ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ И ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ СЕМЯН СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ РАЗНЫХ СЕЛЕКЦИОННЫХ КАТЕГОРИЙ ПО ISSR-МАРКЕРАМ

О.В. Шейкина, Т.В. Криворотова, Ю.Ф. Гладков

Скачать

№ 4 (36)

Естественные науки и лес

Сведения об авторах

Шейкина Ольга Викторовна – кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, доцент кафедры лесных культур, селекции и биотехнологии

ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола, Российская Федерация

e-mail: ShejkinaOV@volgatech.net

Криворотова Татьяна Николаевна – кандидат сельскохозяйственных наук, старший преподаватель кафедры лесных культур, селекции и биотехнологии

ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола, Российская Федерация

e-mail: Milutina_tanja@mail.ru.

Гладков Юрий Федорович – начальник отдела защиты леса и государственного лесопатологического мониторинга

Филиал ФБУ «Российский центр защиты леса» – «Центр защиты леса Республики Марий Эл», г. Йошкар-Ола, Российская Федерация

e-mail: gladkov-yuriy@yandex.ru

 

Аннотация: 

Цель исследования заключалась в сравнительной оценке генетического разнообразия и дифференциации семян сосны обыкновенной разных селекционных категорий. Объектом исследования служили семена, заготовленные на постоянных лесосеменных участках и клоновых лесосеменных плантациях в Пензенской области, Чувашской Республике и Республике Марий Эл. Для оценки уровня генетического разнообразия и дифференциации был использован метод на основе полимеразной цепной реакции с ISSR-праймерами. Всего с использованием 6 ISSR-праймеров было амплифицировано 250 локусов, из которых 210 оказались полиморфными. Изученные партии семян характеризовались разным уровнем генетической изменчивости. Показатели генетического разнообразия семян улучшенной селекционной категории варьировались в следующих пределах: процент полиморфных локусов от 56,3 до 72,6; число аллелей на локус от 1,56 до 1,73; эффективное число аллелей от 1,26 до 1,38; ожидаемая гетерозиготность от 0,17 до 0,23. Семена нормальной селекционной категории характеризуются следующими показателями генетического разнообразия: процент полиморфных локусов 57,2–72,6; число аллелей на локус 1,57–1,68; эффективное число аллелей 1,25–1,33; ожидаемая гетерозиготность 0,16–0,19. Зависимости уровня генетического разнообразия от селекционной категории семян не выявлено. Обобщенные показатели генетического разнообразия улучшенных семян были близкими или выше по сравнению с нормальными семенами. Генетическая дистанция Нея между 8 партиями семян варьировалась от 0,027 до 0,113. Показатель генетической подразделенности (Gst) составил 0,25, следовательно, большая доля генетическая изменчивость находится внутри партий семян (75 %).

 

Ключевые слова: 

Pinus sylvestris L., семена, генетическое разнообразие, ISSR-маркеры

 

Для цитирования: 

Шейкина, О. В. Генетический полиморфизм и дифференциация семян сосны обыкновенной разных селекционных категорий по ISSR-маркерам / О. В. Шейкина, Т. В. Криворотов, Ю. Ф. Гладков // Лесотехнический журнал. – 2019. – Т. 9. – № 4 (36). – С. 15–24. – Библиогр.: с. 21–24 (26 назв.) – DOI 0.34220/issn.2222-7962/2019.4/2.

 

Литература: 

1. Genetic diversity and forest reproductive material - from seed source selection to planting / V. Ivetić, J. Devetaković, M. Nonić, D. Stanković, M. Šijačić-Nikolić // iForest. – 2016. – № 9. – Р. 801–812. – doi: 10.3832/ifor1577-009 (Accessed 13 June 2016).

2. Sweet, G. B. Seed orchards in development / G. B. Sweet // Tree Physiology. – 1995. – № 15. – Р. 527–530. – doi:10.1093/treephys/15.7-8.527.

3. Boyle, T. J. B. Biodiversity of Canadian forests: current status and future challenges / T. J. B. Boyle // The Forestry Chronicle. – 1991. – Vol. 68. – № 4. – P. 444–453.

4. Concept for the conservation of forest resources in the Fedaral Republic of Germany / A. Behm, A. Becker, H. Dorflinger, A. Franke // Silvae genetic. – 1997. – Vol. 46. – № 1. – P. 24–34.

5. Шейкина, О. В. Моделирование показателей генетического разнообразия в зависимости от количества плюсовых деревьев сосны обыкновенной / О.В. Шейкина, Ю.Ф. Гладков // Вестник Поволжского государственного технологического унивеpситета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. – 2018. – № 1 (37). – С. 33–44. – doi:10.15350/2306-2827.2018.1.33.

6. Ledig, F. T. The conservation of diversity in forest trees / F. T. Ledig // Bioscience. – 1988. – № 38. – Р. 471–479.

7. Genetic diversity and the survival of populations / G. Booy, R. J. J. Hendriks, M. J. M. Smulders, J. M. Van Groenendael, B. Vosman // Plant biology. – 2000. – № 2. – P. 379–395.

8. Ivetić, V. Concerns and evidence on genetic diversity in planted forests / V. Ivetić, J. Devetaković // Reforesta. – 2017. – № 3. – Р. 196–207. – doi: 10.21750/R.

