Genetic structure and differentiation of Siberian fir populations in Tomsk region
On the basis of theanalysis of 20 loci coding the allelic diversity of 11 enzymes (PEPCA, MDH, 6-PGD, SKDH, IDH, PGI, GOT, LAP, PGM, GDH, FE)the data on genetic variability, structure and differentiation of Siberian fir populations (Abies sibirica Ledeb.) growing in Tomsk regionunder different conditions of water-mineral nutrition on typical eutrophic swamps, reclamated eutrophic swamps, water-logged groundwith underdeveloped peat level and on dry valley were obtained. The vegetative buds collected separately from each of 150 trees includedin the analysis were used as the material for study. The separation of the extracts was achieved by means of horizontal electrophoresisin 13% starch gel. To estimate the level of the genetic diversity of populations the standard indices such as the percentage ofpolymorphic loci at the 95% (P95) and 100% (P100) criteria, the mean number of alleles per locus (A), the observed (Ho) and expected(He) heterozygosities and the effective number of alleles (nе) were used [Ayala, Kayger, 1988]. The population structure and level ofsubdivision of the populations were established by means of Wrightsۥ inbreeding coefficients Fis, Fit, Fst [Guries, Ledig, 1982]. Thequantitative evaluation of the genetic differences degree between the populations was carried out by calculation of Nei's genetic distances[Nei, 1972]. The unweighted pair group method (UPGMA) of cluster analysis was used to visualize the differences between thepopulations [Sneath, Sokal, 1973]. It was shown that Siberian fir growing on swamps in Tomsk region has the same not high level ofgenetic diversity on the whole (P95 = 15; P100 = 20; A100 = 1.25; Ho = 0.055; He = 0.056; nе = 1.11), as well as fir from other areas ofSiberia, studied at the identical set of isoenzyme loci. The lowest values of almost all indices of variability are observed in the populationslocated on eutrophic swamps. The study of the population structure of species showed that the fir in the investigated part of thearea on average does not reveal essential departures of the observed genotypic proportions from those expected under the Hardy-Weinberg law, in other words, it is in the condition close to equilibrium (Fis = 0.0086; Fit = 0.0232). The analysed populations of fir arecharacterized by weak subdivision (Fst = 0.0147) and similar genetic structure (D = 0.0011). The level of the revealed differences betweenthe populations is comparable to the level of differences typical for various samplings from one population. Statistically significantdifferences in the genetic structure (χ2 = 12.672; df = 5; P = 0.027) are observed only between the population of fir from eutrophicswamp 2 and the population from water-logged ground with underdeveloped peat level. In the remaining compared pairs of populationsthe differences in allelic frequencies of the investigated isoenzyme loci were not significant.
Keywords
пихта,
суходол,
болото,
генетическая структура,
дифференциация популяций,
fir,
dry valley,
swamp,
genetic structure,
differentiation of populationsAuthors
| Larionova Albina Ya. | V.N. Sukachev Institute of Forest, SB RAS (Krasnoyarsk) | albina@ksk.krasn.ru |
| Ekart Aleksandr K. | V.N. Sukachev Institute of Forest, SB RAS (Krasnoyarsk) | ekart@pochta.ru |
Всего: 2
References
Бобров Е.Г. Лесообразующие хвойные СССР. Л. : Наука, 1978. 189 с.
Маценко А.Е. Пихты восточного полушария // Флора и систематика высших растений : тр. Ботан. ин-та им. В.Л. Комарова. М. : Наука, 1964. Сер. 1. Вып. 13. С. 3-103.
Крылов Г.В., Марадудин И.И., Михеев Н.И., Козакова Н.Ф. Пихта. М. : Агропромиздат, 1986. 239 с.
Семерикова С.А. Структура аллозимной изменчивости пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.) в пределах ареала // Горные экосистемы Южной Сибири: изучение, охрана и рациональное природопользование : материалы 1-й межрегион. науч.-практ. конф. Барнаул, 2005.
Семериков В.Л., Семерикова С.А. Структура аллозимной изменчивости пихты сибирской отражает послеледниковую историю вида // Динамика генофондов растений, животных и человека : материалы отчетной конф. М. : ИОГен, 2005. С. 63-64.
Семерикова С.А., Семериков В.Л. Генетическая изменчивость и дифференциация популяций пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.) по аллозимным локусам // Генетика. 2006. Т. 42, № 6. С. 783-792.
Экарт А.К. Эколого-генетический анализ популяций пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.) : автореф. дис. … канд. биол. наук. Красноярск, 2006. 17 с.
Экарт А.К., Ларионова А.Я. Генетическое разнообразие и структура равнинных и горных популяций пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.) // Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2006. № 4 (8). С. 72-78.
