Популяционно-генетическая структура дуба черешчатого (Quercus robur L.) в Беларуси по данным анализа хлоропластной ДНК

  • Владимир Евгеньевич Падутов Институт леса НАН Беларуси, ул. Пролетарская, 71, 246050, г. Гомель, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2521-1722-2021-3-59-70

Аннотация

Дуб черешчатый (Quercus robur L.) – один из основных лесообразующих видов Республики Беларусь, популяционно-генетическая структура которого сформировалась под влиянием различных миграционных потоков. Для геногеографического исследования использованы 6 локусов хлоропластной ДНК (µdt1, µdt3, µdt4, µcd4, µcd5 и µkk4), материал для их анализа отобран в 100 дубравах (2325 образцов). Выявлены 18 аллельных вариантов, образующих 17 различных сочетаний (гаплотипов), 5 из которых являются доминирующими (присутствуют в 85 % исследованных насаждений, доля встречаемости варьирует от 7 до 48 %), остальные 12 – редкими (представлены в 15 % дубрав, встречаемость составляет от 1 до 3 %). Филогенетические деревья, построенные с помощью метода ближайшего соседа и метода максимального правдоподобия, показывают наличие двух групп (ветвей) гаплотипов: к одной относятся 8 вариантов, включая 2 доминирующих гаплотипа, к другой – 9 вариантов, в том числе 3 доминирующих гаплотипа. Результаты анализа хлоропластной ДНК методом PCR-RFLP свидетельствуют, что дуб черешчатый в Беларуси имеет балканское происхождение. Гаплотип № 1 (µdt189, µdt3123, µdt4142, µcd494, µcd574, µkk4109) встречается в республике практически повсеместно, за исключением юго-запада и северо-востока, тогда как гаплотип № 8 (µdt189, µdt3121, µdt4142, µcd494, µcd574, µkk4109) в основном локализуется именно на юго-западе и северо-востоке. Гаплотипы № 3 (µdt189, µdt3120, µdt4141, µcd494, µcd575, µkk4109 ) и № 7 (µdt189, µdt3122, µdt4142, µcd494, µcd574, µkk4109) преимущественно распространены на западе страны, а гаплотип № 2 (µdt190, µdt3120, µdt4141, µcd495, µcd574, µkk4109) характерен для юго-востока.

Биография автора

Владимир Евгеньевич Падутов, Институт леса НАН Беларуси, ул. Пролетарская, 71, 246050, г. Гомель, Беларусь

член-корреспондент НАН Беларуси, доктор биологических наук, доцент; заведующий научно-исследовательским отделом генетики, селекции и биотехнологии

