Цитогенетическая оценка популяций Pinus sylvestris L. на Европейском Севере России (Республика Карелия)

  • Роман Викторович Игнатенко Карельский научный центр Российской академии наук Email: ocean-9@mail.ru
  • Наталия А. Галибина Карельский научный центр Российской академии наук Email: ocean-9@mail.ru
  • Борис В. Раевский Карельский научный центр Российской академии наук Email: ocean-9@mail.ru
Ключевые слова: Европейский Север России, Карелия, микроядра, патологии митоза, популяции, сосна обыкновенная, число хромосом, цитогенетический анализ

Аннотация

В данной статье представлены результаты цитогенетического анализа семенного потомства Pinus sylvestris L. из 5 популяций, произрастающих в бореальных лесах Европейского Севера России (Республика Карелия). На основе изучения кариотипа растений было установлено, что, помимо диплоидных клеток, некоторые проростки содержали единичные тетраплоидные и анеуплоидные клетки. Главным образом, миксоплоидные растения были обнаружены в Шелтозерском и Амбарнском участковых лесничествах. Важно отметить, что для данных популяций были характерны высокие значения таких показателей, как частота патологий митоза на стадиях метафазы и ана-телофазы (5,3 ± 0,6 и 7,1 ± 0,6 % соответственно), а также доля клеток с микроядрами (0,2 ± 0,06 и 0,1 ± 0,04 % соответственно) в корневой меристеме Pinus sylvestris. Однако, несмотря на это, семена из Шелтозерского и Амбарнского участковых лесничеств имели высокие значения по всхожести. В результате анализа аберраций хромосом было выявлено 9 типов: фрагментация, мосты, кольцевые хромосомы, забегание, обособление, отставание, многополюсность и хаотическое расхождение хромосом, сложные (множественные) нарушения. У большинства изученных проростков наиболее распространенной патологией являлось забегание хромосом. Кроме того, исследование показало, что в популяциях Pinus sylvestris, произрастающих в подзоне северной тайги, доля мостов в общем спектре нарушений на стадии ана-телофазы митоза возрастает ~ в 3,5 раза по сравнению со среднетаежными популяциями. Таким образом, использование цитогенетического теста позволило оценить состояние генома Pinus sylvestris из разных популяций на территории Европейского Севера России и выявить ответные реакции на клеточном уровне, направленные на адаптацию растений к условиям внешней среды.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Литература

Атлас Карельской АССР. М.: ГУГК СССР. 1989. 40 с.
Butorina A. K., Kalaev V. N., Mironov A. N., Smorodinova V. A., Mazurova I. E., Doroshev S. A., Sen’kevich E. V. 2001. Cytogenetic variation in populations of Scotch pine. Russian Journal of Ecology 32(3): 198–202. DOI: 10.1023/a:1011366328809
Буторина А. К., Ермолаева О. В., Черкашина О. Н., Мазурова И. Э., Белоусов М. В., Чернодубов А. И. Перспективы использования цитогенетического анализа в лесоводстве на примере оценки состояния островных боров Воронежской области // Успехи современной биологии, 2008. Т. 128, № 4. С. 400–408.
Daev E. V., Dukelskaya A. V., Barabanova L. V. 2015. Cytogenetic approaches for determining ecological stress in aquatic and terrestrial biosystems. Russian Journal of Genetics: Applied Research 5(5): 441–448. DOI: 10.1134/s2079059715050056
Evseeva T. I., Belykh E. S., Maistrenko T. A., Geras’kin S. A., Brown J. E. 2011. Assessment of the reproductive capacity of Pinus sylvestris trees growing under conditions of chronic exposure to radionuclides of uranium and thorium series. Russian Journal of Ecology 42(5): 382–387. DOI: 10.1134/S1067413611050055
Ganem N. J., Pellman D. 2012. Linking abnormal mitosis to the acquisition of DNA damage. Journal of Cell Biology 199(6): 871–881. DOI: 10.1083/jcb.201210040
Гераськин С. А., Дикарева Н. С., Удалова А. А., Спиридонов С. И., Дикарев В. Г. Цитогенетические эффекты в популяциях сосны обыкновенной из районов Брянской области, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС // Радиационная биология. Радиоэкология, 2008. Т. 48, № 5. С. 584–595.
