Интрогрессивно-межвидовой комплекс Musa basjoo sensu lato: результаты изучения генетического разнообразия методами молекулярной филогении

  • Елена Михайловна Арнаутова Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН Email: arnaoutova@mail.ru
  • Николай Николаевич Носов Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН Email: nnosov2004@mail.ru
  • Александр Иванович Шмаков Алтайский государственный университет Email: bot@asu.ru
  • Александр Викентьевич Родионов Санкт-Петербургский государственный университет Email: nnosov2004@mail.ru
Ключевые слова: гибридизация, молекулярно-филогенетический анализ, barcoding, Musa, ITS, trnL–trnF

Аннотация

В этой статье мы сравниваем филогенетическое положение различных образцов японского банана (Musa basjoo), происходящих из оранжерей Ботанического сада БИН РАН и из городского сада Киото, с помощью анализа маркерных последовательностей ITS1–гена 5.8S рРНК–ITS2 и trnL–trnF. Образцы M. basjoo, выращиваемые в Ботаническом саду Петра Великого, происходят из Китая и имеют некоторые морфологические отличия от типичных японских. Кроме того, в наше исследование были добавлены нуклеотидные последовательности видов рода из международной базы данных GenBank. По результатам анализа последовательностей ITS образцы M. basjoo формируют единую кладу с M. itinerans и M. tonkinensis, соответствующую подсекции в секции Musa. При этом M. basjoo из Ботанического сада БИН РАН отличается по первичной последовательности ITS1–гена 5.8S рРНК–ITS2 от японского, образуя кладу, невысоко поддержанную с M. tonkinensis. Два образца M. basjoo, собранные в Китае, чьи последовательности взяты из базы данных, попадают в отдельную субкладу внутри клады M. basjoo, возможно, являясь и особым видом из этой группы родства. По хлоропластным последовательностям trnL–trnFбольшинство образцов M. basjoo также попадают в единую кладу с M. itinerans. Однако один образец M. basjoo из базы данных GenBankмонофилетичен с M. acuminata и принадлежит к другой кладе. Отмечено, что группа родства M. basjoo представляет собой сложный гибридный комплекс, в котором имеются растения, различающиеся по составу материнского генома.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Литература

Boonruangrod R., Fluch S., Burg K. 2009. Elucidation of origin of the present day hybrid banana cultivars using the 5’ETS rDNA sequence information. Mol. Breeding 24: 77–91. DOI: 10.1007/s11032-009-9273-z

Carreel F., Fauré S., González de L. D., Lagoda P. J. L., Perrier X., Bakry F., Du-Montcel H. T., Lanaud C., Horry J. P. 1994. Evaluation of the genetic diversity in diploid bananas (Musa sp.). Genet. Sel. Evol. 26 (Suppl 1): 125–136.

Cheesman E. E. 1947. Classification of the bananas II. Kew. Bull. 2(2): 106–117. DOI: 10.2307/4109207

Cheesman E. E. 1948. Classification of the bananas III. Kew. Bull. 3(3): 323–328. DOI: 10.2307/4108835

Chen J.-H., Huang C.-L., Lai Y.-L., Chang C.-T., Liao P.-C., Hwang S.-Y., Sun C.-W. 2017. Postglacial range expansion and the role of ecological factors in driving adaptive evolution of Musa basjoo var. formosana. Scientific Reports 7: 5341. DOI: 10.1038/s41598-017-05256-6

Chiu H.-L., Shii Ch.-T., Yang T. Y. A. 2011. A New Variety of Musa itinerans (Musaceae) in Taiwan. Novon 21: 405–412. DOI: 10.3417/2009051

Christelová P., Valárik M., Hřibová E., Langhe E. De, Doležel J. 2011. A multi gene sequence-based phylogeny of the Musaceae (banana) family. BMC Evolutionary Biology 11: 103. DOI: 10.1186/1471-2148-11-103

Darriba D., Taboada G. L., Doallo R., Posada D. 2012. jModelTest 2: more models, new heuristics and parallel computing. Nature Methods 9(8): 772. DOI: 10.1038/nmeth.2109

