Intraspecific differentiation of Astragalus clerceanuss. l. (Craccina, Fabaceae): environmental, genetic and embryological aspects
Keywords:
allozyme analysis, Astragalus, genetic diversity, microevolution adaptation, propagation system
Abstract
The genotypic diversity, embryological, and anthecological characteristics in six natural and one introduced populations of Astragalus clerceanus s. l. were investigated. The information about significant environmental differences in the two parts of its area was given (including the decided preference limestone and dolomite by the southern plants and avoidance such substrates – by the northern). According to the allozyme analysis the high levels of genetic polymorphism was shown and unique alleles were identified in all populations. In the most populations heterozygote deficit was determined that was probably due to the inbreeding phenomenon. On the several allozyme loci allele frequencies differences were marked even in geographically close populations, suggested the presence of the gene drift in isolated populations. Genetic divergence (difference is significant p < 10-5) between southern and northern groups of populations, as well as its large embryological differentiations were shown. Therefore, the separation of Astragalus clerceanus s. l. in two subspecies was valid that demonstrated considerable microevolution transformation of the species.
Downloads
Download data is not yet available.
Metrics
Metrics Loading ...
References
Ayala F. J. 1984. Vvedeniye v populyazionnuyu i evolyuzionnuyugenetiku[Population and Evolutionary Genetic].MIR, Moscow, 232 pp. [InRussian].(Айала Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику.М.: Мир, 1984. 232 с.).
Altuchov Yu. P., SalmenkovaE. А.,Omel'chenkoV. T. 1997. Populyazionnayageneticalososevykhryb [The population genetics of salmons].Nauka, Moscow, 288 pp. [In Russian]. (АлтуховЮ. П.,СалменковаЕ. А., ОмельченкоВ. Т. Популяционнаягенетикалососевыхрыб. М.: Наука, 1997. 288 с.)
Ekspress-metody opredeleniy afertilnosti zarodyshevykh meshkov lyuzerny [Express-methods of determining fertility embryonic sacks of burclovers]. 1988. Practical recommendations. VIR, Leningrad, 4–9 pp. [In Russian]. (Экспресс-методы определения фертильности зародышевых мешков люцерны.Методическиеуказания / сост. Л. И. Орел, Л. Н. Константинова, Н. И. Дзюбенко, Е. Б. Казачковская. Л.: ВИР, 1988. С. 4–9).
Gitzendanner M. A., Soltis P. S. 2000. Pattern of genetic variation in rare and widespread plant congeners.Amer. J. Bot. 87: 783–792.
Godt M. J. W., Johnson B. R., Hamrich J. L. 1996. Genetic diversity and population size in four rare southern Appalachian plant species. Concervation Biology 10: 796–805.
Gorczakovkyi P. L. 1969. OsnovnyyeproblemyistorycheskoyfitogeografiiUrala[The principal problems of Historical Phytogeography of the Urals]. Urals Depart. of Acad. Scien. USSR Press, Sverdlovsk, 286 pp. [In Russian]. (Горчаковский П. Л. Основные проблемы исторической фитогеографии Урала.Свердловск, 1969. 286 с.).
Gorczakovkyi P. L., Zueva V. N. 1984. Age structure and dynamics of small isolated populations of some endemic Astragals of the Urals.Rus. J. Ecolog. 3: 3–11 [InRussian]. (Горчаковский П. Л., Зуева В. Н. Возрастная структура и динамика малых изолированных популяций уральских эндемичных астрагалов // Экология, 1984. № 3.С. 3–11).
Il'in M.M., Krasheninnikov H.M. 1924. AstragalusclerceanusIljinet H. Krasch species nova. In.: BotanicheskyyematerialygerbariyaGlavnogobotanicheskogosada[The notes of the Principal Botanical Garden Herbarium] 5(8–9): 113–114 [In Russian and Latin]. (ИльинМ. М.,КрашенинниковИ. М. AstragalusclerceanusIljin et H. Krasch species nova // Ботан. матер. гербарияГлавногоботаническогосада, 1924. T. 5. № 8–9. С. 113–114).
Kholina A.B. 2005. Izmechivost i strukturapopulaziyostrolodochnikakhankayskogoOxytropischankaensisJurts.[The biodiversity and the population structure of Hanko-lake locoweed OxytropischankaensisJurts.]. Avtoreferatdissertaziinasoiskaniye …. kandidatabioilogicheskikhnauk]. Vladivostok, 20 pp. [In Russian] (ХолинаА. Б.ИзменчивостьиструктурапопуляцийостролодочникаханкайскогоOxytropischankaensisJurts.:Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Владивосток, 2005. 20 с.).