Geras’kin S. A., Kim J. K., Oudalova A. A., Vasiliyev D. V., Dikareva N. S., Zimin V. L., Dikarev V. G. 2005. Bio-monitoring the genotoxicity of populations of Scots pine in the vicinity of a radioactive waste storage facility. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis 583(1): 55–66. DOI: 10.1016/j.mrgentox.2005.02.003
Гераськин С. А., Кузьменков А. Г., Васильев Д. В. Временная динамика цитогенетических эффектов в хронически облучаемых популяциях сосны обыкновенной // Радиационная биология. Радиоэкология, 2018. Т. 58, № 1. С. 74–84. DOI: 10.7868/s0869803118010083
Geras’kin S., Volkova P., Vasiliyev D., Dikareva N., Oudalova A., Kazakova E., Makarenko E., Duarte G., Kuzmenkov A. 2019. Scots pine as a promising indicator organism for biomonitoring of the polluted environment: A case study on chronically irradiated populations. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis 842: 3–13. DOI: 10.1016/j.mrgentox.2018.12.011
Горячкина О. В., Сизых О. А. Цитогенетические реакции хвойных растений в антропогенно нарушенных районах г. Красноярска и его окрестностей // Хвойные бореальной зоны, 2012. № 1–2. С. 46–51.
Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2013 году. Петрозаводск: ООО «Версо», 2014. 300 с.
Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2019 году. Петрозаводск: ООО «Версо». 2020. 248 с.
Громов Ю. А. Отчет о результатах прогнозно-геофизических работ масштаба 1 : 50000 партии № 8 и партии № 7 на Прионежской площади в 1977 и 1981 годах. ТГФ по Республике Карелия. 1982. Т. 1. Текст отчета. 157 с. Инв. № 3297.
Игнатенко Р. В. Цитогенетические исследования семенного потомства Pinus sylvestris L., произрастающей в районе Сегежского ЦБК // Труды Карельского научного центра РАН, 2021. № 11. С. 93–102. DOI: 10.17076/eb1499
Ильинских Н. Н., Новицкий В. В., Ванчугова Н. Н., Ильинских И. Н. Микроядерный анализ и цитогенетическая нестабильность. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1992. 269 с.
Ивантер Э. В., Коросов А. В. Введение в количественную биологию: учебное пособие для студентов биологических специальностей. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2011. 304 с.
Kalashnik N. A. 2008. Chromosome aberrations as indicator of technogenic impact on conifer stands. Russian Journal of Ecology 39(4): 261–271. DOI: 10.1134/s106741360804005x
Калаев В. Н., Игнатова И. В., Калаева Е. А. Цитогенетический полиморфизм семенного потомства деревьев ели белой (Picea glauca (Moench) Voss) при интродукции в Воронежской области // Turczaninowia, 2020. Т. 23, № 3. С. 185–204. DOI: 10.14258/turczaninowia.23.3.16
Кунах В. А. Геномная изменчивость соматических клеток растений. 2. Изменчивость в природе // Биополимеры и клетка, 1995. Т. 11, № 6. С. 5–40.
Levine M. S., Holland A. J. 2018. The impact of mitotic errors on cell proliferation and tumorigenesis. Genes and development 32(9–10): 620–638. DOI: 10.1101/gad.314351.118
Машкина О. С., Калаев В. Н., Мурая Л. С., Леликова Е. С. Цитогенетические реакции семенного потомства сосны обыкновенной на комбинированное антропогенное загрязнение в районе Новолипецкого металлургического комбината // Экологическая генетика, 2009. № 3. С. 17–29. DOI: 10.17816/ecogen7317-29
Машкина О. С., Тихонова И. В., Муратова Е. Н., Мурая Л. С. Цитогенетические особенности семенного потомства карликовых сосен на Юге Восточной Сибири // Хвойные бореальной зоны, 2012. № 1–2. С. 127–135.
