Систематика та флористика / Систематика и флористика / Systematics and Floristics
Розробка зручного генетичного маркера на основі 5S рибосомної ДНК Acer campestre L.
АНДРУСЯК Т.В., ВОЛКОВ Р.А.
Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича, кафедра молекулярної генетики та біотехнології вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, 58000, Україна
е-mail: volkovr@chv.ukrpack.net
Acer campestre L. – широко розповсюджений на території Європи деревний вид, який є високо мінливим на морфологічному рівні. Визначальне значення у формуванні сучасного генетичного різноманіття A. campestre мали останній льодовиковий період та подальша реколонізація Європи популяціями, витісненими до південних рефугіумів (Dumolin-Lapеgue, 1997). З цієї точки зору актуальним є вивчення генетичної структури виду на популяційному рівні з метою реконструкції міграційних шляхів флори Європи та України зокрема.
Зручним знаряддям для дослідження популяційної динаміки є використання молекулярних маркерів. Подібні дослідження стосовно A. campestre проводилися із застосуванням у якості маркера мікросателітних хлоропластних ДНК (Slade, 2002). Проте цими роботами охоплено переважно західнота центрально-європейські території, в той час як генетична структура А. cаmpestre у східній частині ареалу залишається практично не з′ясованою. Водночас саме територія Східної Європи може бути місцем зустрічі різних реколонізаційних напрямків, а інформація стосовно генетичної структури місцевих популяцій здатна суттєво доповнити і зробити більш зрозумілою картину еволюції виду у загальноєвропейському масштабі. Попередніми дослідженнями нашої лабораторії було показано, що ділянки геному, які кодують 5S рРНК (5S рДНК), зокрема спейсерна область, еволюціонують з високою швидкістю і є зручним молекулярним маркером у дослідженнях процесів мікроеволюції (Volkov, 2001). Саме тому метою нашої роботи була розробка зручного молекулярного маркера на основі 5S рДНК та дослідження генетичної структури східноєвропейських популяцій A. campestre.
Дослідженнями було охоплено популяції A. cаmpestre України, Румунії та Болгарії. Після екстракції загальної ДНК послідовність 5S рДНК ампліфікували за допомогою полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР), використовуючи праймери, комплементарні до кодуючої області 5S рДНК, та полімеразу Hot-start Taq (Qiagen). Електрофоретичний аналіз отриманих продуктів ПЛР показав, що в досліджуваних геномах A. cаmpestre є один варіант 5S рДНК за довжиною. Розмір ампліфікованого фрагмента складає близько 320 п.н. У спейсерній частині повторюваної ділянки 5S рДНК виявлено сайт впізнавання рестриктази Sma I, який демонструє поліморфізм як на міжпопуляційному рівні, так і в межах окремого геному. Так, у всіх досліджених геномах рослин болгарських популяцій виявлено два варіанти повторюваних одиниць 5S рДНК з функціональним та порушеним сайтом розпізнавання рестриктази Sma I у співвідношенні 9:1. Геноми рослин з території Румунії
71
Систематика та флористика / Систематика и флористика / Systematics and Floristics
містять обидва варіанти 5S рДНК, але співвідношення їх варіює. Найбільш поліморфними серед досліджуваних виявилися геноми рослин з території України. Різниця між популяціями полягає у відмінних співвідношеннях різних варіантів МГС у межах геному. Отже, виявлений нами поліморфізм сайту розпізнавання рестриктази Sma I може використовуватися як зручна маркерна ознака для дослідження генетичної структури A. cаmpestre, оскільки дозволяє за короткий проміжок часу охопити скринінгом численні популяції без необхідності застосування дорогих методів сиквенування.
ЛІТЕРАТУРА
1.Dumolin-Lapеgue S., Demesure B., Fineschi S., Le Come V., Petit R. Phylogeographic structure of white oaks throughout the European continent // Genetics. – 1997. – 146. – P. 1475-1487.
2.Slade D., Ivanković M., Graćan J. Geografska distribucija haplotipova ŝumskog drveća i grmlja u Europi // Rad. Šumar. inst. – 2002. – 37 (1). – P. 37-60.
3.Volkov R.A., Zanke C., Panchuk I.I., Hemleben V. Molecular evolution of 5S rDNA of Solanum species (sect. Petota): application for molecular phylogeny and breeding // Theor. Appl. Genet. – 2001. – 103. – P. 1273-1282.
