Хромосомный полиморфизм Calendula officinalis по молекулярно-цитогенетическим маркерам

УДК 582.998.4:58.009+57.575:575.174.015.3

  • Татьяна Егоровна Саматадзе† Институт молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН https://orcid.org/0000-0002-1012-3560 Email: no-reply@mail.ru
  • Ольга Юрьевна Юркевич Институт молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН https://orcid.org/0000-0003-4124-2367 Email: olikys@gmail.com
  • Фирдаус Мухаметовна Хазиева ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений http://orcid.org/0000-0003-4454-0773 Email: vilar.6@yandex.ru
  • Светлана Николаевна Суслина Российский университет дружбы народов https://orcid.org/0000-0002-7333-2263 Email: suslina-sn@rudn.ru
  • Ольга Михайловна Савченко ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений https://orcid.org/0000-0001-8756-6098 Email: nordfenugreek@gmail.com
  • Ирина Владимировна Басалаева ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений http://orcid.org/0000-0001-8243-3026 Email: basalaeva4.i@yandex.ru
  • Александр Иванович Морозов ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений https://orcid.org/0000-0002-4293-8457 Email: vilaragro@mail.ru
  • Александра Владимировна Амосова Институт молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН https://orcid.org/0000-0002-5208-6702 Email: amomar@mail.ru
  • Ольга Викторовна Муравенко Институт молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН https://orcid.org/0000-0003-3150-8598 Email: olgmur1@yandex.ru
Ключевые слова: внутривидовая изменчивость, календула, кариотип, хромосомные маркеры, С/DAPI-дифференциальное окрашивание, FISH, 45S рДНК и 5S рДНК

Аннотация

В кариотипах Calendula officinalis L. (Asteraceae) (2n = 32) из различных эколого-географических мест произрастания изучен внутривидовой полиморфизм по рисункам локализации на хромосомах молекулярно-цитогенетических маркеров: C/DAPI-бэндов и кластеров 45S и 5S рДНК. У всех образцов календулы в проксимально-медианных районах хромосом обнаружены вариабельные C/DAPI-бэнды. FISH с зондами рибосомных генов выявил сходную локализацию на хромосомах основных кластеров 45S и 5S рДНК: кластеры 45S рДНК на хромосомах 1 и 9, а также кластер 5S рДНК на длинном плече хромосомы 10. Дополнительно в кариотипах образцов календулы из Крыма и Беларуси обнаружены минорные сайты 45S рДНК. Выявлена внутривидовая изменчивость по числу и локализации минорных сайтов 45S рДНК на хромосомах C. officinalis из различных мест произрастания.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Литература

Abd El-Twab M. H., Kondo K. 2012. Physical mapping of 5S and 45S rDNA in Chrysanthemum and related genera of the Anthemideae by FISH, and species relationships. J. Genet. 91: 245–249.
Amosova A. V., Yurkevich O. Yu., Bolsheva N. L., Samatadze T. E., Zoshchuk S. A., Muravenko O. V. 2022. Repeatome analyses and satellite DNA chromosome patterns in Deschampsia sukatschewii, D. cespitosa, and D. antarctica (Poaceae). Genes 13(5): 762. https://doi.org/10.3390/genes13050762
Amosova A. V., Zemtsova L. V., Grushetskaya Z. E., Samatadze T. E., Mozgova G. V., Pilyuk Y. E., Volovik V. T., Melnikova N. V., Zelenin A. V., Lemesh V. A., Muravenko O. V. 2014. Intraspecific chromosomal and genetic polymorphism in Brassica napus L. detected by cytogenetic and molecular markers. J. Genet. 93: 133–143.
Ao C. 2007. Comparative anatomy of bisexual and female florets, embryology in Calendula officinalis (Asteraceae), a naturalized horticultural plant. Sci. Hortic. 114: 214–219. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2007.06.019
Baciu A.-D., Pamfil D., Mihalte L., Sestras A. F., Sestras R. E. 2013. Phenotypic variation and genetic diversity of Calendula officinalis (L.). Bulg. J. Agri. Sci. 19(1): 143–151.
Badaeva E. D., Salina E. A. 2013. Genome structure and chromosome analysis of plants. Vavilov Journal of Gene-tics and Breeding 17(4/2): 1017–1043. [In Russian] (Бадаева Е. Д., Салина Е. А. Структура генома и хромосомный анализ растений // Вавиловский журнал генетики и селекции, 2013. Т. 17, № 4/2. C. 1017–1043).
