vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RASvavilov-333Research ArticleСтатьиArticlesЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕНОВ BMY2, WAXY И ВНУТРЕННИХ ТРАНСКРИБИРУЕМЫХ СПЕЙСЕРОВ ГЕНОВ РИБОСОМНЫХ РНК В КАЧЕСТВЕ МАРКЕРОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ВИДОВ РОДА ELYMUSTHE SUITABILITY OF THE BMY2 AND WAXY GENES AND INTERNAL TRANSCRIBED SPACERS OF RRNA AS MARKERS FOR STUDYING GENETIC VARIABILITY IN ELYMUS SPECIESШмаковН. А.ShmakovN. A.shmakov@bionet.nsc.ruАфонниковД. А.AfonnikovD. A.shmakov@bionet.nsc.ruБелавинП. А.BelavinP. A.shmakov@bionet.nsc.ruАгафоновА. В.AgafonovA. V.Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, Russia Novosibirsk National Research State University, Novosibirsk, RussiaRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Центральный сибирский ботанический сад Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, РоссияРоссияCentral Siberian Botanical Garden SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian Federation201422012015184/210221031Copyright © Шмаков Н.А., Афонников Д.А., Белавин П.А., Агафонов А.В., 20152015Шмаков Н.А., Афонников Д.А., Белавин П.А., Агафонов А.В.Shmakov N.A., Afonnikov D.A., Belavin P.A., Agafonov A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/333Elymus L

Elymus L. – род семейства Poaceae, включает исключительно полиплоидные виды. Виды рода распространены на всех континентах, не менее половины встречаются в Евразии, которая считается местом происхождения рода. Тем не менее видовое разнообразие, генетические особенности отдельных видов и их эволюционные взаимосвязи во многих частях Евразии, в частности на Дальнем Востоке Российской Федерации, до сих пор не исследованы. В связи с этим представляется перспективным изучение эволюционных взаимоотношений видов, произрастающих в данном регионе. В ходе работы проанализированы имеющиеся в базах данных последовательности двух ядерных генов и внутренних транскрибируемых спейсеров генов рибосомных РНК некоторых видов Elymus, встречающихся на Дальнем Востоке. Выявлено, что ядерные гены более пригодны для установления филогении на межвидовом уровне. В работе также показано, что последовательности гена waxy, принадлежащие различным гапломам, демонстрируют заметные различия и в силу этого могут быть использованы в качестве маркера для установления геномной конституции видов Elymus. Наконец, систематическое положение E. Kamczadalorum как отдельного вида было подтверждено.

Elymus L

Elymus L. is a genus of the Poaceae family, which includes only polyploid species. It is widespread over all continents, with at least half of the species occurring in Asia, and this continent is considered to be its motherland. However, the diversity, genetic characteristics, and evolutionary interactions among Elymus species of some regions of Asia are still vague, and the Far East of Russia is one of such territories. Thus, investigation of evolutionary relations among species of Far East and Kamchatka is promising. In this work, several sequences of two nuclear genes and rDNA Internal Transcribed Spacers annotated in databases are analyzed. Nuclear genes sequences are shown to be more useful in building phylogeny at the interspecies level. Also, a region of the nuclear gene waxy is shown to vary among different haplomes. This variation makes it useful in investigating the genome constitutions of novel Elymus species. Finally, systematical status of E. kamczadalorum as a species was proven valid.

