Сравнительный анализ генетического полиморфизма в популяциях Rhaponticum carthamoides (Asteraceae) в Республике Алтай

   Актуальность. Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin (Asteraceae) – редкий вид для Республики Алтай (РА).  Цель данного исследования – в сравнительном плане охарактеризовать генетический полиморфизм Rhaponticum carthamoides для введения в культуру образцов из наиболее генетически гетерогенных ценопопуляций, произрастающих в РА.

   Материалы и методы. Вид изучен с использованием ISSR-маркеров в пяти ценопопуляциях (ЦП). ДНК выделена из высушенных листьев на основе STAB-метода. Апробированы 17 ISSR-праймеров, из которых отобраны семь наиболее информативных.

   Результаты и заключение. Анализ показал, что особи из пяти ЦП на дендрограмме распределились по трем группам сходства. Отдельная клада образована особями из двух ЦП Катунского заповедника. Особи одной из них, произрастающей на хорошо прогреваемых южных склонах, характеризовались более высокой генетической гетерогенностью по сравнению с остальными. Наиболее высокое внутрипопуляционное и межпопуляционное сходство по распределению фрагментов ДНК обнаружено в двух ЦП, произрастающих в местообитаниях с наименьшей географической удаленностью друг от друга. Достоверно более низкое сходство обнаружено между растениями небольшой по площади изолированной популяции на территории заказника ООПТ «Шавлинский» и особями из других ЦП. Можно предположить, что одна из основных причин наименьшего сходства этой популяции с другими – произрастание в непосредственной близости от подножия перевала в Ачик (Онгудайский район, абсолютная высота 2300 м н. у. м.). Такое местоположение может ограничивать обмен генетической информацией с растениями из других популяций.

1. Алтухов Ю.П. Динамика генофондов при антропогенных воздействиях. Информационный вестник ВОГиС. 2004;8(29):40-59.

2. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях. Москва: Академкнига; 2003.

3. Anderson J.T., Willis J.H, Mitchell-Olds T. Evolutionary genetics of plant adaptation. Trends in Genetics. 2011;27(7):258-266. DOI: 10.1016/j.tig.2011.04.001

4. Bhattacharyya P., van Staden J. Molecular insights into genetic diversity and population dynamics of five medicinal Eulophia species: a threatened orchid taxa of Africa. Physiology and Molecular Biology of Plants. 2018;24(4):631-641. DOI: 10.1007/s12298-018-0523-6

5. Cabrera-Toledo D., Vargas-Ponce O., Ascencio-Ramírez S., Valadez-Sandoval L.M., Pérez-Alquicira J., Morales-Saavedra J. et al. Morphological and genetic variation in monocultures, forestry systems and wild populations of Agave maximiliana of Western Mexico: implications for its conservation. Frontiers in Plant Science. 2020;11:817. DOI: 10.3389/fpls.2020.00817

6. Chesnokov Yu. V., Artemyeva A.M. Evaluation of the measure of polymorphism information of genetic diversity. Agricultural Biology. 2015;50(5):571-578. DOI: 10.15389/agrobiology.2015.5.571eng

7. Dorogina O.V., Zhmud E.V. Molecular-genetic methods in plant ecology. Contemporary Problems of Ecology. 2020;13(4):333-345. DOI: 10.1134/S1995425520040058

8. Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin. 1987;19(1):11-15.

9. Федоренко О.М., Зарецкая М.В., Лебедева О.Н., Титов А.Ф. Генетическое разнообразие природных популяций Arabidopsis thaliana (L.), расположенных на северной периферии ареала вида. Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2014;(2):36-42.

10. Кубан И.Н., Жмудь Е.В., Дорогина О.В. Состояние ценопопуляций редкого вида Rhaponticum carthamoides (Asteraceae) в Республике Алтай. Растительный мир Азиатской России. 2018;3(31):66-76. URL: https://www.sibran.ru/upload/iblock/e0e/e0e4d17e7e447a0ba1080e2f92a3998d.pdf

11. Набиева А.Ю., Жмудь Е.В., Кубан И.Н., Дорогина О.В. Морфометрический и молекулярный анализ популяции Cypripedium × ventricosum (Orchidaceae) в Новосибирской области. Ботанический журнал. 2020;105(6):78-85. DOI: 10.31857/S0006813620060058

12. Нечаева Ю.С., Боронникова С.В., Юсупов Р.Д., Хайнус Б. Изучение полиморфизма ISSR-маркеров в природных и искусственных популяциях лиственницы. Фундаментальные исследования. 2013;(6-6):1426-1431.

13. Nei M. Molecular evolutionary genetics. New York, NY: Columbia University Press; 1987.

14. Nei M., Li W.H. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1979;76(10):5269-5273. DOI: 10.1073/pnas.76.10.5269

15. Nekratova N.A., Kurovskiy A.V., Shurupova M.N. Impact of elevation and slope exposure on abundance of rare medicinal plant Rhaponticum carthamoides (Maral root). Ukrainian Journal of Ecology. 2020;10(4):210-217. DOI: 10.15421/2020_190

16. Нигматулина Н.В., Кулуев А.Р., Кулуев Б.Р. Молекулярные маркеры, применяемые для определения генетического разнообразия и видоидентификация дикорастущих растений. Биомика. 2018;10(3):290-318. DOI: 10.31301/2221-6197.bmcs.2018-39

17. Pakhrou O., Medraoui L., Yatrib C., Alami M., Filali-Maltouf A., Belkadi B. Assessment of genetic diversity and population structure of an endemic Moroccan tree (Argania spinose L.) based in IRAP and ISSR markers and implications for conservation. Physiology and Molecular Biology of Plants. 2017;23(3):651-661. DOI: 10.1007/s12298-017-0446-7

18. Красная книга Республики Алтай (растения). 3-е изд. Горно-Алтайск, 2017.

19. Van de Peer Y., De Wachter R. TREECON for Windows: a software package for the construction and drawing of evolutionary trees for the Microsoft Windows environment. Computer Applications in the Biosciences. 1994;10(5):569-570. DOI: 10.1093/bioinformatics/10.5.569

20. Васильева О.Ю., Дорогина О.В., Кубан И.Н., Сарлаева И.Я., Буглова Л.В. Методические аспекты изучения биоресурсных коллекций редких и хозяйственно ценных растений. Садоводство и виноградарство. 2018;4(214):12-18. DOI: 10.31676/0235-2591-2018-4-12-18

21. Жмудь Е.В., Ачимова А.А., Кубан И.Н., Ямтыров М.Б., Дорогина О.В. Rhaponticum carthamoides (Asteraceae) в Республике Алтай: оценка состояния при антропогенном воздействии. Вестник Сибирского федерального университета. Биология. 2022;15(1):92-106. DOI: 10.17516/1997-1389-0376