Chen R. Y., Song W. Q., Li X. L., Li M. X., Liang G. L., Chen C. B. 2003. Chromosome atlas of major economic plants genome in China. Vol. 3. Beijing, China: Science Press. 809 pp.
Чуксанова Н. А. Гетерохроматин в эволюции хромосом растений // Цитология, 1971. T. 13, № 6. C. 776–783.
Cruceriu D., Balacescu O., Rakosy E. 2018. Calendula officinalis: Potential roles in cancer treatment and palliative care. Integr. Cancer Ther. 17(4): 1068–1078. https://doi.org/10.1177/1534735418803766
Darlington C. D., Wylie A. P. 1955. Chromosome atlas of flowering plants. New York, USA: The Macmillan Company. 519 pp.
Денисенко О. Эпигенетика генов рибосомных РНК // Успехи биологической химии, 2022. Т. 62. С. 225–241.
Esmaeili G., Laere K. V., Muylle H., Leus L. 2020. Artificial chromosome doubling in allotetraploid Calendula officinalis. Front. Plant Sci. 11: 622. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00622
Fallahi M., Mohammadi A., Miri S. M. 2020. The natural variation in six populations of Calendula officinalis L.: A karyotype study. J. Genet. Resour. 6(1): 34–40. https://doi.org/10.22080/jgr.2020.2541
Gan Y., Liu F., Chen D., Wu Q., Qin Q., Wang C., et al. 2013. Chromosomal locations of 5S and 45S rDNA in Gossypium genus and its phylogenetic implications revealed by FISH. PLoS ONE 8(6): e68207. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0068207
Garcia S., Panero J. L., Siroky J., Kovarik A. 2010. Repeated reunions and splits feature the highly dynamic evolution of 5S and 35S ribosomal RNA genes (rDNA) in the Asteraceae family. BMC Plant Biology 10: 176.
Gerlach W. L., Bedbrook J. R. 1979. Cloning and characterization of ribosomal RNA genes from wheat and barley. Nucleic Acids Res. 7: 1869–1885.
Gerlach W. L., Dyer T. A. 1980. Sequence organization of the repeating units in the nucleus of wheat which contain 5S rRNA genes. Nucleic Acids Res. 8: 4851–4855.
Gonçalves A. C., Ouhammoud A., Amirouche R., Santos C., Figueiredo E., Silveira P. 2023a. A taxonomic revision of Calendula (Asteraceae) in Morocco, including some taxa from Algeria and Tunisia. Phytotaxa 605(1): 1–83. https://doi.org/10.11646/PHYTOTAXA.605.1
Gonçalves A. C., Oliveira H., Loureiro J., Castro S., Fidalgo M. E., Riberiro T., Ouhammoud A., Amirouche R., Morais-Cecilio L., Paulo C. S. 2023b. Contribution to the knowledge of genome size variation in Calendula L. (Asteraceae) with special focus on the SW Mediterranean region. Plant Biosystems 157: 312–324. https://doi.org/10.1080/11263504.2023.2165551
Guerra M. 2000. Patterns of heterochromatin distribution in plant chromosomes. Gen. Mol. Biol. 23: 1029–1041.
Haensel R., Sticher O. 2007. Pharmakognosie-Phytopharmazie. 8. Ueberarbeitete und aktialisierte Auflage. Heidelberg: Springer. 1570 s.
Heyn C. C., Dagan O., Nachman B. 1974. The annual Calendula species: taxonomy and relationships. Israel J. Bot. 23: 1201–1969.
Heyn C. C., Joel A. 1983. Reproductive relationships between annual species of Calendula (Compositae). Plant Syst. Evol. 143: 311–329.
Khalid A. K., Silva J. A. 2012. Biology of Calendula officinalis Linn. Focus on pharmacology, biological activities and agronomic practices. Med. Aromat. Plant Sci. Biotech. 6: 12–27.
Хазиева Ф. М., Саматадзе Т. Е., Коротких И. Н. Ноготки лекарственные. М.: Наука, 2023. 141 c.
Khouchlaa A., Baaboua A. E., Moudden H. E., Lakhdar F., Bakrim S., El Menyiy N. et al. 2023. Traditional uses, bioactive compounds, and pharmacological investigations of Calendula arvensis L.: A comprehensive review. ADV Pharmacol. Pharm. Sci. https://doi.org/10.1155/2023/2482544
Коновалова О. А., Рыбалко А. С. Биологически активные вещества Calendula officinalis // Растительные ресурсы, 1990. № 3. С. 448–463.
Костылев Д. А., Исмагилов Р. Р., Тимофеева О. В. Семенной материал календулы лекарственной в Предуралье // Аграрный вестник Урала, 2011. № 1(80). С. 9–10.