D’Hont A., Paget-Goy A., Escoute J., Carreel F. 2000. The interspecific genome structure of cultivated banana, Musa spp. revealed by genomic DNA in situ hybridization. Theor. Appl. Genet. 100: 177–183. DOI: 10.1007/s001220050024

Edgar R. C. 2004. MUSCLE: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput. Nucleic Acids Research 32: 1792–1797. DOI: 10.1093/nar/gkh340

Fauré S., Noyer J. L., Carreel F., Horry J. P., Bakry F., Lanaud C. 1994. Maternal inheritance of chloroplast genome and paternal inheritance of mitochondrial genome in bananas (Musa acuminata). Current Geneics 25: 265–269. DOI: 10.1007/BF00357172

Feng H., Chen Y., Li B., Wu Y. 2016. Molecular phylogeny of genus Musa determined by simple sequence repeat markers. Plant Genetic Resources: Characterization and Utilization 14(3): 192–199. DOI: 10.1017/S1479262115000222.

Häkkinen M., Hong W., Ge X.-J. 2008. Musa itinerans (Musaceae) and Its Intraspecific taxa in China. Novon 18: 50–60. DOI: 10.3417/2006162

Häkkinen M., Yeh C.-L., Ge X.-J. 2010. A New combination and a New variety of Musa itinerans (Musaceae). Acta Phytotax. Geobot. 61(1): 41–48. DOI: 10.18942/apg.KJ00006537153

Hollingsworth P. M., Graham S. W., Little D. P. 2011. Choosing and using a plant DNA barcode. PLoS ONE 6(5): e19254. DOI: 10.1371/journal.pone.0019254

Kao M. T., Lai M. J. 1978. Musaceae. In: Flora of Taiwan. Vol. 5. Ed. H. L. Li. Taibai: The National Science Council of the Republic of China. Pp. 828–829.

Камелин Р. В. Особенности видообразования у цветковых растений // Труды Зоологического института РАН. Приложение № 1, 2009. С. 141–149.

Kovarik A., Pires J. C., Leitch A. R., Lim K. Y., Sherwood A. M., Matyasek R., Rocca J., Soltis D. E., Soltis P. S. 2005. Rapid concerted evolution of nuclear ribosomal DNA in two Tragopogon allopolyploids of recent and recurrent origin. Genetics 169(2): 931–944. DOI: 10.1534/genetics.104.032839

Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. 2018. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across computing platforms. Molecular Biology and Evolution 35: 1547–1549. DOI: 10.1093/molbev/msy096

Li L.-F, Häkkinen M., Yuan Y.-M., Hao G., Ge X.-J. 2010. Molecular phylogeny and systematics of the banana family (Musaceae) inferred from multiple nuclear and chloroplast DNA fragments, with a special reference to the genus Musa. Molecular Phylogenetics and Evolution 57: 1–10. DOI: 10.1016/j.ympev.2010.06.021

Liu A.-Z., Kress W. J., Li D.-Z. 2010. Phylogenetic analyses of the banana family (Musaceae) based on nuclear ribosomal (ITS) and chloroplast (trnL-F) evidence. Taxon 59(1): 20–28. DOI:10.1002/TAX.591003

Müller K. 2005. SeqState – primer design and sequence statistics for phylogenetic DNA data sets. Applied Bioinformatics 4: 65–69. DOI: 10.2165/00822942-200504010-00008

Носов Н. Н., Пунина Е. О., Мачс Э. М., Родионов А. В. Межвидовая гибридизация в происхождении видов растений на примере рода Poa sensu lato // Успехи современной биологии, 2015. Т. 135, № 1. С. 21–39. DOI: 10.1134/S2079086415040088

Raboin L.-M., Carreel F., Noyer J.-L., Baurens F.-C., Horry J.-P., Bakry F., Du Montcel H. T., Ganry J., Lanaud C., Lagoda P. J. L. 2005. Diploid ancestors of Triploid Export Banana tebcultivars: Molecular identification of 2n Restitution Gamete rgdonors and n Gamete gdonors. Molecular Breeding 16: 333–341. DOI: 10.1007/s11032-005-2452-7

