Генетика, 2020, T. 56, № 12, стр. 1387-1398

Филогенетические отношения видов Oxytropis секции Arctobia Северо-Востока Азии по данным секвенирования межгенных спейсеров хлоропластного и ITS ядерного геномов

А. Б. Холина 1*, М. М. Козыренко 1, Е. В. Артюкова 1, В. В. Якубов 1, М. Г. Хорева 2, Е. А. Андриянова 2, О. А. Мочалова 2

1 Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук
690022 Владивосток, Россия

2 Институт биологических проблем Севера Дальневосточного отделения Российской академии наук
685000 Магадан, Россия

* E-mail: kholina@biosoil.ru

Поступила в редакцию 21.01.2020
После доработки 15.04.2020
Принята к публикации 09.06.2020

Аннотация

Три межгенных спейсера (psbA–trnH, trnL–trnF, trnS–trnG) хлоропластной ДНК (хпДНК) и внутренний транскрибируемый спейсер ядерной рибосомальной ДНК (ITS рДНК) использованы для изучения генетического разнообразия и филогенетических отношений видов Oxytropis czukotica, O. exserta, O. gorodkovii, O. kamtschatica, O. mertensiana, O. nigrescens, O. pumilio, O. revoluta и O. susumanica секции Arctobia рода Oxytropis. По данным хпДНК большинство популяций характеризуются низким и средним гаплотипическим (h изменяется от 0.154 до 0.583) и низким нуклеотидным (π изменяется от 0.0002 до 0.0050) разнообразием. Анализ генеалогических связей хлоротипов показал четкое разделение исследуемых таксонов и генетическую близость O. nigrescens с O. susumanica и O. kamtschatica с O. exserta, последние два наиболее дивергированы от всех других. У O. czukotica выявлено три риботипа ITS рДНК, у O. nigrescens и O. susumanica – один общий риботип, у всех остальных – по одному индивидуальному риботипу. По данным нуклеотидного полиморфизма маркеров двух геномов подтвержден видовой статус таксонов O. czukotica, O. gorodkovii и O. pumilio. Мы предполагаем, что O. susumanica является внутривидовым таксоном O. nigrescens. Выявленные генетическое сходство и различия O. revoluta, O. exserta, O. kamtschatica и их филогенетические связи не соответствуют делению секции Arctobia на подсекции, поэтому необходимы дополнительные комплексные исследования.

Ключевые слова: Oxytropis, Arctobia, генетическое разнообразие, филогенетические связи, хлоропластная ДНК, ITS.

DOI: 10.31857/S0016675820120097

Список литературы

  1. Barneby R.C. A revision of the North American species of Oxytropis DC. // Proc. Calif. Acad. Sci. 1952. V. 27. № 4. P. 177–312.

  2. Юрцев Б.А. Конспект системы и новые таксоны секции Arctobia рода Oxytropis (Fabaceae) // Бот. журн. 1985. Т. 70. № 3. С. 394–397.

  3. Юрцев Б.А. Oxytropis DC. // Арктическая флора СССР. Л.: Наука, 1986. Вып. 9. Ч. 2. С. 61–146.

  4. Welsh S.L. Oxytropis DC. Names, basionyms, types, and synonyms. Flora North America project // Great Basin Nat. 1991. V. 51. № 4. P. 377–396. https://doi.org/10.2307/41712682

  5. Yurtsev B.A. Survey of arctic legumes with emphasis on the species concept in Oxytropis // Norwegian Academy of Science and Letters. 1999. V. 38. P. 295–318.

  6. Малышев Л.И. Разнообразие рода Остролодка (Oxytropis) в Азиатской России // Turczaninowia. 2008. Т. 11. № 4. С. 5–141.

  7. Elven R., Murray D.M. Annotated checklist of the Panarctic Flora (PAF) vascular plants / Ed. Elven. R., 2011. Available from http://www.nhm.uio.no/english/research/infrastructure/paf.

  8. Bunge Al. Species generis Oxytropis DC. // Mem. Acad. Sci. Petersb. (Sci. Phys. Math.). Ser. 7. 1874. V. 22. № 1. 166 p.

  9. Hulten E. Flora of Alaska and Neighboring Territories. Stanford: Stanford Univ. Press, 1968. 1032 p.

  10. Павлова Н.С. Остролодочник – Oxytropis DC. // Сосудистые растения советского Дальнего Востока. Л.: Наука, 1989. Т. 4. С. 236–280.

  11. Малышев Л.И. Род Oxytropis DC. // Конспект флоры Азиатской России: Сосудистые растения. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012. С. 237–248.

  12. Meyers Z.J. A contribution to the taxonomy and phylogeny of Oxytropis section Arctobia (Fabaceae) in North America: Master Dissertation. Fairbanks, Alaska: Univ. Alaska Fairbanks, 2012. 155 p.