Kholina A. B., Nakonechnaya O. V., Yakubov V. V., Koren’ O. G. 2013.Genetic variation in six species of the genus Oxytropis DC. (Fabaceae) from Kamchatka Peninsula.Rus. J. Genet. 49(10): 1021–1029.
Kholina A. B., Voronkova N. M., Nakonechaya O. V., Koren’ O. G. 2015.Approaches to gene pool conservation of medicinal plant Oxytropislanata (Pall.) DC. (Fabaceae). Turczaninowia 18, 1: 99–109 [In Russian]. (ХолинаА. Б.,ВоронковаН. М., НаконечнаяО. В., КореньО. Г.ПодходыксохранениюгенофондалекарственногорастенияOxytropislanata (Pall.) DC. (Fabaceae) // Turczaninowia, 2015. Т. 18, вып. 1. С. 99–109).
Kniazev M. S. 1994. Fam. FabaceaeLindl. (LeguminosaeJuss., PapilionaceaeGiseke) – Legumes. In.: OpredelitelsosudistykhrasteniySrednegoUrala[Manual of vascular plants of the Middle Urals]. Nauka Press, Moscow, 277–300 [In Russian] (КнязевМ. С.Сем. FabaceaeLindl.(LeguminosaeJuss., PapilionaceaeGiseke) – Бобовые (Мотыльковые) // Определитель сосудистых растений Среднего Урала. М.: Наука, 1994. С. 277–300).
Kniazev M. S. 2007. Astragals (Astragalus, Fabaceae) sect.Craccina in the Urals.Bot. Zhurn. (Moscow &St. Petersburg) 92(8): 1215–1226 [In Russian and Latin]. (КнязевМ. С.Астрагалы (Astragalus, Fabaceae) секцииCraccinaнаУрале // Бот. журн., 2007. Т. 92, № 8. С. 1215–1226).
Kniazev M. S., Kulikov P. V.2008. Astragal clerovskiy – AstragalusclerceanusIljinetKrasch.In.: KrasnayaknigaRossiyskoyFederatsii. Rasteniya i griby[The Red Book of the Russian Federation, plants and fungi].Tovarishhestvonauchnykhizdaniy KMK, Moscow, 214–216 pp. [In Russian]. (КнязевМ. С.,КуликовП. В. Астрагалклеровский – AstragalusclerceanusIljin et Krasch. // КраснаякнигаРоссийскойФедерации. Растения и грибы. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. С. 214–216).
KosintsevP. A., BachuraO. P. 2013. Formation of modern ranges of mammals in the Urals during the Holocene.Zool. Zhurn. 92(9): 1098–1106 [InRussian]. (Косинцев П. А. Бачура О. П. Формирование современных ареалов млекопитающих Урала в голоцене.Зоол. журн. 2013, Т. 92, № 9. С. 1098–1106).
Krasheninnikov H. M.1939. The principal way of the development of vegetation in the South Urals, in connection with the paleogeography of Northern Eurasia in Pleistocene and Holocene.SovetskayaBotanika[SovietBotany]6–7:67–99 [InRussian]. (Крашенинников И. М.Основные пути развития растительности Южного Урала в связи с палеогеографией северной Евразии в плейстоцене и голоцене // Сов. Ботаника, 1939. № 6–7. С. 67–99).
Kulikov P. V.2005. KonspektfloryChelyabinskoyoblasti (sosudistyyerasteniya) [Synopsis of the flora of the Chelyabinsk region (vascular plants)]. Geotur, Ekaterinburg – Miass, 537 pp. [In Russian]. (КуликовП. В. КонспектфлорыЧелябинскойобласти (сосудистыерастения).Екатеринбург – Миасс: Геотур, 2005. 537 с.).
Maslova N. V.2011. Astragal Klera – AstragalusclerceanusIljinetKrasch.In.: KrasnayaknigaRespubliki Bashkortostan [The Red Book of the Republic of Bashkiria. Vol. 1: Plants and mushrooms]. MediaPrint, Ufa, 144 р. [In Russian]. (МасловаН. В.АстрагалКлера – AstragalusclerceanusIljinetKrasch. //КраснаякнигаРеспубликиБашкортостан. Т. 1. Растения и грибы / под ред. Б. М. Миркина. Уфа: МедиаПринт, 2011. С. 144).
Mikhailova T. P. 1989. Astragalus L. In: OpredelitelsosudistykhrasteniyBashkirskoy ASSR [Manual of vascular plants of Baschkiria]. Nauka Press, Moscow, 89–102 pp. [In Russian]. (МихайловаТ. П. AstragalusL. – Астрагал // ОпределительвысшихрастенийБашкирскойАССР. М.: «Наука», 1989. С. 89–102).
