Оценка внутригеномного полиморфизма района ITS1 рибосомальной ДНК видов рода Taraxacum (Asteraceae: Crepidinae) методами высокопроизводительного секвенирования

УДК 582.998.4+575.174.015.3(470)

  • Петр Геннадьевич Ефимов Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН https://orcid.org/0000-0003-2926-255X Email: efimov@binran.ru
  • Валентина Владимировна Домашкина Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН https://orcid.org/0000-0001-9222-9504 Email: domvalya@gmail.com
  • Эдуард Модрисович Мачс Email: edw.mach@gmail.com
  • Петр Михайлович Журбенко Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН https://orcid.org/0000-0002-2102-4568 Email: pj_28@mail.ru
Ключевые слова: апомиксис, гомогенизация ДНК, молекулярная филогенетика, рибосомальная ДНК, сетчатая эволюция, Taraxacum

Аннотация

Выявление внутригеномного полиморфизма района ITS1 рибосомальной ДНК методами высокопроизводительного секвенирования перспективно при исследованиях филогении близкородственных таксонов, а также для идентификации гибридов. Однако до настоящего времени эта методика не использовалась в роде Taraxacum, таксономически очень сложной группе с широко распространённой сетчатой эволюцией. Мы применили данный метод на тестовой выборке из 20 образцов (8 видов из 4 секций, включая 5 видов из наиболее крупной секции Taraxacum), находящихся на различных эволюционных и географических дистанциях друг от друга. Использованный метод оказался эффективным для изучения межвидового генетического полиморфизма. Так, виды, относящиеся к различным секциям рода, сильно отличались друг от друга по набору и частотам различных вариантов исследованного фрагмента рДНК. Существенное разнообразие было выявлено также в пределах секции Taraxacum, что говорит об её неоднородности. В то же время, у 8 из 13 образцов этой секции исследованный фрагмент рДНК был сильно гомогенизирован (преобладающий вариант встречался не менее чем в 7 раз чаще любого другого), что можно связывать с более отдалённым во времени случаем последней гибридизации в их эволюционной истории. Вероятно, микровиды с гомогенизированной рДНК представляют собой более стабилизированные таксономические единицы.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Литература

