Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Современные проблемы биологической эволюции 2007.doc
Скачиваний:
110
Добавлен:
08.09.2013
Размер:
2.43 Mб
Скачать

Генетическое разнообразие северных природных популяций арабидопсиса (островных и континентальных): rapd-анализ

Федоренко О.М., Грицких М.В.

Институт биологии Карельского научного центра РАН, Петрозаводск 185910, Россия

e-mail: fedorenko@bio.krc.karelia.ru

Arabidopsis thaliana(L.) Heynh. широко используется в качестве модельного генетического объекта, тем не менее, о генетике природных популяций этого вида известно немного. В последнее время наблюдается расширение границ ареала арабидопсиса за счёт продвижения его на север.Территория Карелии принадлежит к зоне крайней северной границы ареала вида. Самые северные популяции обнаружены в Карелии на широте 62°54´, в Финляндии ­– 63°32´, в Норвегии – 67°20´.В таких приграничных районах популяции испытывают давление неблагоприятных для вида экологических условий, к которым необходимо адаптироваться, и, в результате, популяции приобретают свои генетические особенности.

Ранее с использованием аллозимного анализа нами была показана генетическая вариабельность 10-ти континентальных карельских популяций арабидопсиса (P95% = 43.7%;Hobs= 0.003) (Федоренко и др. 2001). При этом выявлено значительное генетическое разнообразие природных популяций на северной границе ареала вида, что согласуется с представлениями Левонтина (Левонтин 1978) о популяционно-генетической структуре краевых популяций. Генетическое разнообразие является основой адаптивных и эволюционных изменений в популяциях, и, следовательно, это один из важнейших механизмов их устойчивости.

В последнее время для изучения генетического разнообразия популяций широкое распространение получили молекулярно-генетические методы. Они дают более точные и объективные представления о генетической структуре популяций по сравнению с аллозимным анализом. Один из таких методов – метод полимеразной цепной реакции с участием произвольных праймеров (RAPD-анализ) позволяет выявлять полиморфные состояния в большом числе локусов, сканируя весь геном в целом, а также анализировать и некодирующие последовательности ДНК.

В связи с этим, целью настоящего исследования явилось выявление особенностей

популяционно-генетической структуры A. thalianaв северной части ареала его распространения с использованием RAPD-анализа.

В настоящей работе представлены результаты изучения генетического разнообразия двух островных и одной континентальной популяций A. thaliana. Изолированные популяции арабидопсиса, произрастающие на островах Онежского озера представляют собой удобную модель для изучения микроэволюционных процессов и возможных путей адаптивной эволюции. Подобные исследования расширяют представления о значении потока генов в эволюции видов.

В результате исследована вариабельность 82 RAPD-локусов. Выявлено не характерное для самоопыляющихся видов растений высокое генетическое разнообразие (P95%= 49.5%; Hexp= 0.177). Предполагается, что высокий популяционный полиморфизм арабидопсиса в Карелии может быть связан с особенностями условий произрастания в северной части ареала вида.Cравнение средних значений показателей генетического разнообразия в исследованных популяциях, вычисленных с использованиемRAPD-маркеров, со значениями этих же показателей, полученных нами ранее с применением аллозимных маркеров, не показало существенных различий, однакоRAPD-анализ позволил выявить несколько более высокий уровень полиморфизма. Межпопуляционная дифференциация составила значительную величину (GST = 0.680). Это свидетельствует о низком уровне потока генов в изученных популяциях, что позволяет каждой из них изменяться независимо.

Из двух островных популяций закономерности генетической структуры, присущие изолированным популяциям, проявила только одна из них (о. Климецкий), где уровень генетического разнообразия заметно снижен (P95%= 14.63%; Нexp = 0.044). Важными факторами распределения частот аллелей в островных популяциях являются изолированность и случайный дрейф генов. Изолированные популяции более гомозиготны по сравнению с материковыми из-за снижения миграционных процессов. Дрейф генов и, в некоторых случаях, малая численность популяций приводят к формированию уникальных особенностей генофонда таких популяций. Уровень генетического разнообразия второй островной популяции (о. Радколье) оказался неожиданно высоким (P95%= 76.83%; Нexp= 0.263), что не укладывается в традиционные представления о генетической структуре изолированных популяций. Возможно, уникальные природные условия этого острова обусловили её высокое генетическое разнообразие. Остров образован скальным блоком с выходами коренных пород на поверхность и с широким распространением шунгитовых сланцев (Соколов 1956). Наличие скальных обнажений и шунгитовых пород обусловили своеобразие микроклиматических и почвенных условий этого острова. Флора представлена очень большим числом видов растений – 125, в том числе целым рядом редких для территории Карелии видов (Кузнецов 1993).