GENETIC POLYMORPHISM OF THE PINUS SYLVESTRIS TREES FROM BOG LAND AND UPLAND CENOPOPULATIONS ON NUCLEAR SSR LOCI
Abstract
Introduction. The analysis of environmental barriers influence on the genetic structure and the diversity of forest species is one of the vital tasks for population biology. The goal of the research is to make a comparative assessment of genetic polymorphism and to reveal the peculiarities of genetic structure of bog land and upland cenopopulations on the basis of the analysis of variability of microsatellite regions of nuclear DNA. Objects and research methodology. The mixed bog land and upland cenopopulations of Scots pine were taken for the research. Thirty trees of each cenopopulation were studied. Five nuclear SSR loci were used for the analysis. Calculation of the parameters of genetic variability was made using GenAlEX6. Research results. Number of discovered alleles varied from 3 to 10 for different microsatellite loci. In total, 36 alleles in the bog land cenopopulation and 32 alleles in the upland cenopopulation were revealed. There were 8 and 4 unique alleles, respectively. However, c2-test demonstrated no significant difference in the allele frequency in bog land and upland cenopopulations. The assessment of conformity to Hardy-Weinberg equilibrium showed that for microsatellite loci PtTX2106, PtTX3107, and Psy117 in the upland cenopopulation and for loci Lop1, PtTX3107, and Lop3 in the bog land cenopopulation the significant differences between the observed and expected heterozygosity had been revealed. The studied cenopopulations are described by the nearly level of genetic variation. The indices of genetic variability were: number of alleles in a locus 6.40 and 7.20; effective number of alleles 3.46 and 3.68; observed heterozygosity 0.58 and 0.60; expected heterozygosity 0.66 and 0.67, Wright`s fixation index 0.09 and 0.07. The differentiation of cenopopulation of Scots pine in SSR markers was 1.2% (FST=0.012). Conclusion. The studied bog land and upland cenopopulations are described by the nearly level of genetic variation and have no specific peculiarities in the allele frequency. But the presence of unique alleles found in one ecotope is the evidence of different genetic structure of contiguous bog land and upland cenopopulations.
Keywords
Full Text:
PDF (Russian)References
Mosca E., Eckert A.J., Di Pierro E.A. et al. The geographical and environmental determinants of ge-netic diversity for four alpine conifers of the European Alps / E. Mosca, A.J. Eckert, E.A. Di Pierro et al. // Molecular Ecology. 2012. Vol. 2. No 22. Р. 5530–5545.
Genetic variation, population structure and differentiation in scots pine (Pinus sylvestris L.) from the northeast of the Russian plain as inferred from the molecular genetic analysis data / A.I. Vidyakin, S.V. Boron¬nikova, Yu. S. Nechayeva et al. // Russian Journal of Genetics. 2015. Vol. 51. No 12. Рp. 1213–1220.
Bower A.D., Aitken S.N. Ecological genetics and seed transfer guidelines for Pinus albicaulis (Pina-ceae) // American Journal of Botany. 2008. Vol. 95. No 1. Р. 66–76.
Neutral and adaptive drivers of microgeo-graphic genetic divergence within continuous popula-tions: the case of the neotropical tree Eperua falcata (Aubl.) / L. Brousseau, M. Foll, C. Scotti-Saintagne et al. // PLoS ONE. 2015. Vol. 10. No 3. e0121394. available at: https://doi.org/10.1371/journal.po-ne.0127134
Local adaptation at fine spatial scales: an ex-ample from sugar pine (Pinus lambertiana, Pinaceae) / A.J. Eckert, P.E. Maloney, D.R. Vogler et al. // Tree Genetics & Genomes. 2015. No 11. Available at: https://doi.org/10.1007/s11295-015-0863-0
Седельникова Т.С., Пименов А.В., Ефремов С.П. Морфология пыльцы сосны обыкновенной на болотах и суходолах // Лесоведение. 2004. № 6. С. 58–75.
Особенности генеративной сферы сосны обыкновенной болотных и суходольных популя-ций / Т.С. Седельникова, А.В. Пименов, С.П. Ефре-мов и др. // Лесоведение. 2007. № 4. С. 44–50.
Пименов А.В., Седельникова Т.С. Каче-ственная оценка формового разнообразия сосны обыкновенной в лесоболотных комплексах Запад-ной Сибири // Хвойные бореальной зоны. 2012. Т. 30. № 1–2. С. 157–161.
Видякин А.И. Фенетика, популяционная структура и сохранение генетического фонда сос-ны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) // Хвойные бореальной зоны. 2007. Т. 24. № 2–3. С. 159–166.