Ridgway K. P., Duck J. M., Young J. P. W. 2003. Identification of roots from grass swards using PCR-RFLP and FFLP of the plastid trnL (UAA) intron. BMC Ecol. 3: 8. DOI: 10.1186/1472-6785-3-8

Rodionov A. V., Gnutikov A. A., Kotsinyan A. R., Kotseruba V. V., Nosov N. N., Punina E. O., Rayko M. P., Tyupa N. B., Kim E. S. 2017. ITS1–5.8S rDNA–ITS2 sequence in 35S rRNA genes as marker for reconstruction of phylogeny of grasses (Poaceae family). Biol. Bull. Rev. 7: 85–102. DOI: 10.1134/S2079086417020062

Родионов А. В., Носов Н. Н., Ким Е. С., Мачс Э. М., Пунина Е. О., Пробатова Н. С. Происхождение полиплоидных геномов мятликов (Poa L.) и феномен потока генов между Север-ной Пацификой и субантарктическими островами // Генетика, 2010. Т. 46, № 12. С. 1–11. DOI: 10.1134/S1022795410120021

Ronquist F., Teslenko M., van der Mark P., Ayre D. L., Darling A., Höhna S., Larget B., Liu L., Suchard M. A., Huelsenbeck J. P. 2012. MrBayes 3.2: Efficient Bayesian Phylogenetic Inference and Model Choice Across a Large Model Space. Systematic Biology 61(3): 539–42. DOI: 10.1093/sysbio/sys029

Shepherd K. 1988. Observation on Musa taxonomy. In: Identification of Genetic Diversity in the Genus Musa. Proc. Int. Workshop held at Los Banos, Philippines 5–10 September 1988. Montpellier, France: INIBAP. Pp. 158–165.

Shepherd K. 1999. Cytogenetics of the Genus Musa. International network for the improvement of banana and plantain. Montpellier, France. 160 pp.

Siebold D. 1830. Synopsis Plantarum Oeconomicarum Regni Japonici. Verh. Batav. Genootsch. Kunst. 12: 18.

Simmonds N. W. 1962. The evolution of bananas. London: Longmans. 170 pp.

Swangpol S., Volkaert H. A., Sotto R. C., Seelanan T. 2007. Utility of selected non-coding chloroplast DNA sequences for lineage assessment of Musa interspecific hybrids. J. Biochem. Molec. Biol. 40: 577–587. DOI: 10.5483/bmbrep.2007.40.4.577.

Taberlet P., Gielly L., Pautou G., Bouve J. 1991. Universal primers for amplification of three 430 non-coding regions 431 of chloroplast DNA. Plant Molecular Biology 17: 1105–1109. DOI: 10.1007/BF00037152

Valmayor R. V., Danh L. D., Hakkinen M. 2005. The wild and ornamental Musaceae of Vietnam with descriptions of two new traveling bananas. Philippine Agricultural Scientist 88: 236–244.

White T. J., Bruns T., Lee S., Taylor J. 1990. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. In: PCR Protocols: a Guide to Methods and Applications. Eds. M. A. Innis, D. H. Gelfand, J. J. Sninsky, T. J. White. San Diego: Academic Press. Pp. 315–322. DOI: 10.1016/b978-0-12-372180-8.50042-1

Wu D.-L., Kress W. J. 2000. Musaceae. In: Flora of China. Vol. 24. Beijing: Science Press. Pp. 297–313. URL: http://www.efloras.org/florataxon.aspx?flora_id = 2ettaxon_id = 10588

Ying S. S. 1985. Miscellaneous notes on the Flora of Taiwan (I). Mem. Coll. Agric. Natl. Taiwan Univ. 25: 98–106.

Опубликован
2020-12-28
Как цитировать
Арнаутова Е. М., Носов Н. Н., Шмаков А. И., Родионов А. В. Интрогрессивно-межвидовой комплекс Musa basjoo sensu lato: результаты изучения генетического разнообразия методами молекулярной филогении // Turczaninowia, 2020. Т. 23, № 4. С. 99-110 DOI: 10.14258/turczaninowia.23.4.10. URL: http://turczaninowia.asu.ru/article/view/9085.
Раздел
Научные статьи

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>