  13. Archambault A., Strömvik M.V. Evolutionary relationships in Oxytropis species, as estimated from the nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS) sequences point to multiple expansions into the Arctic // Botany. 2012. V. 90. № 8. P. 770–779. https://doi.org/10.1139/B2012-023

  14. Tekpinar A., Karaman Erkul S., Aytac Z., Kaya Z. Phylogenetic relationships between Oxytropis DC. and Astragalus L. species native to an Old World diversity center inferred from nuclear ribosomal ITS and plastid matK gene sequences // Turk. J. Biol. 2016. V. 40. P. 250–263. https://doi.org/10.3906/biy-1502-5

  15. Shavvon R.S., Kazempour-Osaloo S., Maassoumi A.A. et al. Increasing phylogenetic support for explosively radiating taxa: The promise of high-throughput sequencing for Oxytropis (Fabaceae) // J. Syst. Evol. 2017. V. 55. № 4. P. 385–404. https://doi.org/10.1111/jse.12269

  16. Холина А.Б., Козыренко М.М., Артюкова Е.В. и др. Филогенетические взаимоотношения видов Oxytropis DC. subg. Oxytropis и Phacoxytropis (Fabaceae) Азиатской России на основе анализа нуклеотидных последовательностей межгенных спейсеров хлоропластного генома // Генетика. 2016. Т. 52. № 8. С. 895–909.

  17. Artyukova E.V., Kozyrenko M.M., Kholina A.B., Zhuravlev Yu.N. High chloroplast haplotype diversity in the endemic legume Oxytropis chankaensis may result from independent polyploidization events // Genetica. 2011. V. 139. № 2. P. 221–232.

  18. Холина А.Б., Козыренко М.М., Артюкова Е.В., Санданов Д.В. Современное состояние популяций эндемичных видов Oxytropis Байкальской Сибири и их филогенетические связи по данным секвенирования маркеров хлоропластной ДНК // Генетика. 2018. Т. 54. № 7. С. 795–806.

  19. Kholina A., Kozyrenko M., Artyukova E. et al. Plastid DNA variation of the endemic species Oxytropis glandulosa Turcz. (Fabaceae) // Turk. J. Bot. 2018. V. 42. P. 38–50. https://doi.org/10.3906/bot-1706-11

  20. Козыренко М.М., Холина А.Б., Артюкова Е.В. и др. Молекулярно-филогенетическая характеристика эндемичных дальневосточных близкородственных видов секции Orobia рода Oxytropis (Fabaceae) // Генетика. 2020. Т. 56. № 4. С. 421–432.

  21. Холина А.Б., Козыренко М.М., Позднякова Т.Э. Генетическая изменчивость и филогенетические связи видов Oxytropis секции Xerobia (Fabaceae) степной флоры Прибайкалья // Изв. Санкт-Петербургского гос. аграрного ун-та. 2018. № 4(53). С. 38–45.

  22. Холина А.Б., Козыренко М.М., Артюкова Е.В., Санданов Д.В. Дивергенция видов Oxytropis секции Verticillares (Fabaceae) степной флоры Байкальской Сибири на основе анализа хлоропластной ДНК // Генетика. 2019. Т. 55. № 6. С. 665–674.

  23. Bonfeld J.K., Smith K.F., Staden R. A new DNA sequence assembly program // Nucl. Acids Res. 1995. V. 23. P. 4992–4999.

  24. Gouy M., Guindon S., Gascuel O. SeaView version 4: A multiplatform graphical user interface for sequence alignment and phylogenetic tree building // Mol. Biol. Evol. 2010. V. 27. P. 221–224. https://doi.org/10.1093/molbev/msp259

  25. Excoffier L., Lischer H.E.L. Arlequin suite ver 3.5: A new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows // Mol. Ecol. Resour. 2010. V. 10. P. 564–567.

  26. Librado P., Rozas J. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data // Bioinformatics. 2009. V. 25. № 11. P. 1451–1452.

  27. Bandelt H.-J., Forster P., Röhl A. Median-Joining Networks for inferring intraspecific phylogenies // Mol. Biol. Evol. 1999. V. 16. № 1. P. 37–48.

  28. Mir B.A., Koul S., Kumar A. et al. Intraspecific variation in the internal transcribed spacer (ITS) regions of rDNA in Withania somnifera (Linn.) Dunal // Indian J. Biotechnol. 2010. V. 9. P. 325–328.

  29. Swofford D.L. PAUP*: Phylogenetic analysis using parsimony (*and other methods): version 4.04. Sunderland: Sinauer Associate, 2003.

  30. Жукова П.Г. Числа хромосом у некоторых видов семейства Fabaceae с северо-востока Азии // Бот. журн. 1983. Т. 68. № 7. С. 925–932.

  31. Павлова Н.С., Пробатова Н.С., Соколовская А.П. Таксономический обзор семейства Fabaceae, числа хромосом и распространение на советском Дальнем Востоке // Комаровские чтения. 1989. Вып. XXXVI. С. 20–47.

  32. Weiss-Schneeweiss H., Emadzade K., Jang T.-S., Schneeweiss G.M. Evolutionary consequences, constraints and potential of polyploidy in plants // Cytogenet Genome Res. 2013. V. 140. P. 137–150. https://doi.org/10.1159/000351727

  33. Юрцев Б.А., Жукова П.Г. Полиплоидные ряды и таксономия (на материале анализа некоторых групп арктических бобовых) // Бот. журн. 1968. Т. 53. № 11. С. 1531–1542.

  34. Jin D.-P., Lee J.-H., Xu B., Choi B.-H. Phylogeography of East Asian Lespedeza buergeri (Fabaceae) based on chloroplast and nuclear ribosomal DNA sequence variations // J. Plant Res. 2016. V. 129. P. 793–805. https://doi.org/10.1007/s10265-016-0831-2

Дополнительные материалы отсутствуют.