Экарт А.К., Ларионова А.Я. Генетическое разнообразие и популяционная структура пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.) в Приенисейской части ее ареала // Лесные экосистемы Северо-восточной Азии и их динамика : материалы Междунар. конф. Владивосток : Дальн
Ларионова А.Я., Кравченко А.Н., Экарт А.К., Орешкова Н.В. Генетическое разнообразие и дифференциация популяций лесообразующих видов хвойных в Средней Сибири // Хвойные бореальной зоны. 2007. Т. 24, № 2-3. С. 235-242.
Larionova Albina Ya., Ekart Alexander K., Kravchenko Anna N. Genetic diversity and population structure of Siberian fir (Abies sibirica Ledeb.) in Middle Siberia, Russia // Eurasian J. Forest Res. 2007. Vol. 10-2. P. 185-192.
Гончаренко Г.Г., Падутов В.Е. Генетическая структура, таксономические и филогенетические взаимоотношения у пихт СНГ // Доклады РАН. 1995. Т. 324, № 1. С. 122-126.
ГончаренкоГ.Г., Силин А.Е., Падутов В.Е., Падутов А.Е. Генетические ресурсы сосен, елей и пихт бывшего Советского Союза: анализ состояния генофондов, филогенетических взаимоотношений и организации генома // Программы сохранения и постоянного воспроизводст
Экарт А.К., Ларионова А.Я., Белоконь М.М. и др. Генетическая дифференциация разновысотных популяций пихты сибирской в Западном Саяне // Вестник ТГУ. 2004. Прил. № 10. С. 145-148.
Ларионова А.Я., Экарт А.К. Генетическая структура и дифференциация разновысотных популяций пихты сибирской в Западном Саяне // Экологическая генетика. 2005. № 3, вып. 2. С. 22-28.
Седельникова Т.С., Пименов А.В. Хромосомные мутации в болотной и суходольной популяциях Abies sibirica Ledeb. // Цитология. 2003. Т. 45, № 5. С. 515-520.
Седельникова Т.С., Пименов А.В. Кариологическое изучение болотной и суходольной популяций пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.) // Известия РАН. Сер. биол. 2005. № 1. С. 23-29.
Седельникова Т.С. Дифференциация болотных и суходольных популяций видов семейства Pinaceae Lindl. (репродуктивные и кариотипические особенности) : автореф. дис. … д-ра биол. наук. Томск, 2008. 35 с.
Clayton J.W., Tretiak D.N. Amino-citrate buffer for pH control in starch gel electrophoresis // J. Fish. Res. Board Canada. 1972. Vol. 29. P. 1169-1172.
Ridgway G.J., Sherburne S.W., Lewis R.D. Polymorphism in the esterases of atlantic herring // Trans. Amer. Fish. Soc. 1970. Vol. 99. P. 147-151.
Markert C.L., Faulhaber I. Lactate dehydrogenase isozyme patterns in fish // J. Exp. Zool. 1965. Vol. 159, № 2. P. 319-332.
Brewer G.J. Introduction to isozyme techniques. N.Y. ; L.: Academ. Press, 1970. 186 p.
Vallejos C.E. Enzyme activity staining // Isozymes in plant genetics and breeding. Amsterdam: Elsevier Sci. Publ., 1983. P. 469-516.
Гончаренко Г.Г., Падутов В.Е. Руководство по исследованию древесных видов методом электрофоретического анализа изоферментов. Гомель : БелНИИЛХ, 1988. 66 с.
Manchenko G.P. Handbook of detection of enzymes on electrophoretic gels. CRC Press, 1994. 574 p.
Айала Ф. Введение в молекулярную и эволюционную генетику. М. : Мир, 1984. 232 с.
Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. М. : Мир, 1988. Т. 3. 335 с.
Guries R.P., Ledig F.T. Genetic diversity and population structure in pitch pine (Pinus rigida Mill.) // Evolution. 1982. Vol. 36. P. 387-402.
Nei M. Genetic distance between populations // Amer. Naturalist. 1972. Vol. 106. P. 283-292.
Yeh F.C., Yang R., Boyle T. POPGENE Version 1.32: Microsoft Windows based Freeware for Population Genetic Analysis. 1999.
Swofford D.L. and Selander R.B. BIOSYS-1: A FORTRAN program for the comprehensive analysis of electrophoretic data in population genetics and systematics // Heredity. 1981. Vol. 72. P. 281-283.
Sneath P.H.A., Sokal R.R. Numerical taxonomy: the principles and practice of numerical classification. San Francisco : W.N. Freeman, 1973. 573 p.
Райт Д.В. Введение в лесную генетику. М. : Лесная промышленность, 1978. 470 с.
Толмачев А.И. К истории возникновения и развития темнохвойной тайги. М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1954. 155 с.
Фалалеев Э.Н. Пихта. М. : Лесная промышленность, 1982. 83 с.
