-based DNA fingerprinting // Theor Appl Genet. Vol. 105. P. 306-312.
20. Tsuji K, Ohnishi O, 2001. Phylogenetic relationships among wild and cultivated Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaert.) populations revealed by AFLP analyses // Genes Genet. Syst. Vol. 76. P 47-52.
21. Van de Peer Y., De Wachter R., 1994. TREECON for Windows: a software package for the construction and drawing of evolutionary trees for the Microsoft Windows environment // Comput. Appl. Biosci. Vol. 10. P. 569-570.
22.Yamane K, Yasui Y., Ohnishi O., 2003. Intraspecific cpDNA variations of diploid and tetraploid perennial buckwheat, Fagopyrum cymosum (Polygonaceae) // American Journal of Botany. Vol. 90. N 3. P 339-346.
23.Yasui Y., Ohnishi O, 1998a. Phylogenetic relationships among Fagopyrum species revealed by nucleotide sequences of the ITS region of the nuclear rRNA gene // Genes and Genetic Systems. Vol. 73. P. 201-210.
24. Yasui Y., Ohnishi O, 1998b. Interspecific relationships in Fagopyrum (Polygonaceae) revealed by the nucleotide sequences of the rbcL and accD genes and their intergenetic region // American Journal of Botany. Vol. 85. P 1134-1142.
25. Ujihara A. Y., Nakamura Y., Minami M., 1990. Interspecific hybridization in genus Fagopyrum-Properties of hybrids (F. esculentum and F. cymosum) through ovule culture // Gamma Field Symposia. vol. 29. P. 45—33.
RAPD-analysis of Fagopyrum species and cultivars genome polymorphism
G. D. Kadyrova, F. Z. Kadyrova, N. N. Ryzhova, E. Z. Kochieva
' SUMMARY: RAPD-analysis of biodiversity in cultivated annual buckwheat species Fagopyrum esculentum, F. tataricum
and related species F. giganteum and F. cymosum has been performed. Close relationship between F. eymosum, F. giganteum и F. tataricum has been confirmed. Intraspecific genome variability of F. tataricum accessions (0,01-0,15) is lower than in F. esculentum (0,10-0,33). For the first time genetic diversity in Russian buckwheat cultivars has been investigated. The high level of genomic polymorphism in F. esculentum cultivars (0,100,29) that is comparable to the variability in natural populations is shown.
' KEY WORDS: buckwheat; RAPD-method; biodiversity; intra- and interspecific polymorphism
Информация об авторах:
Кадырова Гузель Дамировна, ГНУ Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства,
420059, Казань, Оренбургский тракт, 48. E-mail: [email protected].
Кадырова Фануся Загитовна, зав. отделом селекции крупяных культур, ГНУ Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, 420059, Казань, Оренбургский тракт, 48. E-mail [email protected].
Рыжова Наталья Николаевна, младший научный сотрудник, Центр «Биоинженерия» РАН,
117312, Москва, ул. 60-летия Октября, д. 7, корп.1. E-mail: [email protected].
Кочиева Елена Зауровна, старший научный сотрудник, Центр «Биоинженерия» РАН,
117312, Москва, ул. 60-летия Октября, д. 7, корп.1. E-mail: [email protected].