Nei M. 1978. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals.Genetics. 89(3): 583–590.
Pausheva Z. P. 1980. Praktikumpocitologiirasteniy[Practice of plant cytology].«Kolos» Press, Moscow, 304 pp. [InRussian] (Паушева З. П. Практикум по цитологии растений.М.: Колос, 1980. 304 с.).
Rolf F. J. 1998.NTSYSpc numerical taxonomy and multivariate analysis system.Version 2.0.User guide. N.Y.; Applied Biostatistics. Inc. Setauret., 37 pp.
Semerikov V. L., Belyaev A. Yu. 1995. Allozyme polymorphism in natural populations and cultivars of red clover TrifoliumpratenseL. Rus. J. Genet.31(6): 697–700 [InRussian] (Семериков В. Л., Беляев А. Ю.Аллозимный полиморфизм в природных популяциях и культурных сортах клевера лугового (TrifoliumpratenseL.) // Генетика, 1995. Т. 31. № 6. С. 815–819).
Shamrov I. I. 2008. Semezachatoktsetkovykhraseniy: stroyeniye, funkcii, proiskhozhdeniye[The flowering plants ovule: structure, function and origin]. KMK, Moscow, 350 pp. [InRussian]. (Шамров И. И. Семязачаток цветковых растений: строение, функции, происхождение.М.: Т-вонауч. изд. КМК, 2008. 350 с.).
Slatkin M. 1985. Rare Alleles as Indicators of Gene Flow.Evolution. 39 (1): 53–65.
Swofford D. L., Selander R. B.1981. BIOSYS-1: a FORTRAN program for the comprehensive analysis of electrophoretic data in population genetics and systematics. J. Heredity. 72(4): 281–283.
Wright S. 1943. Isolation by distance.Genetics 28: 114–138.
Wright S. 1969. Evolution and genetics of populations.Vol. 2. Univ. Chicago Press, Chicago, 511 pp.
Zhivotovkyi L. A. 1983. Statistical methods for analysis of gene frequencies in natural populations.In: Itoginauki i tekhniki. Obshchayagenetika[A results of science and technology.Genetics].Vol. 8.VINITIPress, Moscow, 76–104 pp. [InRussian]. (Животовский Л. А. Статистические методы анализа частот генов в природных популяциях // Итоги науки и техники. Общая генетика. Т. 8. М.: ВИНИТИ, 1983. С. 76–104).
Altuchov Yu. P., SalmenkovaE. А.,Omel'chenkoV. T. 1997. Populyazionnayageneticalososevykhryb [The population genetics of salmons].Nauka, Moscow, 288 pp. [In Russian]. (АлтуховЮ. П.,СалменковаЕ. А., ОмельченкоВ. Т. Популяционнаягенетикалососевыхрыб. М.: Наука, 1997. 288 с.)
Ekspress-metody opredeleniy afertilnosti zarodyshevykh meshkov lyuzerny [Express-methods of determining fertility embryonic sacks of burclovers]. 1988. Practical recommendations. VIR, Leningrad, 4–9 pp. [In Russian]. (Экспресс-методы определения фертильности зародышевых мешков люцерны.Методическиеуказания / сост. Л. И. Орел, Л. Н. Константинова, Н. И. Дзюбенко, Е. Б. Казачковская. Л.: ВИР, 1988. С. 4–9).
Gitzendanner M. A., Soltis P. S. 2000. Pattern of genetic variation in rare and widespread plant congeners.Amer. J. Bot. 87: 783–792.
Godt M. J. W., Johnson B. R., Hamrich J. L. 1996. Genetic diversity and population size in four rare southern Appalachian plant species. Concervation Biology 10: 796–805.
Gorczakovkyi P. L. 1969. OsnovnyyeproblemyistorycheskoyfitogeografiiUrala[The principal problems of Historical Phytogeography of the Urals]. Urals Depart. of Acad. Scien. USSR Press, Sverdlovsk, 286 pp. [In Russian]. (Горчаковский П. Л. Основные проблемы исторической фитогеографии Урала.Свердловск, 1969. 286 с.).
Gorczakovkyi P. L., Zueva V. N. 1984. Age structure and dynamics of small isolated populations of some endemic Astragals of the Urals.Rus. J. Ecolog. 3: 3–11 [InRussian]. (Горчаковский П. Л., Зуева В. Н. Возрастная структура и динамика малых изолированных популяций уральских эндемичных астрагалов // Экология, 1984. № 3.С. 3–11).
