Генетическая изменчивость хлоропластных маркеров в природных популяциях можжевельника обыкновенного




Дата канвертавання22.04.2016
Памер29.3 Kb.
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХЛОРОПЛАСТНЫХ МАРКЕРОВ В ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ МОЖЖЕВЕЛЬНИКА ОБЫКНОВЕННОГО (JUNIPERUS COMMUNIS L.)
Хантемирова Е.В.,1 Семериков В.Л.,1 Heinze B.,2 Князева С.Г.3

1Институт экологии растений и животных УрО РАН, Екатеринбург, Россия hantemirova@ipae.uran.ru

2BFW, Dept. of Genetics, Vienna, Austria

3 Институт леса, СО РАН, Красноярск
Изучена генетическая изменчивость и филогеографическая история одного из видов семейства кипарисовых - можжевельника обыкновенного (Juniperus communis s. lat.). Используя обширные выборки со всего ареала (40 популяций, 620 образцов) мы проанализировали у этого вида два фрагмента хлоропластной ДНК - trnT-trnF and 16s-trnA методом PCR-RFLP. 370 образцов затем было просеквенировано. Комбинация сиквенсов двух фрагментов позволила идентифицировать 78 различных гаплотипов. Более половины из них оказались редкими. Была обнаружена значительная филогеографическая структура вдоль всего ареала распространения вида (FST=0.77, NST (0.796)>GST (0.640). Результаты исследования изменчивости можжевельника обыкновенного однозначно подтверждают дифференциацию североамериканской разновидности J. communis var. depressa, северокавказской разновидности J. communis var. oblonga в восточной части Северного Кавказа, а также популяций J. communis var. saxatilis крайнего северо-востока и Дальнего Востока России и популяций Центральной Азии. Европейские, уральские и восточносибирские популяции J. communis var. saxatilis и J. communis var. communis являются частями одной большой клады. Общность их гаплотипов, возможно, является результатом недавней колонизации и перемешивания генных потоков из нескольких локальных рефугиумов. Одним из таких рефугиумов могли быть Альпы, другие могли располагаться на краю скандинавского ледяного щита. Доказательством этому служит то, что наибольшим внутрипопуляционным разнообразием обладают альпийские популяции (Северный Тироль) и популяции, находящиеся на северных пределах ареала – Якутии, Полярном Урале, Хибинах, Эстонии, Швеции, а также популяция из Тверской области. Североевропейские популяции обладают также характерной редкой мутацией, дифференцирующей их от остальных евразийских популяций. Крайний северо-восток России, территория так называемой Берингии был, вероятно, древним рефугиумом, длительно изолированным от остальной территории России Верхоянским хребтом и не имеющим впоследствии контакта с евразийским генным потоком. В центрально-азиатской группе (Алтай, Саяны, Горная Шория, Тянь-Шань) преобладает гаплотип Н4, генетически далекий от всех остальных гаплотипов. Происхождение этой группы, возможно, связано с древней колонизацией можжевельника из Тибета, сопровождающейся сильным эффектом основателя. Разобщенные популяции J. communis var. oblonga, сохранившиеся в горах Северного Кавказа, похоже, пережили ограничение генного потока и поэтому аккумулировали высокую степень дифференциации, даже на коротких дистанциях. Они делятся на три группы – горную восточную часть, горную центральную часть и полупустынную ногайскую группу. Наши данные свидетельствуют о том, что в восточной части Северного Кавказа можжевельник оставался долгое время изолированным и накопил специфические мутации. Гаплотипы, характерные для центральной части Северного Кавказа, оказались более близки к европейским J. communis, что может свидетельствовать об их более недавнем происхождении и об отсутствии такой сильной изоляции, как в восточной части.
GENETIC VARIATION OF CHLOROPLAST MARKERS IN NATURAL POPULATIONS OF COMMON JUNIPER (JUNIPERUS COMMUNIS L.)

Hantemirova E.V.,1 Semerikov V.L.,1 Heinze B.,2 Knayzeva S.G.3

1 Institute of Plant and Animal Ecology, Ekaterinburg, Russia hantemirova@ipae.uran.ru

2BFW, Dept. of Genetics, Vienna, Austria/Europe

3 Forest Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk
Based on extensive range-wide sampling, we address the phylogeographical history of J. communis s. lat one of the most widespread and taxonomically complex juniper with circumboreal distribution. A total of 40 populations from seven countries and 650 samples were analysed for chloroplast DNA variation using polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP). We sequenced two chloroplast DNA fragments 16s-trnA and trnT-trnF for 370 individuals and 78 different haplotypes were identified in J. communis. A strong phylogeographic structure of this species was detected (FST= 0.77). NST (0.796)> GST (0.640). The cpDNA data revealed 12 phylogeographic groups. The first three groups of J. communis var. oblonga from the North Caucasus: central part, eastern part and one semi-desert population (Nogai step). The fourth group - J. communis var. depressa (Alaska), 5-12 groups include all J. communis var. communis and J. communis var. saxatilis. 5 - Central Asia and South Siberia, 6-north-eastern Siberia, 7 - Far East of Russia (Lazo, Sihote-Alin), 8 - Far East of Russia (Sakhalin, Gazimur), 9 - Europe, 10 – Ural, 11 – peripheral South Ural population (Belorezk), 12 - Transbaikalia, corresponding to geographic regions. Similarity of the past four groups is probably results of recent colonization and mixing of lineages expanding from several local refugia. One of such refugia would be Alps. Juniper may have probably survived in ice-free mountain tops (nunataks) within alpine ice-sheet even in early glaciation. Our data also suggest possible minor refugia in the northern part of distribution range of juniper (Scandinavia, Cola peninsula, Estonia, Polar Ural, Yakutia) and in the Tver region. Enormous area of Europe and Siberia was likely recently colonized postglacially from these regions as a result of long-distance dispersal. The northeastern of Russia (Kolima region) was likely other ancient refugia isolated from the rest territory byVerhoyanskii range by the long time and no mixed later with Eurasian lines. The low levels of genetic variation and high differentiation observed in Central Asia can be explained by bottlenecks during immigration probably from Tibet. North Caucasus J. communis var. oblonga has a very strong population differentiation. It seem some populations from eastern part of North Caucasus being split among different mountains with the complicated topography during warmer period and remained quite isolated and genetically differentiated, whereas populations of central part of North Caucasus expanded and mixing with European haplotypes. It is possible that groups of Central Asia, north-eastern Russia, Caucasus and Alps originated earlier before the LGM. The early climatic changes may have caused deep intraspecific divergences in this species. Other Eurasian populations rather recent origin.


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка