ПРОЦЕССЫ ГИБРИДИЗАЦИИ ДУБА ЧЕРШЧАТОГО И ДУБА СКАЛЬНОГО ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

УДК 630*165.3:630*17:582.632.2

  • Падутов Владимир Евгеньевич − доктор биологических наук, член-корреспондент НАН Беларуси, заведующий научно-исследовательским отделом генетики, селекции и биотехнологии. Институт леса Национальной академии наук Беларуси (246001, г. Гомель, ул. Пролетарская, 71, Республика Беларусь). E-mail: forestgen@mail.ru

DOI: https://doi.org/10.52065/2519-402X-2021-246-12-93–102

Ключевые слова: полусибсовое потомство, межвидовые гибриды дуба, микросателлиты, SSRs, RAPD.

Для цитирования: Падутов В. Е. Процессы гибридизации дуба черешчатого и дуба скального по результатам молекулярно-генетического анализа // Труды БГТУ. Сер. 1. Лесное хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2021. № 2 (246). С. 93–102. DOI: https://doi.org/10.52065/2519-402X-2021-246-12-93–102.

Аннотация

Проведен молекулярно-генетический анализ гибридов дуба черешчатого (Quercus robur L.) и дуба скального (Q. petraea [Matt.] Liebl.), а также потомства от скрещивания гибридов и родительских видов. Все особи были разделены на шесть групп, отражающих таксономическую принадлежность растений (на основании схем скрещиваний и исследования морфологических признаков): 1 – Q. petraea (P: Q. petraea); 2 – Q. robur (P: Q. robur); 3 – Гибрид (P: Q. petraea); 4 – Гибрид (P: Q. robur); 5 – Q. petraea (P: Гибрид); 6 – Гибрид (P: Гибрид). С использованием RAPD-маркеров (OP-R11, OP-R05, OP-R10, OP-G06) и SSR-маркеров (ssrQpZAG15, ssrQpZAG9, ssrQpZAG46, ssrQpZAG7) проведена оценка уровня генетического полиморфизма в каждой из шести групп и степень дифференциации между ними. Выявлены отклонения от равновесного состояния популяционно-генетических параметров, которые позволяют говорить об ассортативном скрещивании между двумя видами. Показано, что в ходе интрогрессии участвует ограниченное число вариантов генотипов. Это отражается на генетической структуре гибридного потомства в виде более низких значений показателей изменчивости и внутрипопуляционной подразделенности по сравнению с насаждениями исходных видов.