9. Stoehr, M. U. Levels of genetic diversity at different stages of the domestication cycle of interior spruce in British Columbia / M. U. Stoehr, Y. A. El-Kassaby // Theoretical and Applied Genetic. – 1997. – № 94. – Р. 83–90.

10. El-Kassaby, Y. A. Impact of selection and breeding on the genetic diversity in Douglas-fir / Y. A. El-Kassaby, K. Ritland // Biodiversity and Conservation. – 1996. – Vol. 5. – № 6. – Р. 795-813. – doi: 10.1007/BF00051787.

11. Comparisons of genetic diversity in white spruce (Picea glauca) and jack pine (Pinus banksiana) seed orchards with natural populations / M. J. W. Godt, J. L. Hamrick, M. A. Burke, J. H. Williams // Canadian Journal of Forest Research. – 2001. – Vol. 31. – № 6. – Р. 943-949. – doi: 10.1139/x01-024.

12. Степанова, Е. М. Аллельное и генотипическое разнообразие в природных и исскуственных насаждениях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) / Е. М. Степанова, Г. Г. Гончаренко // Молодой ученый. – 2009. – № 12. – С. 122–124. – URL: https://moluch.ru/archive/12/1000/.

13. El-Kassaby, Y. A. Domestication and genetic diversity: should we be concerned? / Y. A. El-Kassaby // The Forestry Chronicle. – 1992. – Vol. 68. – № 6. – Р. 687–700. – doi: 10.5558/tfc68687-6.

14. Dzialuk, A. Comparoson of genetic diversity of Scots pine (Pinus sylvestris L.) from qualified seed – tree stand and clonal seed orchard / A. Dzialuk, J. Burczyk // Ecological Questions. – 2002. – № 2. – Р. 89–94.

15. Wasielewska, M. Genetic diversity and mating system of Scots pine plus trees / M. Wasielewska, M. Klemm, J. Burczyk // Dendrobiology. – 2005. – № 53. – Р. 57–62.

16. Криворотова, Т. Н. Генетическая структура лесосеменных плантаций и насаждений сосны обыкновенной в Среднем Поволжье / Т. Н. Криворотова, О. В. Шейкина // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. – 2014. – № 1. – С. 77–86.

17. Ilinov, A. Comparative Evaluation of the Genetic Diversity of Natural Populations and Clonal Seed Orchards of Pinus sylvestris L. and Picea × fennica (Regel) Kom. in Karelia / A. Ilinov, B. V. Raevsky // Russian Journal of Genetics: Applied Research. – 2017. – Vol. 7. – № 6. – P. 607–616. – doi: 10.1134/S2079059717060065.

18. Милютина, Т. Н. Молекулярно-генетические исследования изменчивости клонов плюсовых деревьев Pinus sylvestris по ISSR-маркерам / Т. Н. Милютина, О.В. Шейкина, П.С. Новиков // Хвойные бореальной зоны. – 2013. – № 1-2. – Т. XXXI. – С. 102–105.

19. Xu, Y. M. Genetic diversity and structure analysis of masson pine clonal seed orchard / Y. M. Xu, A. Wan, L. Guan // International Journal of Environmental & Agriculture Research. – 2016. – Vol. 2. – № 7. – Р. 95–100.

20. Вдовиченко, Л. Д. Генетическая паспортизация сортов пшеницы с использованием ISSR-PCR маркеров / Л. Д. Вдовиченко, В. И. Глазко // Сельскохозяйственная биология. – 2007. – № 3. – С. 33–37.

21. Genetic variation and division of Pinus sylvestris provenances by ISSR markers / H. Li, J. Jiang, G. Liu [et al.] // Journal of Forest Research. – 2005. – Vol. 16. – № 3. – Р. 216–218.

22. Генетическая изменчивость, структура и дифференциация популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvesrtis L.) на северо-востоке Русской равнины по данным молекулярно-генетического анализа / А. И. Видякин, С. В. Боронникова, Ю. С. Нечаева [и др.] // Генетика. – 2015. – Т. 51. – № 12. – С. 1401–1409. doi: 10.7868/S0016675815120139.

23. Молекулярно-генетический анализ четырех популяций Pinus silvestris L. на востоке Русской равнины / Я. В. Пришнивская, Ю. С. Нечаева, В. П. Красильников, С. В. Боронникова // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2016. – № 2 (190). – С. 88–93.

24. Внутривидовое генетическое разнообразие популяций двух видов древесных растений Пермского края / Я.В. Пришнивская, Е.С. Нассонова, Н.В. Чертов [и др.] // Бюллетень науки и практики. – 2019. – Т. 5. – № 4. – С. 58–68. – doi: 10.33619/2414-2948/41/06.

25. Doyle, J. J. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue / J. J. Doyle, J. L. Doyle // Phytochemical Bulletin. – 1991. – № 19. – Р. 11–15.

26. Optimization of genetic gain and diversity in seed orchard crops considering variation in seed germination / T. Funda, M. Lstiburek, J. Klápšte, Y. A. El-Kassaby // Scandinavian Journal of Forest Research. –2012. – Vol. 27. – № 8. – Р. 787–793. – doi: 10.1080/02827581.2012.686627.