Микросателлитные локусы в генетической оценке плюсовых деревьев Pinus sylvestris L.
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-48-68Ключевые слова:
сосна обыкновенная, микросателлиты, коэффициент генетической оригинальности, генетическое разнообразие, лесосеменные плантации, испытательные культурыАннотация
С помощью 4-ядерных микросателлитных локусов осуществлена сравнительная оценка уровня генетического разнообразия Петрозаводской и Заонежской лесосеменных плантаций сосны обыкновенной I порядка и испытательных культур,
созданных полусибсовыми семенными потомствами клонов с Петрозаводской лесосеменной плантации. Для выявления нуль-аллелей и исключения ошибок генотипирования использована программа Micro-Checker. Для изучения генетической структуры селекционных объектов с точки зрения пропорции редких и наиболее общих аллелей для каждого отобранного дерева определены коэффициенты генетической оригинальности. На лесосеменных плантациях и в испытательных культурах обнаружена значительная доля (27,3–37,0 %) наиболее редких и, напротив, невысокая доля наиболее типичных (3,3–14,8 %) аллелей для данной части ареала сосны. Для Петрозаводской лесосеменной плантации установлено наибольшее число (40) аллелей из всех выявленных (51). Тест на соответствие частот аллелей ожидаемым по Харди–Вайнбергу показал достоверный дефицит гетерозигот на обеих лесосеменных плантациях и в испытательных культурах. Все селекционные объекты характеризовались высоким уровнем аллельного и генетического разнообразия (среднее число аллелей на локус – 7,75–10,50; среднее эффективное число аллелей – 5,00–6,54; наблюдаемая и ожидаемая гетерозиготность соответственно – 0,60–0,70 и 0,63–0,71), обнаруженные отличия оказались статистически недостоверными. Результаты молекулярной дисперсии AMOVA (5 %) свидетельствуют об отсутствии значительной генетической дифференциации между селекционными объектами. Причина дефицита гетерозигот – не только наличие нуль-аллелей. В процессе селекции в итоге случайного отбора ограниченного числа генотипов (клонов) соотношение частот аллелей может не соответствовать соотношению в естественной популяции. Выявленный у селекционных объектов высокий уровень наиболее редких для данной части ареала сосны аллелей также можно объяснить влиянием отбора. Полученные результаты будут использованы при создании селекционных объектов повышенной генетической ценности.
Для цитирования: Ильинов А.А., Раевский Б.В. Микросателлитные локусы в генетической оценке плюсовых деревьев Pinus sylvestris L. // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 3. С. 48–68. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-48-68
Скачивания
Библиографические ссылки
Ивановская С.И. Оценка генофонда сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в плюсовых насаждениях Беларуси по данным изоферментного анализа // Тр. БГТУ. № 1. Лесное хозяйство. 2014. № 1. С. 130–134. Ivanovskaya S.I. Evaluation of the Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Gene Pool in Plus Stands of Belarus According to Isozyme Analysis. Trudy BSTU, Serie: Lesnoe khozyaistvo, 2014, no. 1, pp. 130–134. (In Russ.).
Ивановская С.И., Барсукова М.М., Ревяко И.Д., Луферова Н.С., Падутов В.Е., Ревяко И.Д. Уровень генетической изменчивости у деревьев сосны обыкновенной различных селекционных категорий // Проблемы лесоведения и лесоводства: сб. науч. тр. Минск: Ин-т леса НАН Беларуси, 2008. Вып. 68. С. 178–186. Ivanovskaya S.I., Barsukova M.M., Revyako I.D., Luferova N.S., Padutov V.E., Revyako I.D. Level of Genetic Variability in Scots Pine Trees of Various Breeding Categories. Problems of Forest Science and Forestry: Proceedings of Forest Institute of the National Academy of Sciences of Belarus. Minsk, 2008, vol. 68, pp. 178–186. (In Russ.).