Муратова Е.Н., Седельникова Т.С. Карио-логическое исследование болотных и суходоль-ных популяций сосны обыкновенной (Pinus syl-vestris L.) // Экология. 1993. № 6. С. 41–50.
Седельникова Т.С., Муратова Е.Н., Пиме-нов А.В. Экологическая обусловленность диффе-ренциации кариотипов болотных и суходольных популяций видов Pinaceae // Ботанический жур-нал. 2010. Т. 95. № 11. С. 1543–1520.
Дворник. В.Я., Котов В.С., Михеенко И.П. Генетическая дифференциация соседних популя-ций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), про-израстающих в различных экотопах // Генетика. 1998. № 9. С. 1258–1262.
Ларионова А.Я., Экарт Э.К. Генетическое разнообразие и дифференциация болотных и су-ходольных популяций сосны // Хвойные бореаль-ной зоны. 2010. Т. XXVII. № 1–2. С. 120–126.
Генетическая дифференциация болотных и суходольных популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на Русской равнине / И.В. Петрова, С.Н. Санников, О.Е. Черепанова и др. // Лесной журнал. 2013. № 6. С. 29–37.
Генетическая изменчивость и дифферен-циация суходольной и болотной ценопопуляций сосны обыкновенной в Республике Марий Эл / О.В. Шейкина, Ю.П. Демаков, Ю.Ф. Гладков и др. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). 2013. № 94 (10). URL: http://ej.kubagro.ru/2013/10/pdf/54.pdf
Reproductive isolation and disruptive selec-tion as factors of genetic divergence between Pinus sylvestris L. populations / I.V. Petrova, S.N. San¬nikov, O.E. Cherepanova et al. // Russian Journal of Ecolo-gy. 2013. No 4. Р. 296–302.
Петрова И.В., Санников С.Н., Черепа-нова О.Е. Репродуктивная изоляция и генетическая дифференциация суходольных и болотных попу-ляций Pinus sylvestris L. Западной Сибири и Рус-ской равнины // Сибирский лесной журнал. 2017. № 4. С. 28–37.
Махатков И.Д., Тараканов В.В., Тюпи-на В.М. Фенетическая структура популяций сосны на суходолах и болотах Западной Сибири // Хвойные бореальной зоны. 2007. № 2–3. С. 248–250.
Analysis of genetic structure and differentia-tion of the bog and dry land populations of Pinus sibirica Du Tour based on nuclear microsatellite loci / N.V. Oreshkova, T.S. Sedel'nikova, A.V. Pimenov et al. // Russian Journal of Genetics. 2014. Vol. 50. No 9. Рp. 934–941.
Захарова К.В., Сейц К.С. Роль экологиче-ских факторов в формировании генетической структуры популяций P. abies (L.) Karst. // Эколо-гическая генетика. 2017. Т. 15. № 2. С. 11–20.
Калько Г.В. ДНК-маркеры для оценки ге-нетических ресурсов ели и сосны // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского ин-ститута лесного хозяйства. 2015. № 4. C. 19–34.
Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue // Phytochemical Bulletin. 1987. № 19. Р. 11–15.
Single-copy, species-transferable microsatel-lite markers developed from loblolly pine ESTs / Ch. Liewlaksaneeyanawin, C.E. Ritland, Y.A. El-Kassaby et al. // Theoretical and Applied Genetics. 2004. No 109. Рp. 361–369.
Novel polymorphic nuclear microsatellite markers for Pinus sylvestris / F. Sebastiani, F. Pin¬zauti, S.T. Kujala et al. // Conservation Genetics Resources. 2012. No 4. Pp. 231–234.
Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research // Molecular Ecology Notes. 2006. No 6. Р. 288–295.
O'reilly G.J., Parker W.H., Cheliak W.M. Iso-zyme differentiation of upland and lowland Picea mariana stands in northern Ontario // Silvae Genetica. 1985. No 34. Р. 214–220.
Genetic variation and divergence in Scots pine (Pinus sylvestris L.) within its natural range in Italy / P. Belletti, D. Ferrazzini, A. Piotti et al. // Eu-ropean Journal of Forest Research. 2012. No 131. Р. 1127–1138.
Bilgen B.B., Kaya N. Genetic diversity among Pinus sylvestris L. populations and its implications for genetic conservation: comparison of nuclear and chloroplast microsatellite markers // Fresenius Envi-ronmental Bulletin. 2017. Vol. 26. No 11. Р. 6873–6881.
Refbacks
- There are currently no refbacks.