Литература

  1. [The state forest cadastre of the Republic of Belarus as of 01.01.2021] [Internet; cited 2021 April 10]. Minsk: Belgosles; 2021. 88 p. Available from: https://belgosles.by/wp-content/uploads/2021/04/кадастр-РБ-на-1.01.21-1.pdf. Russian.
  2. Pletmintseva TI. Selektsiya pozdnoraspuskayushchikhsya raznovidnostei duba chereshchatogo dlya massovogo vyrashchiva­niya [Selection of late blooming varieties of pedunculate oak for mass cultivation]. Moscow: TsNIITEIlesprom; 1966. 44 p. (Lesnoe khozyaistvo). Russian.
  3. Selochnik NN, Kondrashova NK. [General assessment of forest stands state according to the reconnaissance and detailed forest pathology surveys]. In: Orlov AYa, Osipov VV, editors. Sostoyanie dubrav lesostepi [State of the oak forests of the forest-steppe]. Moscow: Nauka; 1989. p. 138–153. Russian.
  4. Shutyaev AM. Bioraznoobrazie duba chereshchatogo i ego ispol’zovanie v selektsii i lesorazvedenii [Biodiversity of pedunculate oak and its use in breeding and forestry]. Voronezh: Istoki; 2000. 336 p. Russian.
  5. Petit RJ, Csaikl UM, Bordács S, Burg K, Coart E, Cottrell J, et al. Chloroplast DNA variation in European white oaks: phylogeography and patterns of diversity based on data from over 2600 populations. Forest Ecology and Management. 2002;156(1–3):5–26. DOI: 10.1016/S0378-1127(01)00645-4.
  6. Petit RJ, Brewer S, Bordács S, Burg K, Cheddadi R, Coart E, et al. Identification of refugia and post-glacial colonisation routes of European white oaks based on chloroplast DNA and fossil pollen evidence. Forest Ecology and Management. 2002;156(1–3):49–74. DOI: 10.1016/S0378-1127(01)00634-X.
  7. Kremer A, Kleinschmit J, Cottrell J, Cundall EP, Deans JD, Ducousso A, et al. Is there a correlation between chloroplastic and nuclear divergence, or what are the roles of history and selection on genetic diversity in European oaks? Forest Ecology and Management. 2002;156(1–3):75–87. DOI: 10.1016/S0378-1127(01)00635-1.
  8. Olalde M, Herrán A, Espinel S, Goicoechea PG. White oaks phylogeography in the Iberian Peninsula. Forest Ecology and Management. 2002;156(1–3):89–102. DOI: 10.1016/S0378-1127(01)00636-3.
  9. Csaikl UM, Glaz I, Baliuckas V, Petit RJ, Jensen JS. Chloroplast DNA variation of white oak in the Baltic countries and Poland. Forest Ecology and Management. 2002;156(1–3):211–222. DOI: 10.1016/S0378-1127(01)00644-2.
  10. Glaz I. Genetic cartography of oaks in Poland using PCR-RFLP markers of the chloroplast DNA. Glasnik za šumske pokuse: annales experimentis silvarum culturae provehendis. 2000;37:481–487.
  11. Dering M, Lewandowski A, Ufnalski K, Kedzierska A. How far to the east was the migration of white oaks from the Iberian refugium? Silva Fennica. 2008;42(3):327–335. DOI: 10.14214/sf.240.
  12. Chmielewski M, Meyza K, Chybicki IJ, Dzialuk A, Litkowiec M, Burczyk J. Chloroplast microsatellites as a tool for phylo­geographic studies: the case of white oaks in Poland. iForest – Biogeosciences and Forestry. 2015;8(6):765–771. DOI: 10.3832/ifor1597-008.
  13. Pliūra A, Rungis D, Baliuckas V. Population structure of pedunculate oak (Quercus robur L.) in Lithuania based on analysis of chloroplast DNA haplotypes and adaptive traits. Baltic Forestry. 2009;15(1):2–12.
  14. Padutov VE, Baranov OYu, Voropaev EV. Metody molekulyarno-geneticheskogo analiza [Methods of molecular genetic analysis]. Minsk: Yunipol; 2007. 176 p. Russian.
  15. Deguilloux MF, Pemonge MH, Bertel L, Kremer A, Petit RJ. Checking the geographical origin of oak wood: molecular and statistical tools. Molecular Ecology. 2003;12(6):1629–1636. DOI: 10.1046/j.1365-294X.2003.01836.x.
  16. Padutov VE, Baranov OYu, Kagan DI, Kovalevich OA, Veinberga IG, Baumanis I, et al. [Analysis of pedunculate oak (Quercus robur L.) genetic structure and origin in Belarus and Latvia (in order to clarify the forest seed zoning)]. In: Belarus’ – Evropeiskii soyuz. Katalog Belorusskoi innovatsionnoi nedeli; 4–5 noyabrya 2011 g.; Minsk, Belarus’ [Belarus – European Union. Catalog of the Belarusian Innovation Week; 2011 November 4–5; Minsk, Belarus]. Minsk: [s. n.]; 2011. p. 17–18. Russian.
  17. Velichko AA, Klimanov VA. [Climatic conditions of the northern hemisphere 5–6 thousand years ago]. Izvestiya AN SSSR. Seriya geograficheskya. 1990;5:38–52. Russian.
  18. Popadyuk RV, Chistyakova AA, Chumachenko SI, Evstigneev OI, Zaugol’nova LB, Istomina II, et al. Vostochnoevropeiskie shirokolistvennye lesa [East European hardwood broadleaf forests]. Smirnova OV, editor. Moscow: Nauka; 1994. 364 p. Russian.
  19. Denisov AK. [Postglacial dynamics of the northern border of the pedunculate oak range in the USSR and phylocenogenesis of the oak forests of the North]. Lesovedenie. 1980;1:3–11. Russian.
  20. Serebryanny LR. [The dynamics of some tree species distribution in the northwest of the USSR in the postglacial time]. In: Palinologiya golotsena [Paly­nology of the Holocene]. Moscow: Nauka; 1971. p. 5–17. Russian.
  21. Udra IF. Rasselenie rastenii i voprosy paleo- i biogeografii [Plant spread and issues of its paleo- and biogeography]. Kyiv: Naukova dumka; 1988. 200 p. Russian.
  22. Huntley B, Birks HJB. An atlas of past and present pollen maps for Europe: 0–13 000 years ago. Cambridge: Cambridge University Press; 1983. 668 p.
  23. Grimashevich VV, Makhovik IV, Levenkova OV. [Floodplain oak forests of the Republic of Belarus and their state]. In: Problemy lesovedeniya i lesovodstva. Vypusk 67 [Problems of forestry and forestry. Issue 67]. Gomel: Forest Institute of the National Aca­demy of Sciences of Belarus; 2007. p. 37–49. Russian.
  24. Yurkevich ID. Dubravy Belorusskoi SSR i ikh vosstanovlenie [Oak groves of the Byelorussian SSR and their restoration]. 2nd edition. Minsk: Publishing House of the Academy of Sciences of the BSSR; 1960. 268 p. Russian.
  25. Khotinsky NA. Golotsen Severnoi Evrasii: opyt transkontinental’noi korrelyatsii etapov razvitiya rastitel’nosti i klimata. K X kongressu INQUA; 1977; Velikobritaniya [Holocene of Northern Eurasia: experience of transcontinental correlation of stages of vegetation and climate development. Towards the 10th Congress of INQUA; 1977; United Kingdom]. Moscow: Nauka; 1977. 200 p. Russian.
  26. Serebryannaya TA. [Human influence on the vegetation of the Central Russian Upland (according to palynological data)]. In: Dinesman LG, editor. Antropogennye faktory v istorii razvitiya sovremennykh ekosistem [Anthropogenic factors in the history of the modern ecosystems development]. Moscow: Nauka; 1981. p. 52–60 (Sovremennye problemy biosfery). Russian.
  27. Khotinsky NA. Holocene chronological levels: problems of the Holocene paleogeography. In: Velichko AA, Spasskaya II, Khotinsky NA, editors. Evolution of the environment at the USSR territory during late Pleistocene and Holocene. Moscow: Nauka; 1982. p. 142–147. Russian.
Опубликован
2021-10-25
Ключевые слова: дуб черешчатый, Quercus robur L., микросателлитный анализ, хлоропластная ДНК
Как цитировать
Падутов, В. Е. (2021). Популяционно-генетическая структура дуба черешчатого (Quercus robur L.) в Беларуси по данным анализа хлоропластной ДНК. Экспериментальная биология и биотехнология, 3, 59-70. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2021-3-59-70
Выпуск
№ 3 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Генетика и молекулярная биология

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Биология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).