Il'in M.M., Krasheninnikov H.M. 1924. AstragalusclerceanusIljinet H. Krasch species nova. In.: BotanicheskyyematerialygerbariyaGlavnogobotanicheskogosada[The notes of the Principal Botanical Garden Herbarium] 5(8–9): 113–114 [In Russian and Latin]. (ИльинМ. М.,КрашенинниковИ. М. AstragalusclerceanusIljin et H. Krasch species nova // Ботан. матер. гербарияГлавногоботаническогосада, 1924. T. 5. № 8–9. С. 113–114).
Kholina A.B. 2005. Izmechivost i strukturapopulaziyostrolodochnikakhankayskogoOxytropischankaensisJurts.[The biodiversity and the population structure of Hanko-lake locoweed OxytropischankaensisJurts.]. Avtoreferatdissertaziinasoiskaniye …. kandidatabioilogicheskikhnauk]. Vladivostok, 20 pp. [In Russian] (ХолинаА. Б.ИзменчивостьиструктурапопуляцийостролодочникаханкайскогоOxytropischankaensisJurts.:Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Владивосток, 2005. 20 с.).
Kholina A. B., Nakonechnaya O. V., Yakubov V. V., Koren’ O. G. 2013.Genetic variation in six species of the genus Oxytropis DC. (Fabaceae) from Kamchatka Peninsula.Rus. J. Genet. 49(10): 1021–1029.
Kholina A. B., Voronkova N. M., Nakonechaya O. V., Koren’ O. G. 2015.Approaches to gene pool conservation of medicinal plant Oxytropislanata (Pall.) DC. (Fabaceae). Turczaninowia 18, 1: 99–109 [In Russian]. (ХолинаА. Б.,ВоронковаН. М., НаконечнаяО. В., КореньО. Г.ПодходыксохранениюгенофондалекарственногорастенияOxytropislanata (Pall.) DC. (Fabaceae) // Turczaninowia, 2015. Т. 18, вып. 1. С. 99–109).
Kniazev M. S. 1994. Fam. FabaceaeLindl. (LeguminosaeJuss., PapilionaceaeGiseke) – Legumes. In.: OpredelitelsosudistykhrasteniySrednegoUrala[Manual of vascular plants of the Middle Urals]. Nauka Press, Moscow, 277–300 [In Russian] (КнязевМ. С.Сем. FabaceaeLindl.(LeguminosaeJuss., PapilionaceaeGiseke) – Бобовые (Мотыльковые) // Определитель сосудистых растений Среднего Урала. М.: Наука, 1994. С. 277–300).
Kniazev M. S. 2007. Astragals (Astragalus, Fabaceae) sect.Craccina in the Urals.Bot. Zhurn. (Moscow &St. Petersburg) 92(8): 1215–1226 [In Russian and Latin]. (КнязевМ. С.Астрагалы (Astragalus, Fabaceae) секцииCraccinaнаУрале // Бот. журн., 2007. Т. 92, № 8. С. 1215–1226).
Kniazev M. S., Kulikov P. V.2008. Astragal clerovskiy – AstragalusclerceanusIljinetKrasch.In.: KrasnayaknigaRossiyskoyFederatsii. Rasteniya i griby[The Red Book of the Russian Federation, plants and fungi].Tovarishhestvonauchnykhizdaniy KMK, Moscow, 214–216 pp. [In Russian]. (КнязевМ. С.,КуликовП. В. Астрагалклеровский – AstragalusclerceanusIljin et Krasch. // КраснаякнигаРоссийскойФедерации. Растения и грибы. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. С. 214–216).
KosintsevP. A., BachuraO. P. 2013. Formation of modern ranges of mammals in the Urals during the Holocene.Zool. Zhurn. 92(9): 1098–1106 [InRussian]. (Косинцев П. А. Бачура О. П. Формирование современных ареалов млекопитающих Урала в голоцене.Зоол. журн. 2013, Т. 92, № 9. С. 1098–1106).
Krasheninnikov H. M.1939. The principal way of the development of vegetation in the South Urals, in connection with the paleogeography of Northern Eurasia in Pleistocene and Holocene.SovetskayaBotanika[SovietBotany]6–7:67–99 [InRussian]. (Крашенинников И. М.Основные пути развития растительности Южного Урала в связи с палеогеографией северной Евразии в плейстоцене и голоцене // Сов. Ботаника, 1939. № 6–7. С. 67–99).