Скачать

Список литературы

  1. Gailing O., Vornam B., Leinemann L., Finkeldey R. Genetic and genomic approaches to assess adaptive genetic variation in plants: forest trees as a model // Physiologia Plantarum. 2009. Vol. 137. P. 509–519. DOI: 10.1111/j.1399-3054.2009.01263.x.
  2. Ковалевич О. А., Каган Д. И., Падутов В. Е. Геногеографические особенности распространения популяций дуба черешчатого в Беларуси // Современное состояние, тенденции развития, рациональное использование и сохранение биологического разнообразия растительного мира: материалы Междунар. науч. конфе., Минск – Нарочь, 23–26 сент. 2014 г. Минск, 2014. С. 328–332.
  3. Кавендер-Бэрес Д., Манос П., Хипп Э. Расцвет дубов // В мире науки. 2020. № 10. С. 6–13.
  4. Kleinschmit J, Kleinschmit J. G. R. Quercus robur – Quercus petraea: a critical review of the species concept // Glasnik za Šumske Pokuse. 2000. Vol. 37. P. 441–452.
  5. Lévy G., Becker M., Duhamel D. A comparison of the ecology of pedunculate and sessile oaks: radial growth in the central and northwest of France // For. Ecol. Manage. 1992. Vol. 55. P. 51–63. DOI: 10.1016/0378-1127(92)90091-M.
  6. Bacilieri R., Ducousso A., Petit R. J., Kremer A. Mating system and asymmetric hybridization in a mixed stand of European oaks // Evolution. 1996. Vol. 50. P. 900–908. DOI: 10.1111/j.1558-5646.1996.tb03898.x.
  7. Petit R. J., Pineau E., Demesure B., Bacilieri R., Ducousso A., Kremer A. Chloroplast DNA footprints of postglacial recolonization by oaks // PNAS. 1997. Vol. 94. No. 18. P. 9996–10001. DOI: 10.1073/pnas.94.18.9996.
  8. Kremer A., Dupouey J. L., Deans J. D., Cottrell J., Csaikl U., Finkeldey R., Espinel S., Jensen J., Kleinschmit J., van Dam B., Ducousso A., Forrest I., de Heredia U. L., Lowe A. J., Tutkova M., Munro R. C., Steinhoff S., Badeau V. Leaf morphological differentiation between Quercus robur and Quercus petraea is stable across Western European mixed oak stands // Ann. For. Sci. 2002. Vol. 59. No. 7. P. 777–787. DOI: 10.1051/forest:2002065.
  9. Petit R. J., Bodénès C., Ducousso A., Roussel G., Kremer A. Hybridization as a mechanism of invasion in oaks // New Phytologist. 2003. Vol. 161. P. 151–164. DOI: 10.1046/j.1469-8137.2003.00944.x.
  10. Bodénès C., Joandet S., Laigret F., Kremer A. Detection of genomic regions differentiating two closely related oak species Quercus petraea (Matt.) Liebl. and Quercus robur L. // Heredity. 1997. Vol. 78. P. 433–444. DOI: 10.1038/hdy.1997.67.
  11. Mariette S., Cottrell J., Csaikl U. M., Goikoechea P., König A., Lowe A. J., van Dam B. C., Barreneche T., Bodénès C., Streiff R., Burg K., Groppe K., Munro R.C., Tabbener H., Kremer A. Comparison of levels of genetic diversity detected AFLP and microsatellite markers within and among mixed Q. petraea (Matt.) Liebl. and Q. robur L. stands // Silvae Genet. 2002. Vol. 51. No. 2. P. 72–79.
  12. Vidalis A., Curtu A. L., Finkeldey R. Novel SNP development and analysis at a NADP+-specific IDH enzyme gene in a four species mixed oak forest // Plant Biology. 2013. Vol. 15. P. 126–137. DOI: 10.1111/j.1438-8677.2012.00575.x.
  13. Paran I., Michelmore R. W. Development of reliable PCR-based markers linked to downy mildew in resistance genes in lettuce // Theor. Appl. Genet. 1993. Vol. 85. P. 985–993. DOI: 10.1007/BF00215038.
  14. Kremer A., Petit R. J., Zanetto A., Fougère V., Ducousso A., Wagner D. B., Chauvin C. Nuclear and organelle diversity in Quercus robur and Q. petraea // Genetic variation in European populations of forest trees (M. Muller-Starck, M. Ziehe eds.). Frankfurt, Germany: Sauerländer, 1991. P. 141–166.
  15. Petit R. J. Polymorphisme de l’ADN chloroplastique dans un complexe d’espèces: les chênes blancs européens: thesis. Orsay, France: University of Paris XI-Orsay, 1992.
  16. Dumolin-Lapègue S., Pemonge M.-H., Petit R. J. Association between chloroplast and mitochondrial lineages in oaks // Molecular Biology and Evolution. 1998. Vol. 15. P. 1321–1331. DOI: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a025860.
  17. Neophytou C., Aravanopoulos F. A., Fink S., Dounavi A. Detecting interspecific and geographic differentiation patterns in two interfertile oak species (Quercus petraea (Matt.) Liebl. and Q. robur L.) using small sets of microsatellite markers // For. Ecol. Manage. 2010. Vol. 259. P. 2026–2035. DOI: 10.1016/j.foreco.2010.02.013.
  18. Lepais O., Gerber S. Reproductive patterns shape introgression dynamics and species succession within the european white oak species complex // Evolution. 2011. Vol. 65. P. 156–170. DOI: 10.1111/j.1558-5646.2010.01101.x.
  19. Падутов В. Е., Баранов О. Ю., Воропаев Е. В. Методы молекулярно-генетического анализа. Минск: Юнипол, 2007. 176 с.
  20. White T. J., Bruns T. D., Lee S. B., Taylor J. W., Innis M. A., Gelfand D. H., Sninsky J. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics // PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (M. A. Innis, D. H. Gelfand, J. J. Sninsky and T. J. White eds.). New York: Academic Press Inc., 1990. P. 315–322.
  21. Lu J.-J., Perng C. L., Lee S. Y., Wan C. C. Use of PCR with universal primers and restriction endonuclease digestions for detection and identifcation of common bacterial pathogens in cerebrospinal fuid // J. Clin. Microbiol. 2000. Vol. 38. No. 6. P. 2076–2080. DOI: 10.1128/.38.6.2076-2080.2000.
  22. Steinkellner H., Lexer C., Turetschek E., Glössl J. Conservation of (GA)(n) microsatellite loci between Quercus species // Molecular Ecology. 1997. Vol. 6. P. 1189–1194.
  23. Moreau F., Kleinschmit J., Kremer A. Molecular differentiation between Q. petraea and Q. robur by RAPD // Forest Genetics. 1994. Vol. 1. No. 1. P. 51–64.
  24. Which DNA Marker for Which Purpose. Final Compendium of the Research Project “Development, optimization and validation of molecular tools for assessment of biodiversity in forest trees” in the European Union DGXII Biotechnology FW IV Research Programme “Molecular Tools for Biodiversity” / E. M. Gillet (lead.). Frankfurt, 1999. 253 p.
  25. Abadie P., Roussel G., Dencausse B., Bonnet C., Bertocchi E., Louvet J.-M., Kremer A., GarnierGéré P. Strength, diversity and plasticity of postmating reproductive barriers between two hybridizing oak species (Quercus robur L. and Quercus petraea (Matt) Liebl.) // Journal of Evolutionary Biology. 2012. Vol. 25. No. 1. P. 157–173. DOI: 10.1111/j.1420-9101.2011.02414.x.
  26. Kumar A., Bennetzen J. L. Plant retrotransposons // Ann. Rev Genet. 1999. Vol. 33. P. 479–532. DOI: 10.1146/annurev.genet.33.1.479.
Поступила 15.03.2021