Історичні погляди на систему роду Polygonum L. s.l.
АНТОНЕНКО С.І.
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, відділ систематики та флористики судинний рослин вул. Терещенківська, 2, м. Київ, 01601, Україна
е-mail: sveta.antonenko@mail.ru
Перші згадки про представників роду Polygonum L. (переважно як про лікарські рослини) зустрічаються у авторів ІІІ-ІІ ст. до н.е. К. Лінней (Linnaeus, 1753) при розробці системи об'єднав раніше самостійні роди Persicaria, Bistorta, Polygonum в один рід
Polygonum L. (Tournefort, 1719; Linnaeus, 1737). Секційний поділ Polygonum було здійснено монографом цього роду Мейснером (Meisner, 1826, 1857). За сукупністю ознак морфологічної будови (розміщення сім'ядолей, характер приквітників, кількість тичинок, форма розтрубів і плодів, біологічні особливості рослин) він поділив рід на 7 секцій: Bistorta, Amblygonon, Aconogonon, Fagopyrum, Tiniaria, Persicaria, Avicularia. Пізніше Мейснер
(Meissner, 1857) розширив число секцій до 9, додавши такі секції як Tephis, Cephalophilon, Echinocaulon, і відокремив Fagopyrum та Polygonella як окремі роди. Об'єм встановлених Мейснером секцій роду Polygonum в основному зберігався систематиками надалі в основі секційного поділу в багатьох монографічних обробках (Boissier, 1879; Bentham, Hooker, 1880; Dammer, 1893; Комаров, 1936; Клоков, 1952 та ін.).
72
Систематика та флористика / Систематика и флористика / Systematics and Floristics
Спроби розділити рід Polygonum були здійснені ще у XIX ст. Міллером (Miller, 1754),
Адансоном (Adanson, 1763), Греєєм (Gray, 1821) (цит. по Hedberg, 1946), але після робіт Мейснера про них майже не згадували.
Перша спроба визнати різні роди у складі Polygonum в XX ст. була здійснена Гроссом (Gross, 1913), який на основі морфологічних і анатомічних характеристик розглядає деякі його секції виключно в ранзі родових таксонів (Pleuropterus, Pteroxygonum, Pleuropteropyrum, Polygonum s.str., Bistorta, Fagopyrum, Persicaria). Яретський (Jaretzky, 1925) на основі макроморфологічних ознак та палінологічних характеристик виділяв роди
Polygonum (включаючи секції Pleuropterus та Tiniaria), Avicularia (з секціями Tephis та
Avicularia), Persicaria та Fallopia. При цьому він пропонував відносити види Bistorta до секції Persicaria. Danser (1927) і Stewart (1930) зберігали відповідно шість і вісім секцій у складі Polygonum, але пізніше також виділяли рід Tovara. Hedberg (1946), поділив Polygonum на кілька родів, спираючись в основному на паліноморфологічні дані (Koenigia, Persicaria, Polygonum s.str., Pleuropteropyrum, Bistorta, Tiniaria, Fagopyrum). Роберті і Воутьєр (Rouberty, Vautier, 1964) склали незалежний поділ на кілька родів і триб (Polygonum s.str., Bilderdykia, Reynoutria, Ampelygonum, Fagopyrum, Pteroxygonum, Antenoron) на підставі особливостей будови приймочок і особливостей розмноження.
Веб і Чейтер (Webb, Chater, 1963), обробляючи рід Polygonum для "Флори Європи", вважали, що всі роди, крім Bilderdikia і Reynoutria, не достатньо аргументовані.
Харальдсон (Haraldson, 1978) на основі особливостей анатомічної будови запропонувала поділ, подібний до системи Хедберга, виділивши вісім родів: Aconogonon
(Mein.) Reichenbach, Koenigia L., Persicaria Mill., Reynoutria Houtt., Bistorta Mill., Fallopia
Adans., Polygonum L., Fagopyrum Mill. Також вона запропонувала розділити Polygonum s.l. на дві триби – Polygoneae та Persicarieae, що перевернуло всі попередні схеми взаємозв'язків. Її погляди виходили за межі традиційних на той час лімітів Polygonum s.l. Цю схему поділу використовували при обробці Polygonum s.l. для нашої території (Цвелев, 1996; Mosyakin, Fedoronchuk, 1999 та ін.).