Kulikov P. V.2005. KonspektfloryChelyabinskoyoblasti (sosudistyyerasteniya) [Synopsis of the flora of the Chelyabinsk region (vascular plants)]. Geotur, Ekaterinburg – Miass, 537 pp. [In Russian]. (КуликовП. В. КонспектфлорыЧелябинскойобласти (сосудистыерастения).Екатеринбург – Миасс: Геотур, 2005. 537 с.).
Maslova N. V.2011. Astragal Klera – AstragalusclerceanusIljinetKrasch.In.: KrasnayaknigaRespubliki Bashkortostan [The Red Book of the Republic of Bashkiria. Vol. 1: Plants and mushrooms]. MediaPrint, Ufa, 144 р. [In Russian]. (МасловаН. В.АстрагалКлера – AstragalusclerceanusIljinetKrasch. //КраснаякнигаРеспубликиБашкортостан. Т. 1. Растения и грибы / под ред. Б. М. Миркина. Уфа: МедиаПринт, 2011. С. 144).
Mikhailova T. P. 1989. Astragalus L. In: OpredelitelsosudistykhrasteniyBashkirskoy ASSR [Manual of vascular plants of Baschkiria]. Nauka Press, Moscow, 89–102 pp. [In Russian]. (МихайловаТ. П. AstragalusL. – Астрагал // ОпределительвысшихрастенийБашкирскойАССР. М.: «Наука», 1989. С. 89–102).
Nei M. 1978. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals.Genetics. 89(3): 583–590.
Pausheva Z. P. 1980. Praktikumpocitologiirasteniy[Practice of plant cytology].«Kolos» Press, Moscow, 304 pp. [InRussian] (Паушева З. П. Практикум по цитологии растений.М.: Колос, 1980. 304 с.).
Rolf F. J. 1998.NTSYSpc numerical taxonomy and multivariate analysis system.Version 2.0.User guide. N.Y.; Applied Biostatistics. Inc. Setauret., 37 pp.
Semerikov V. L., Belyaev A. Yu. 1995. Allozyme polymorphism in natural populations and cultivars of red clover TrifoliumpratenseL. Rus. J. Genet.31(6): 697–700 [InRussian] (Семериков В. Л., Беляев А. Ю.Аллозимный полиморфизм в природных популяциях и культурных сортах клевера лугового (TrifoliumpratenseL.) // Генетика, 1995. Т. 31. № 6. С. 815–819).
Shamrov I. I. 2008. Semezachatoktsetkovykhraseniy: stroyeniye, funkcii, proiskhozhdeniye[The flowering plants ovule: structure, function and origin]. KMK, Moscow, 350 pp. [InRussian]. (Шамров И. И. Семязачаток цветковых растений: строение, функции, происхождение.М.: Т-вонауч. изд. КМК, 2008. 350 с.).
Slatkin M. 1985. Rare Alleles as Indicators of Gene Flow.Evolution. 39 (1): 53–65.
Swofford D. L., Selander R. B.1981. BIOSYS-1: a FORTRAN program for the comprehensive analysis of electrophoretic data in population genetics and systematics. J. Heredity. 72(4): 281–283.
Wright S. 1943. Isolation by distance.Genetics 28: 114–138.
Wright S. 1969. Evolution and genetics of populations.Vol. 2. Univ. Chicago Press, Chicago, 511 pp.
Zhivotovkyi L. A. 1983. Statistical methods for analysis of gene frequencies in natural populations.In: Itoginauki i tekhniki. Obshchayagenetika[A results of science and technology.Genetics].Vol. 8.VINITIPress, Moscow, 76–104 pp. [InRussian]. (Животовский Л. А. Статистические методы анализа частот генов в природных популяциях // Итоги науки и техники. Общая генетика. Т. 8. М.: ВИНИТИ, 1983. С. 76–104).
Published
2019-03-20
How to Cite
Kniazev M., Kutlunina N., Zimnitskaya S., Belyaev A. Intraspecific differentiation of Astragalus clerceanuss. l. (Craccina, Fabaceae): environmental, genetic and embryological aspects // Turczaninowia, 2019. Vol. 22, № 1. P. 65-76 DOI: 10.14258/turczaninowia.22.1.8. URL: https://turczaninowia.asu.ru/article/view/5338.
Issue
Section
Science articles
Turczaninowia is a golden publisher, as we allow self-archiving, but most importantly we are fully transparent about your rights.
Authors may present and discuss their findings ahead of publication: at biological or scientific conferences, on preprint servers, in public databases, and in blogs, wikis, tweets, and other informal communication channels.
Turczaninowia allows authors to deposit manuscripts (currently under review or those for intended submission to Turczaninowia) in non-commercial, pre-print servers such as ArXiv.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
