Сравнительный морфологический и генетический анализ популяций Corydalis bracteata sensu lato (Papaveraceae) из Южной Сибири

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе впервые проведено изучение морфологического и генетического разнообразия 6 популяций Corydalis bracteata Pers. s.l., произрастающих в растительных сообществах Красноярской лесостепи, Западного Саяна, Кузнецкого Алатау, Алтая. В ходе морфологического анализа выявлено разделение совокупности популяций на две группы. Наличие крупного вытянутого дополнительного клубенька в пазухе прикорневой чешуи, крупные размеры прицветника и цветков, максимальная высота растений сближают особи из красноярской и западносаянской популяций с недавно описанным видом Corydalis talpinа Stepanov – хохлаткой кротовой. Эти результаты подтверждаются и проведенным ISSR-PCR анализом генетической изменчивости популяций хохлатки. Высокие значения коэффициента подразделенности популяций (Gst = 37.58%) свидетельствуют о наличии в общей выборке разных видов. Разделение на две группы также продемонстрировано при построении дендрограммы и при кластеризации генотипов с использованием байесовского подхода, реализованного в программном обеспечении STRUCTURE 2.3.4. Секвенирование последовательностей хлоропластного гена matK и межгенного спейсера rpoB-trnC показало, что растения из популяций СB1 и CB2, выделяемых нами в вид C. talpina, отличаются от других образцов тремя видоспецифичными нуклеотидными заменами (SNPs), одна из которых – миссенс-мутация. Согласованные результаты морфологического и генетического анализов свидетельствуют о дифференциации популяций желтоцветковых хохлаток из Южной Сибири, изначально относимых к виду C. bracteata, и указывают на морфологическую и генетическую обособленность C. talpinа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. К. Рябова

Сибирский федеральный университет; Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр СО РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: ryabova.kseniya.k@mail.ru
Россия, 660041, Красноярск, пр-т Свободный, 79; 660036, Красноярск, ул. Академгородок, 50

И. Е. Ямских

Сибирский федеральный университет

Email: iyamskikh@mail.ru
Россия, 660041, Красноярск, пр-т Свободный, 79

Н. В. Степанов

Сибирский федеральный университет

Email: stepanov-nik@mail.ru
Россия, 660041, Красноярск, пр-т Свободный, 79

М. Г. Куцев

Сибирский федеральный университет; Алтайский государственный университет

Email: m_kucev@mail.ru
Россия, 660041, Красноярск, пр-т Свободный, 79; 656049, Барнаул, пр-т Ленина, 61