Alsos I. G., Lavergne S., Merkel M. K. F., Boleda M., Lammers Y., Alberti A., Pouchon C., Denoeud F., Pitelkova I., Pușcaș M., Roquet C., Hurdu B.-I., Thuiller W., Zimmermann N. E., Hollingsworth P. M., Coissac E. 2020. The treasure vault can be opened: large-scale genome skimming works well using herbarium and silica gel dried material. Plants 9(4): 432. DOI: 10.3390/plants9040432
Clement M., Posada D., Crandall K. A. 2000. TCS: A computer program to estimate gene genealogies. Mol. Ecol. 9: 1657–1660.
Doyle J. J., Doyle J. L. 1987. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem. Bull. 19: 11–15.
Edgar R. C. 2010. Search and clustering orders of magnitude faster than BLAST. Bioinformatics 26: 2460–2461. DOI: 10.1093/bioinformatics/btq461.
Katoh K., Standley D. M. 2013. MAFFT multiple sequence alignment software version 7: improvements in performance and usability. Mol. Biol. Evol. 30(4): 772–780. DOI: 10.1093/molbev/mst010
Kirschner J., Oplaat C., Verhoeven K. J. F., Zeisek V., Uhlemann I., Trávníček B., Räsänen J., Wilschut R. A., Štěpánek J. 2016. Identification of oligoclonal agamospermous microspecies: taxonomic specialists versus microsatellites. Preslia 88(1): 1–17.
Kirschner J., Štěpánek J., Klimeš L., Dvorský M., Brůna J., Macek M., Kopecký M. 2020. The Taraxacum Flora of Ladakh, with notes on the adjacent regions of the West Himalaya. Phytotaxa 457(1): 1–409. DOI: 10.11646/phytotaxa.457.1.1
Kirschner J., Štěpánek J., Mes T. H. M., den Nijs J. C. M., Oosterveld P., Štorchová H., Kuperus P. 2003. Principal features of the cpDNA evolution in Taraxacum (Asteraceae, Lactuceae): a conflict with taxonomy. Plant Syst. Evol. 239: 231–255. DOI: 10.1007/s00606-003-0002-5
Kirschner J., Záveská Drábková L., Štěpánek J., Uhlemann I. 2015. Towards a better understanding of the Taraxacum evolution (Compositae – Cichorieae) on the basis of nrDNA of sexually reproducing species. Plant Syst. Evol. 301: 1135–1156. DOI: 10.1007/s00606-014-1139-0
Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. 2018. MEGA X: Molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Mol. Biol. Evol. 35: 1547–1549. DOI: 10.1093/molbev/msy096
Letunic I., Bork P. 2021. Interactive Tree of Life (iTOL) v5: An online tool for phylogenetic tree display and annotation. Nucl. Acids Res. 49: W293–W296. DOI: 10.1093/nar/gkab301
Lundevall C. F., Øllgaard H. 1999. The genus Taraxacum in the Nordic and Baltic countries: types of all specific, subspecific and varietal taxa, including type locations and sectional belonging. Preslia 71(1–2): 43–171.
Machackova P., Majeský L., Hrones M., Bilkova L., Hribova E., Vasut R. J. 2022. New insights into ribosomal DNA variation in apomictic and sexual Taraxacum (Asteraceae). Bot. J. Linn. Soc. 199(4): 790-815.
Majeský L., Vašut R. J., Kitner M. 2015. Genotypic diversity of apomictic microspecies of the Taraxacum scanicum group (Taraxacum sect. Erythrosperma). Plant Syst. Evol. 301: 2105–2124. DOI: 10.1007/s00606-015-1218-x
Mes T. H. M., Kuperus P., Kirschner J., Štěpánek J., Štorchová H., Oosterveld P., den Nijs J. C. M. 2002. Detection of genetically divergent clone mates in apomictic dandelions. Molec. Ecol. 11: 253–265.
Múrias dos Santos A., Cabezas M. P., Tavares A. I., Xavier R., Branco M. 2016. tcsBU: A tool to extend TCS network layout and visualization. Bioinformatics 32: 627–628.
Nelson J. O., Watase G. J., Warsinger-Pepe N., Yamashita Y. M. 2019. Mechanisms of rDNA copy number maintenance. Trends Genet. 35(10): 734–742. DOI: 10.1016/j.tig.2019.07.006
Nguyen L.-T., Schmidt H. A., von Haeseler A., Minh B. Q. 2015. IQ-TREE: A fast and effective stochastic algorithm for estimating maximum likelihood phylogenies. Mol. Biol. Evol. 32: 268–274. DOI: 10.1093/molbev/msu300
Øllgaard H. 1983. Hamata, a new section of Taraxacum (Asteraceae). Plant Syst. Evol. 141: 199–217.
Richards A. J. 1985. Sectional nomenclature in Taraxacum (Asteraceae). Taxon 34: 633–644.
Richards A. J. 2021. Field Handbook to British and Irish Dandelions. B.S.B.I. Handbook no. 23. Durham: Botanical Society of Britain and Ireland. 302 pp.
Rideout J. R., Caporaso G., Bolyen E., McDonald D., Vázquez Baeza Y., Alastuey J. C., et al. 2023. Biocore/scikit-bio: scikit-bio 0.5.9: Maintenance release. URL: https://zenodo.org/records/8209901 (Accessed 25 March 2024).
Ridgway K. P., Duck J. M., Young J. P. 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
Salih R. H. M., Majeský L., Schwarzacher T., Gornall R. Heslop-Harrison P. 2017. Complete chloroplast genomes from apomictic Taraxacum (Asteraceae): Identity and variation between three microspecies. PLoS ONE 12(2): e0168008. DOI: 10.1371/journal.pone.0168008
Sennikov A. N. 2007. The genus Taraxacum (Asteraceae) in the Russian part of East Fennoscandia: distribution, new records and comparison of taxonomic concepts. Memoranda Soc. Fauna Fl. Fenn. 83: 59–81.
Trávníček B., Kirschner J., Štěpánek J., Vašut R. J. 2010. Taraxacum Wiggers – pampeliška (smetánka). In: Květena České republiky. Vol. 8. Prague: Academia. Pp. 23–269. [In Czech].
Цвелёв Н. Н. Taraxacum Wigg. // Флора европейской части СССР. Т. 8. Л.: Наука, 1989. С. 61–114.
Uhlemann I. 2003. Die Gattung Taraxacum (Asteraceae) im östlichen Deutschland. Mitt. Florist. Kart. Sachsen-Anhalt, Sonderheft: 1–136.
Uhlemann I., Kirschner J., Štěpánek J. 2016. Taraxacum. In: Rothmaler – Exkursionsflora von Deutschland. Gefäßpflanzen: Kritischer Ergänzungsband. Aufl. 11. Berlin, Heidelberg: Springer. Pp. 133–184.
Uhlemann I., Ritz C. M., Peñailillo P. 2009. Relationships in Taraxacum section Arctica s. l. (Asteraceae, Cichorieae) and allies based on nrITS. Feddes Repertorium 120(1–2): 35–47. DOI: 10.1002/fedr.200811193
Wang W., Zhang X., Garcia S., Leitch A. R., Kovařík A. 2023. Intragenomic rDNA variation – the product of concerted evolution, mutation, or something in between? Heredity 131: 179–188. DOI: 10.1038/s41437-023-00634-5
White T. J., Bruns T. D., Lee S. B., Taylor J. W. 1990. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA Genes for phylogenetics. In: M. A. Innis, D. H. Gelfand, J. J. Sninsky, T. J. White (eds.). PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications. New York: Academic Press. Pp. 315–322. DOI: 10.1016/B978-0-12-372180-8.50042-1
Wolanin M., Klichowska E., Jedrzejczyk I., Rewers M., Nobis M. 2023. Taxonomy and distribution of Taraxacum sect. Erythrosperma (Asteraceae) in Poland. PhytoKeys 224: 1–88. DOI: 10.3897/phytokeys.224.99463
Záveská Drábková L., Kirschner J., Štěpánek J., Záveský L., Vlček Č. 2009. Analysis of nrDNA polymorphism in closely related diploid sexual, tetraploid sexual and polyploid agamospermous species. Plant Syst. Evol. 278: 67–85. DOI: 10.1007/s00606-008-0134-8
Опубликован
2024-11-10
Как цитировать
Ефимов П. Г., Домашкина В. В., Мачс Э. М., Журбенко П. М. Оценка внутригеномного полиморфизма района ITS1 рибосомальной ДНК видов рода Taraxacum (Asteraceae: Crepidinae) методами высокопроизводительного секвенирования // Turczaninowia, 2024. Т. 27, № 3. С. 97-109 DOI: 10.14258/turczaninowia.27.3.10. URL: http://turczaninowia.asu.ru/article/view/16097.
Раздел
Научные статьи

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)