Ильинов А.А., Раевский Б.В. Сравнительная оценка генетического разнообразия естественных популяций и клоновых плантаций сосны обыкновенной и ели финской в Карелии // Экол. генетика. 2015. T. XIII, № 4. C. 55–67. Ilinov A.A., Raevsky B.V. Comparative Evaluation of the Genetic Diversity of Natural Populations and Clonal Seed Orchards of Pinus sylvestris L. and Picea × fennica (Regel) Kom. in Karelia. Ekologicheskaya genetika = Russian Journal of Genetics, 2015, vol. 13, no. 4, pp. 55–67. (In Russ.). https://doi.org/10.17816/ecogen13455-67
Ильинов А.А., Раевский Б.В. Cостояние генофонда сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. в Карелии // Сиб. лесн. журн. 2016. № 5. С. 45–54. Ilinov A.A., Raevsky B.V. The Current State of Pinus sylvestris L. Gene Pool in Karelia. Sibirskiy lesnoy zhurnal = Siberian Journal of Forest Science, 2016, no. 5, pp. 45–54. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/sjfs20160504
Ильинов А.А., Раевский Б.В. Использование микросателлитных локусов в изучении плюсового генофонда сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. в Карелии // Тр. КарНЦ РАН. 2018. № 6. C. 124–134. Ilinov A.A., Raevsky B.V. Analysis of the Pinus sylvestris L. Plus Tree Gene Pool in Karelia Using Microsatellite Loci. Proceedings of the Karelian RC RAS. 2018, no. 6, pp. 124–134. (In Russ.). https://doi.org/10.17076/eb840
Новиков П.С., Шейкина О.В. ISSR-анализ деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) различных селекционных категорий // Науч. журн. КубГАУ. 2012. № 82(08). С. 100–112. Novikov P.S., Sheikina O.V. ISSR Analysis of Pinus sylvestris Trees of Different Selection Categories. Nauchnyi zhurnal KubGAU = Scientific Journal of KubSAU, 2012, vol. 82, no. 8, pp. 100–112. (In Russ.).
Потокина Е.К., Александрова Т.Г. Методы классификации внутривидового разнообразия по результатам молекулярного маркирования // Материалы Всерос. конф. «Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века», Петрозаводск, 22–27 сент. 2008 г. Ч. 3: Молекулярная систематика и биосистематика. Флора и систематика высших растений и флористика. Палеоботаника. Культурные и сорные растения. Ботаническое ресурсоведение и фармакогнозия. Охрана растительного мира. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2008. С. 62–65. Potokina E.K., Aleksandrova T.G. Methods for Classifying Intraspecific Diversity Based on the Results of Molecular Labeling. Proceedings of All-Russian Conference "Fundamental and Applied Problems of Botany at the Beginning of XXI century", Petrozavodsk, September 22-27, 2008. Petrozavodsk, Karelian RC RAS Publ., 2008, pp. 62–65. (In Russ.).
Раевский Б.В., Щурова М.Л. Методика селекционно-генетической оценки клонов сосны обыкновенной на лесосеменных плантациях // Сиб. лесн. журн. 2016. № 5. С. 91–98. Raevsky B.V., Schurova M.L. The Method for Breeding and Genetic Assessment of Scotch Pine Clones at Forest Seed Orchards. Sibirskii lesnoi zhurnal = Siberian Journal of Forest Science, 2016, no. 5, pp. 91–98. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SJFS20160509
Смирнов Е.С. О кодировании признаков для таксономического анализа // Журн. общ. биол. 1971. Т. 32, № 2. С. 224–228. Smirnov E.S. On Coding Traits for Taxonomic Analysis. Zhurnal obshchey biologii = Journal of General Biology, 1971, vol. 32, no. 2, pp. 224–228. (In Russ.).
Степанова Е.М., Гончаренко Г.Г. Аллельное и генотипическое разнообразие в природных и искусственных насаждениях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) // Молодой ученый. 2009. № 12(12). С. 122–124. Stepanova E.M., Goncharenko G.G. Allelic and Genotypic Diversity in Natural and Artificial Forest Stands of Pinus sylvestris. Molodoj uchenyj, 2009, no. 12(12), pp. 122–124. (In Russ.).
Bergmann F., Ruetz W. Isozyme Genetic Variation and Heterozygosity in Random Tree Samples and Selected Orchard Clones from the Same Norway Spruce Populations. Forest Ecology and Management, 1991, vol. 46, no. 1-2, pp. 39–47. https://doi.org/10.1016/0378-1127(91)90243-O
Brown A.H.D., Moran G.F. Isozymes, and the Genetic Resources of Forest Trees. Proceedings of the Symposium on Iso-Zymes of North American Forest Trees and Forest Insects, California, Berkeley, July 27, 1979. California, Berkeley Publ., 1981, pp. 1–10.
Cheliak W.M., Murray G., Pitel J.A. Genetic Effects of Phenotypic Selection in White Spruce. Forest Ecology and Management, 1998, vol. 24, no. 2, pp. 139–149. https://doi.org/10.1016/0378-1127(88)90117-X
Danusevicius D., Lindgren D. Two-Stage Selection Strategies in Tree Breeding Considering Gain, Diversity, Time and Cost. Forest Genetics, 2002, vol. 9, iss. 2, pp. 147–159.
El-Kassaby Y.A., Namkoong G. Genetic Diversity of Forest Tree Plantations: Consequences of Domestication. Consequences of Changes in Biodiversity. Proceedings of IUFRO World Congress. Finland, Tampere, 1995, vol. 2, pp. 218–228.