Муратова Е. Н. Хромосомные мутации у сосны обыкновенной в Южном Забайкалье // Известия Академии наук СССР. Серия биологическая, 1991. № 5. С. 689–699.
Муратова Е. Н., Зубарева О. Н. Цитогенетическое изучение сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в районе выбросов тепловой электростанции // Известия Академии наук СССР. Серия биологическая, 1990. № 3. С. 36–41.
Удалова А. А., Гераськин С. А. Временная динамика и эколого-генетическая изменчивость цитогенетических эффектов в испытывающих техногенное воздействие популяциях сосны обыкновенной // Журнал общей биологии, 2011. Т. 72, № 6. С. 455–471.
Pardayeva E. U., Mashkina O. S., Popov V. N. 2017. State of Pinus sylvestris L. generative sphere according to cytogenetic analysis in changing climate conditions on the territory of Voronezh oblast. Contemporary Problems of Ecology 3: 271–276. DOI: 10.1134/s1995425517030088
Пименов А. В., Седельникова Т. С. Аномалии митоза в проростках Pinus sylvestris (Pinaceae) на евтрофном осушенном болоте // Бот. журн., 2006. Т. 91, № 10. С. 1537–1544.
Правдин Л. Ф. Сосна обыкновенная. Изменчивость, внутривидовая систематика, селекция. М.: Изд-во «Наука», 1964. 192 с.
Правдин Л. Ф., Бударагин В. А., Круклис М. В., Шершукова О. П. Методика кариологического изучения хвойных пород // Лесоведение, 1972. Т. 2. С. 67–75.
Prus-Głowacki W., Chudzińska E., Wojnicka-Półtorak A., Kozacki L., Fagiewicz K. 2006. Effects of heavy metal pollution on genetic variation and cytological disturbances in the Pinus sylvestris L. population. Journal of Applied Genetics 47(2): 99–108. DOI: 10.1007/BF03194607
Пухальский В. А., Соловьев А. А., Бадаева Е. Д., Юрцев В. Н. Практикум по цитологии и цитогенетике растений. М.: Изд-во «Колос», 2007. 198 с.
Sedel’nikova T. S. 2016. Variability of genome size in conifers under extreme environmental conditions. Biology Bulletin Reviews 6(2): 177–188. DOI: 10.1134/S2079086416020079
Sedel’nikova T. S., Pimenov А. V. 2010. Chromosomal mutations in Scots pine (Pinus sylvestris L.) growing in a hydromorphic environment: first case of a giant chromosome detection. Biology Bulletin 37(4): 351–356. DOI: 10.1134/S1062359010040047
Седельникова Т. С., Пименов А. В. Изменчивость числа хромосом и хромосомные перестройки у Pinus sylvestris (Pinaceae) в засушливых условиях Нижнего Поволжья и Южной Сибири // Бот. журн., 2021. Т. 106, № 4. С. 353–362. DOI: 10.31857/S0006813621040116
Симаков Е. А. О пострадиацинном восстановлении цитогенетических повреждений в проростках семян разных форм картофеля // Радиобиология, 1983. Т. 23, вып. 5. С. 703–706.
Волков А. Д. Типы леса Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН. 2008. 180 с.
Егоркина Г. И. Цитогенетические параметры сосны обыкновенной в Алтайском крае // Лесоведение, 2010. № 6. С. 39–45.
Опубликован
2022-03-30
Как цитировать
Игнатенко Р. В., Галибина Н. А., Раевский Б. В. Цитогенетическая оценка популяций Pinus sylvestris L. на Европейском Севере России (Республика Карелия) // Turczaninowia, 2022. Т. 25, № 1. С. 73-85 DOI: 10.14258/turczaninowia.25.1.7. URL: http://turczaninowia.asu.ru/article/view/11199.
Раздел
Научные статьи