Список литературы

  1. [Bezdeleva] Безделева Т.А. 2010. Структурное разнообразие травянистых растений флоры Дальнего Востока России. – Бюл. БСИ ДВО РАН. 5: 4–20.
  2. Chambers J.M., Freeny A.E., Heiberger R.M. 1992. Statistical Models in S. Wadsworth & Brooks Cole, Pacific Grove, California. 624 p.
  3. Edgar R.C. 2004. MUSCLE: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput. – Nucleic Acids Res. 32 (5): 1792–1797. https://doi.org/10.1093/nar/gkh340
  4. [Flora …] Флора Сибири. 1994. Новосибирск. Т. 7. С. 32–42.
  5. GENBANK DataBase. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/ (Accessed 01.10.2023).
  6. Jiang L., Li M., Zhao F., Chu S., Zha L., Xu T., Peng H., Zhang W. 2018. Molecular Identification and Taxonomic Implication of Herbal Species in Genus Corydalis (Papaveraceae). – Molecules. 23 (6): 1393. https://doi.org/10.3390/molecules23061393
  7. Kaiser H.F. 1960. The application of electronic computers to factor analysis. – Educational and Psychological Measurement. 20 (1): 141–151. https://doi.org/10.1177/001316446002000116
  8. Kassambara F., Mundt F. 2020. Factoextra: Extract and Visualize the Results of Multivariate Data Analyses. R package version 1.0.7.
  9. Kim K.-J. 2010. Broad‐scale amplification of matK for DNA barcoding plants, a technical note. – Bot. J. Linn. Soc. 164: 1–9. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.2010.01071.x
  10. Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. 2018. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across Computing Platforms. – Mol. Biol. Evol. 35: 1547–1549. https://doi.org/10.1093/molbev/msy096
  11. Ledebour C.F. 1842. Corydalis gracilis Ledeb. – In: Flora Rossica. Vol. 1. Stuttgartiae. P. 97–106.
  12. Liden M., Zetterlund H. 1997. Corydalis a gardener’s guide and a monograph of the tuberous species. – A G S Publications Limited. 140 p.
  13. [Malyshev] Малышев Л.И. 2012. Конспект флоры Азиатской России: Сосудистые растения. Новосибирск. 640 с.
  14. [Mamaev] Мамаев С.А. 1972. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений. М. 284 с.
  15. Mansour A., Ismail H.M., Ramadan M.F., Gyulai G. 2009. Variations in tomato (Lycopersicon esculentum) cultivars grown under heat stress. – Journal fur verbrauchersschutz und lebensmittelsicherheit. 4: 118–127. https://doi.org/10.1007/s00003-009-0474-5
  16. Miikeda O., Kita K., Handa T., Yukawa T. 2006. Phylogenetic relationships of Clematis (Ranunculaceae) based on chloroplast and nuclear DNA sequences. – Bot. J. Linn. Soc. 152: 153–168. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.2006.00551.x
  17. [Mikhailova] Михайлова М.А. 2015. Основные направления эволюции в роде Corydalis (Fumariaceae). – Бот. журн. 100 (1): 3–14. https://doi.org/10.1134/S0006813615010019
  18. Miller R.G. 1981. Simultaneous Statistical Inference. – Springer Series in Statistics. 311 p.
  19. Nei M. 1972. Genetic Distance between Populations. – Am. Nat. 106: 283–292.
  20. Paterson I.D., Downie D.A., Hill M.P. 2009. Using molecular methods to determine the origin of weed populations of Pereskia aculeata in South Africa and its relevance to biological control. – Biol. Control. 48 (1): 84–91. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2008.09.012
  21. Peng H.W., Xiang K.L., Erst A.S., Erst T.V., Jabbour F., Ortiz R.D.C., Wang W. 2023. The synergy of abiotic and biotic factors correlated with diversification of Fumarioideae (Papaveraceae) in the Cenozoic. – Mol. Phylogenet. Evol. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2023.107868
  22. [Peshkova] Пешкова Г.А. 1984. Растительность Сибири (Предбайкалье и Забайкалье). Новосибирск. 145 с.
  23. Pritchard J.K., Stephens M., Donnelly P. 2000. Inference of population structure using multilocus genotype data. – Genetics. 155: 945–959. https://doi.org/10.1093/genetics/155.2.945
  24. R Core Team. 2013. Stats: The R stats package. R package version 3.6. 2.
  25. Ren F.M., Wang Y.W., Xu Z.C., Li Y., Xin T.Y., Zhou J.G., Qi Y.D., Wei X.P., Yao H., Song J.Y. 2019. DNA barcoding of Corydalis, the most taxonomically complicated genus of Papaveraceae. – Ecol. Evol. 9 (4): 1934–1945. https://doi.org/10.1002/ece3.4886
  26. Shapiro S.S., Wilk M.B., Chen H.J. 1968. A comparative study of various tests of normality. – Journal of the American Statistical Association. 63: 1343–1372.
  27. [Shmidt] Шмидт В.М. 1984. Математические методы в ботанике. Л. 288 с.
  28. [Stepanov] Степанов Н.В. 2015. Новые данные о желтоцветковых хохлатках (Corydalis DC. – Fumariaceae) секции Corydalis Красноярского края. – Вестник КрасГАУ. 6: 175–182.
  29. [Stepanov] Степанов Н.В. 2016. Сосудистые растения Приенисейских Саян. Красноярск. 252 с.
  30. Suzuki R., Shimodaira H. 2006. Pvclust: an R package for assessing the uncertainty in hierarchical clustering. Bioinformatics. 22: 1540–1542.
  31. WFO (2023): World Flora Online. Published on the Internet. http://www.worldfloraonline.org/ (Accessed: 01.03.2023).
  32. Wright S. 1978. Evolution and the Genetics of Populations: Variability within and among natural populations. – University of Chicago Press. 590 p.
  33. Xu X., Li X., Wang D. 2022. New Insights Into the Backbone Phylogeny and Character Evolution of Corydalis (Papaveraceae) Based on Plastome Data. – Front Plant Sci. 13: 926574. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.926574
  34. Yandell B.S. 1997. Practical data analysis for designed experiments. – Madras: Chapman and Hall. 312 p.
  35. Yeh F.C., Yang R.C., Boyle T. 1999. Popgene, version 1.32: the user friendly software for population genetic analysis. – Molecular Biology and Biotechnology Centre, University of Alberta, Canada. P. 1–29.
  36. Zhang M.L., Su Z.Y., Lidén M. 2008. Corydalis DC. – Flora of China. Science Press, Beijing & Missouri Botanical Garden Press, St. Louis. 7: 295–428.
  37. Zietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. 1994. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification. – Genomics. 20: 76–183.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение популяций Corydalis bracteata s. l. (нумерация в соответствии с табл. 1).

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Ординация популяций в плоскостях 1 и 2 компонент (А) и 1 и 3 компонент (В).

Скачать (530KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Дендрограмма сходства образцов Corydalis bracteata s.l. на основе ISSR-PCR анализа.

Скачать (229KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Апостериорная вероятность отнесения образцов Corydalis bracteata s.l. к генетическим кластерам на основе анализа ISSR-PCR.

Скачать (354KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Филогенетическое древо видов секции Corydalis, построенное на последовательностях гена matK и межгенного спейсера rpoB-trnC хлоропластной ДНК методом максимального правдоподобия (ML). Цифрами обозначены значения бутстрэпа. Длина ветвей пропорциональна количеству замен.

Скачать (228KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024