Elsik C.G., Minihan V.T., Hall S.E., Scarpa A.M., Williams C.G. Low-Copy Microsatellite Markers for Pinus taeda L. Genome, 2000, vol. 43, no. 3, pp. 550–555. https://doi.org/10.1139/g00-002
Funda T., Lstiburek M., Lachout P., Klápste J., El-Kassaby Y.A. Optimization of Combined Genetic Gain and Diversity for Collection and Deployment of Seed Orchard Crops. Tree Genetics and Genomes, 2009, vol. 5, no. 4, pp. 583–593. https://doi.org/10.1007/s11295-009-0211-3
Haapanen M., Hynynen J., Ruotsalainen S., Siipilehto J., Kilpelyainen M.-L. Realised and Projected Gains in Growth, Quality and Simulated Yield of Genetically Improved Scots Pine in Southern Finland. European Journal of Forest Research, 2016, vol. 135, no. 6, pp. 997–1009. https://doi.org/10.1007/s10342-016-0989-0
Ivetić V., Devetaković J., Nonić M., Stanković D., Šijačić-Nikolić M. Genetic Diversity and Forest Reproductive Material – from Seed Source Selection to Planting. IForest: Biogeosciences and Forestry, 2016, vol. 9, no. 5, pp. 801–812. https://doi.org/10.3832/ifor1577-009
Knowles P. Comparison of Isozyme Variation Among Natural Stands and Plantations: Jack Pine and Black Spruce. Canadian Journal of Forest Research, 1985, vol. 15, no. 5, pp. 902–908. https://doi.org/10.1139/x85-145
Koski V. A Note on Genetic Diversity in Natural Populations and Cultivated Stands of Scots Pine (Pinus sylvestris L.). Investigación Agraria. Sistemas y Recursos Forestales, 2000, vol. 9, no. 1, pp. 89–96.
Ledig F.T. The Conservation of Diversity in Forest Trees: Why and How Should Genes Be Conserved? Bioscience, 1988, vol. 38, no. 7, pp. 471–479. https://doi.org/10.2307/1310951
Ledig F.T. Human Impacts on Genetic Diversity in Forest Ecosystems. Oikos, 1992, vol. 63, no. 1, p. 87. https://doi.org/10.2307/3545518
Lewandowski A., Kowalczyk J., Litkowiec M., Urbaniak L., Rzońca M. Selection of Elite Mother Trees of Scots Pine, and European Larch to Establish 1.5 Generation Seed Orchards. Sylwan, 2017, vol. 161, no. 11, pp. 917–926. (In Polish).
Lindgren D., Prescher F. Optimal Clone Number for Seed Orchards with Tested Clones. Silvae Genetica, 2005, vol. 54, no. 1-6, pp. 80–92. https://doi.org/10.1515/sg-2005-0013
Lundkvist K. Genetic Structure in Natural and Cultivated Forest Tree Populations. Silva Fennica, 1982, vol. 16, pp. 141–149.
Muller-Starck G. Protection of Genetic Variability in Forest Trees. Forest Genetics, 1995, vol. 2, pp. 121–124.
Namkoong G. Biodiversity – Issues in Genetics, Forestry and Ethics. Forestry Chronicle, 1992, vol. 68, no. 4, pp. 438–443. https://doi.org/10.5558/tfc68438-4
Nardin M., Musch B., Rousselle Y., Guerin V., Sanchez L., Rossi J-P., Gerber S., Marin S., Paques L.E., Rozenberg P. Genetic Differentiation of European Larch Along an Altitudinal Gradient in the French Alps. Annals of Forest Science, 2015, vol. 72, no. 5, pp. 517–527. https://doi.org/10.1007/s13595-015-0483-8
Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx 6.5: Genetic Analysis in Excel. Population Genetic Software for Teaching and Research – an Update. Bioinformatics, 2012, vol. 28, no. 19, pp. 2537–2539. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460
Soranzo N., Provan J., Powell W. Characterization of Microsatellite Loci in Pinus sylvestris L. Molecular Ecology, 1998, vol. 7, no. 9, pp. 1260–1261.
Stoehr M.U., El-Kassaby Y.A. Levels of Genetic Diversity at Different Stages of the Domestication Cycle of Interior Spruce in British Columbia. Theoretical and Applied Genetics, 1997, vol. 94, no. 1, pp. 83–90. https://doi.org/10.1007/s001220050385
Van Oosterhout C., Hutchinson W., Wills D., Shipley P. Micro-Checker: Software for Identifying and Correcting Genotyping Errors in Microsatellite Data. Molecular Ecology Notes, 2004, vol. 4, no. 3, pp. 535–538. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2004.00684.x
Wójkiewicz B., Litkowiec M., Wachowiak W. Contrasting Patterns of Genetic Variation in Core and Peripheral Populations of Highly Outcrossing and Wind Pollinated Forest Tree Species. AoB Plants, 2016, vol. 8, pр. 1–13. https://doi.org/10.1093/aobpla/plw054
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