Lanza D. 1919. Monografia del genere Calendula L. Palermo: Scuola Tip. Boccone del Povero.166 pp.
Las Penas M. L., Bernardello G., Kiesling R. 2008. Karyotypes and fluorescent chromosome banding in Pyrrhocactus (Cactaceae). Plant Syst. Evol. 272: 211–222.
Mallick P. K. 2021. Karyomorphology, meiotic behaviours and pollen fertility of Calendula officinalis L. (Calenduleae – Asteraceae). Int. J. Appl. Sci. Biotechnol. 9: 75–79. https://doi.org/10.3126/ijasbt.v9i1.36011
Meusel H., Ohle H. 1966. Zur taxonomie und cytologie der gattung Calendula. Österr. Bot. Zeitsch. 113: 191–210.
Mukai Y., Endo T. R., Gill B. S. 1991. Physical mapping of the 18S–26S rRNA multigene family in common wheat: identification of a new locus. Chromosoma 100: 71–78.
Муравенко О. В., Бадаев Н. С., Борисов Ю. М., Борисова З. З., Сурин Н. А., Зеленин А. В. Формирование кариотипа у родственных сортов ячменя // Генетика, 1991. № 27. С. 2109–2118.
Muravenko O. V., Yurkevich O. Yu., Bolsheva N. L., Samatadze T. E., Nosova I. V., Zelenina D. A., Volkov A. A., Popov K. V., Zelenin A. V. 2009. Comparison of genomes of eight species of sections Linum and Adenolinum from the genus Linum based on chromosome banding, molecular markers and RAPD analysis. Genetica 135(2): 245–255.
Muravenko O. V., Yurkevich O. Yu., Kalnyuk J. V., Samatadze T. E., Zoshchuk S. A., Amosova A. V. 2022. Integration of repeatomic and cytogenetic data on satellite DNA for the genome analysis in the genus Salvia (Lamiaceae). Plants 11: 2244. https://doi.org/10.3390/plants11172244
Муравенко О. В., Зеленин А. В. Исследование хромосомной организации геномов мелкохромосомных растений // Генетика, 2009. Т. 45, № 11. C. 1516–1529.
Murín A. 1997. Karyotaxonomy of some medicinal and aromatic plants. Thaiszia J. Bot. 7: 75–88.
Norlindh T. 1977. Calenduleae – systematic review. In: V. H. Heywood, J. B. Harborne, B. L. Turner (eds.). The biology and chemistry of the Compositae. London, UK: Academic Press. Pp. 961–987.
Pedrosa-Harand A., de Almeida C. C., Mosiolek M., Blair M. W., Schweizer D., Guerra M. 2006. Extensive ribosomal DNA amplification during Andean common bean (Phaseolus vulgaris L.) evolution. Theor. Appl. Genet. 112: 924–933.
Pierozzi N. I., Galgaro M. L., Lopes C. L. 2001. Application of C-banding in two Arachis wild species, Arachis pintoi Krapov. and A. villosulicarpa Hoehne to mitotic chromosome analyses. Caryologia 54: 377–384.
Пробатова Н. С., Рудыка Е. Г., Шаталова С. А. Хромосомные числа у некоторых видов растений окрестностей г. Владивостока (Приморский край) // Бот. журн., 2001. Т. 91, № 1. С. 168–172.
Прокофьева-Бельговская А. А. Гетерохроматические районы хромосом. М.: Наука, 1986. 430 с.
Рачинская О. А., Лемеш В. А., Муравенко О. В., Юркевич О. Ю., Гузенко Е. В., Большева Н. Л. и др. Полиморфизм генома льна посевного по молекулярно-цитогенетическим маркерам // Генетика, 2011. Т. 47. С. 65–75.
Raskina O., Belyayev A., Nevo E. 2004. Quantum speciation in Aegilops: Molecular cytogenetic evidence from rDNA cluster variability in natural populations. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 101: 14818–14823.
Rice A., Glick L., Abadi S., Einhorn M., Kopelman N. M., Salman-Minkov A., et al. 2015. The chromosome counts database (CCDB) – a community resource of plant chromosome numbers. New Phytol. 206: 19–26. https://doi.org/10.1111/ nph.13191
Roa F., Guerra M. 2012. Distribution of 45S rDNA sites in chromosomes of plants: Structural and evolutionary implications. BMC Evol. Biol. 12: 225. https://doi.org/10.1186/1471-2148-12-225
Rosato M., Álvarez I., Feliner G. N., Rosselló J. A. 2017. High and uneven levels of 45S rDNA site-number variation across wild populations of a diploid plant genus (Anacyclus, Asteraceae) PLOSOne 12(10): e0187131. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0187131
Samatadze T. E., Muravenko O. V., Popov K. V., Zelenin A. V. 2001. Genome comparison of the Matricaria chamomilla L. varieties by the chromosome C- and OR-banding patterns. Caryologia 54: 299–306.