Ronse Decraene і Akeroyd (1988) взяли за основу систему Харальдсон і розділили Polygoneae та Persicarieae. Хоча спершу рід Bistorta відносили на рівні секції до роду
Persicaria, а Reynoutria – до роду Fallopia (Hong et all, 1998; Ronse Decraene, Hong, 2000),
проте у наступних обробках вони виділяють їх як окремі роди Bistorta Mill. (Hong et all, 1998; Ronse Decraene, Hong, 2000) і Reynoutria Houtt. Згідно сучасних поглядів такий поділ зберігається, отримавши підтримку за результатами аналізу молекулярно-генетичних даних.
ЛІТЕРАТУРА
1.Клоков М.В. Polygonum L. // Флора УРСР. – К.: Вид-во АН УРСР, 1952. – Т. 4. –
С. 190-223.
2.Комаров В.Л. Polygonum L. // Флора СССР. – М.: Изд-во АН СССР, 1936. – Т. 5. –
С. 594-702.
3.Цвелев Н.Н. Polygonaceae // Флора Восточной Европы. – СПб. : Мир и семья-95, 1996. – Т. 9 . – С. 99-154.
73
Систематика та флористика / Систематика и флористика / Systematics and Floristics
4.Bentham G., Hooker J.D. Polygonaceae // Genera plantarum. – London: L. Reeve & Co, 1800. – 3 (1).
5.Dammer U. Polygonaceae in A. Engler & K. Prantl (Eds). Die naturlichen Pflanzenfamilien. – Leipzig: Verlag W. Engellman, 1893. – 3 (1). – P. 1-36.
6.Haraldson K. Anatomy and Taxonomy in Polygonaceae subfam. Polygonoideae Meissn. emend. Jaretzky // Symbolae Botanicae Upsalienses. – 1978. – 22 (2). – Р. 1-95.
7.Hedberg O. Pollen morphology in the genus Polygonum L. s. lat. and its taxonomical significance // Svensk Botanisk Tidskrift. – 1946. – 40. – Р. 371-404.
8.Hong S. Systematic significance of tepal surface morphology in tribes Persicarieae and Polygoneae (Polygonaceae) // Botanical Journal of the Linnean Society. – 1998. – 127. – P. 91-116.
9.Jaretzky R. Histologische und karyologische Studien an Polygonaceen // Jahrburcher fur Wissenschaftliche Botanik. – 1928. – 69.- Р. 357-491.
10.Linnaeus C. Genera plantarum. – Lungdum Batavorum, 1737. – 116 p.
11.Linnaeus C. Spesies plantarum. – Holmiae, 1753. – P. 361-362.
12.Meissner C.F. Monographiae generis polygoni prodromus. – Geneva,1826.
13.Meissner C.F. Polygonaceae. In A. de Candolle. Prodromus Systematis naturalis Regni Vegetabilis. – Paris, 1857. – 14.
14.Mosyakin S.L., Fedoronchuk M.M. Vascular plants of Ukraine: a nomenclatural checklist. – Kiev, 1999. – xxiv + 346 pp.
15.Roberty G., Vautier S. Les genres de Polygonacees // Boissiera. – 1964. – 10. – Р. 10-128.
16.Ronse Decraene L.P., Akeroyd J.R. Generic limits in Polygonum and related genera (Polygonaceae) on the basis of floral characters // Botanical Journal of the Linnean Society. – 1988.
–98. – Р. 321-371.
17.Ronse Decraene L.P., Smets E. The floral nectarines of Polygonum s.l. and related genera (Persicarieae and Polygoneae): position, morphological nature and semophylesis // Flora. – 1991. – 185. – Р. 165-185.
18.Ronse Decraene L.P., Hong S., Smets E. Systematic significance of fruit morphology and anatomy in tribes Persicarieae and Polygoneae (Polygonaceae) // Botanical Journal of the Linnean Society. – 2000. – 134. – Р. 301-337.
19.Webb D.A., Chater A.O. Generic limits in the Polygonaceae. In V.H. Heywood (Ed.). Flora Eropaea: Notulae systematicae no. 2. // Feddes Repertorium Specierum novarum Vegetabilis.
–1963. – 68. – p. 187-189.
20.Tournefort I.P. Institutiones rei Herbariae. – Paris, 1719. – T. 1. – 510 p.
74