Саматадзе Т. Е., Зеленин А. В., Суслина С. Н., Амосова А. В., Попов К. В., Загуменникова Т. Н., Цицилин А. Н., Быков В. А., Муравенко О. В. Сравнительная цитогенетическая характеристика форм Macleaya cordata (Willd.) R. BR. из различных мест произрастания // Генетика, 2012. T. 48. C. 72–79).
Samatadze T. E., Zoshchuk S. A., Hazieva F. M., Yurkevich O. Yu., Svistunova N. Yu., Morozov A. I., Amosova A. V., Muravenko O. V. 2019. Phenotypic and molecular cytogenetic variability in calendula (Calendula officinalis L.) cultivars and mutant lines obtained via chemical mutagenesis. Sci. Rep. 9(1): 9155. https://doi.org/10.1038/s41598-019-45738-3
Samatadze T. E., Zoshchuk S. A., Khomik A. S., Amosova A. V., Svistunova N. Yu., Suslina S. N., Hazieva F. M., Yurkevich O. Yu., Muravenko O. V. 2018. Molecular cytogenetic characterization, leaf anatomy and ultrastructure of the medicinal plant Potentilla alba L. Genet. Res. Crop. Evol. 65: 1637–1647.
Schubert I., Wobus U. 1985. In situ hybridization confirms jumping nucleolus organizing regions in Allium. Chromosoma 92: 143–148.
Шорин Н. В., Крикливая А. Н. Изучение календулы лекарственной сорта Кальта в условиях Омского Прииртышья // Лекарственные растения: Фундаментальные и прикладные проблемы: материалы I Междунар. науч. конф. (г. Новосибирск, 21–22 мая 2013 г.). Новосибирск: Изд-во НГАУ, 2013. С. 353–355).
Vogt R., Oberprieler C. 2008. Chromosome numbers of North African phanerogams. VIII. More counts in Compositae. Willdenowia 38(2): 497–519.
Volkov R. A., Panchuk I. I., Borisjuk N. V., Hosiawa-Baranska M., Maluszynska J., Hemleben V. 2017. Evolutional dynamics of 45S and 5S ribosomal DNA in ancient allohexaploid Atropa belladonna. BMC Plant Biol. 17(1): 21. https://doi.org/10.1186/s12870-017-0978-6
Воронин А. В., Котяк П. А., Круду О. Н. Селекционная оценка различных сортов календулы лекарственной (Calendula officinalis), выращенных в эколого-географических условиях Ярославской области // Владимирский земледелец, 2021. № 1. С. 43–47.
Yurkevich O. Yu., Naumenko-Svetlova A. A., Bolsheva N. L., Samatadze T. E., Rachinskaya O. A., Kudryavtseva A. V., Zelenina D. A., Volkov A. A., Zelenin A. V., Muravenko O. V. 2013. Investigation of genome polymorphism and seed coat anatomy of species of section Adenolinum from the genus Linum. Genet. Resour. Crop Evol. 60(2): 661–676. https://doi.org/10.1007/s10722-012-9865-z
Юркевич О. Ю., Саматадзе Т. Е., Зощук С. А., Ромашкина С. И., Селютина И. Ю, Амосова А. В., Муравенко О. В. Хромосомный полиморфизм копеечника забытого (Hedysarum neglectum, Fabaceae) по локализации 45S и 5S pДНК // Растительный мир Азиатской России, 2019. № 1(33). C. 48–52.
Zoldos V., Papes D., Cerbah M., Panaud O., Besendorfer V., Siljak-Yakovlev S. 1999. Molecular-cytogenetic studies of ribosomal genes and heterochromatin reveal conserved genome organization among 11 Quercus species. Theor. Appl. Genet. 99: 969–977.
Опубликован
2025-06-30
Как цитировать
Саматадзе† Т. Е., Юркевич О. Ю., Хазиева Ф. М., Суслина С. Н., Савченко О. М., Басалаева И. В., Морозов А. И., Амосова А. В., Муравенко О. В. Хромосомный полиморфизм Calendula officinalis по молекулярно-цитогенетическим маркерам // Turczaninowia, 2025. Т. 28, № 2. С. 25-35 DOI: 10.14258/turczaninowia.28.2.2. URL: https://turczaninowia.asu.ru/article/view/17504.
Раздел
Научные статьи

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)