Elymusфилогениямикроэволюциягенетические маркерыElymusphylogenymicroevolutiongenetic markersбюджетный проект VI.61.1.2 (Н.А. Шмаков, Д.А. Афонников)ReferencesАгафонов А.В. Система рекомбинационных и интрогрессивных генпулов StH-геномных видов рода Elymus L. Северной Евразии: дис. д-ра биол. наук. Центральный Сибирский ботанический сад, Новосибирск, 2004.Агафонов А.В. Система рекомбинационных и интрогрессивных генпулов StH-геномных видов рода Elymus L. Северной Евразии: дис. д-ра биол. наук. Центральный Сибирский ботанический сад, Новосибирск, 2004.Агафонов А.В., Баум Б.Р. Индивидуальная изменчивость и репродуктивные свойства половых гибридов внутри комплекса Elymus trachycaulus (Poaceae: Triticeae) и близких таксонов. 1. Полиморфизм запасных белков эндосперма у биотипов Северной Америки и Евразии // Turczaninowia. 2000. T. 3. Вып. 1. С. 63–75.Агафонов А.В., Баум Б.Р. Индивидуальная изменчивость и репродуктивные свойства половых гибридов внутри комплекса Elymus trachycaulus (Poaceae: Triticeae) и близких таксонов. 1. Полиморфизм запасных белков эндосперма у биотипов Северной Америки и Евразии // Turczaninowia. 2000. T. 3. Вып. 1. С. 63–75.Цвелев Н.Н., Пробатова Н.С. Роды Elymus L., Elytrigia Desv., Agropyron Gaertn., Psathyrostachys Nevski и Leymus Hochst. (Poaceae: Triticeae) во флоре России // Комаровские чтения. Владивосток: Дальнаука, 2010. Вып. 57. С. 5–102.Цвелев Н.Н., Пробатова Н.С. Роды Elymus L., Elytrigia Desv., Agropyron Gaertn., Psathyrostachys Nevski и Leymus Hochst. (Poaceae: Triticeae) во флоре России // Комаровские чтения. Владивосток: Дальнаука, 2010. Вып. 57. С. 5–102.Altschul S.F., Gish W., Miller W. et al. Basic local alignment search tool // J. Mol. Biol. 1990. V. 215. P. 403–410.Altschul S.F., Gish W., Miller W. et al. Basic local alignment search tool // J. Mol. Biol. 1990. V. 215. P. 403–410.Alvarez I.A., Wendel J.F. Ribosomal ITS sequences and plant phylogenetic inference // Molecular Phylogenetics Evolution. 2003. V. 29. Р. 417–434.Alvarez I.A., Wendel J.F. Ribosomal ITS sequences and plant phylogenetic inference // Molecular Phylogenetics Evolution. 2003. V. 29. Р. 417–434.Dewey D.R. Synthetic hybrids of Hordeum bogdanii with Elymuscanadensis and Sitanionhystrix // American Journal Botany. 1971. V. 58. Р. 902–908.Dewey D.R. Synthetic hybrids of Hordeum bogdanii with Elymuscanadensis and Sitanionhystrix // American Journal Botany. 1971. V. 58. Р. 902–908.Dewey D.R. The genomic system of classifi cation as a guide to intergeneric hybridization with the perennial Triticeae. Gene manipulation in plant improvement. N. Y.: Plenum Publ. Corp., 1984. P. 209–279.Dewey D.R. The genomic system of classifi cation as a guide to intergeneric hybridization with the perennial Triticeae. Gene manipulation in plant improvement. N. Y.: Plenum Publ. Corp., 1984. P. 209–279.Fan X., Sha L., Dong Z. et al. Phylogenetic relationships and Y genome origin in Elymus L. sensu lato (Triticeae; Poaceae) based on single-copy nuclear Acc1 and Pgk1 gene sequences // Molecular Phylogenetics Evolution. 2013. V. 69. Issue 3. P. 919–928.Fan X., Sha L., Dong Z. et al. Phylogenetic relationships and Y genome origin in Elymus L. sensu lato (Triticeae; Poaceae) based on single-copy nuclear Acc1 and Pgk1 gene sequences // Molecular Phylogenetics Evolution. 2013. V. 69. Issue 3. P. 919–928.Guindon S., Dufayard J., Lefort V. et al. New Algorithms and Methods to Estimate Maximum-Likelihood Phylogenies: Assessing the Performance of PhyML 3.0 // Systematic Biology. 2010. V. 59 (3). Р. 307–321.Guindon S., Dufayard J., Lefort V. et al. New Algorithms and Methods to Estimate Maximum-Likelihood Phylogenies: Assessing the Performance of PhyML 3.0 // Systematic Biology. 2010. V. 59 (3). Р. 307–321.Han M.V., Zmasek C.M. phyloXML: XML for evolutionary biology and comparative genomics // BMC Bioinformatics. 2009. V. 10. Р. 356.Han M.V., Zmasek C.M. phyloXML: XML for evolutionary biology and comparative genomics // BMC Bioinformatics. 2009. V. 10. Р. 356.Larkin M.A., Blackshields G., Brown N.P. et al. ClustalW and ClustalX version 2 // Bioinformatics. 2007. V. 23 (21).Larkin M.A., Blackshields G., Brown N.P. et al. ClustalW and ClustalX version 2 // Bioinformatics. 2007. V. 23 (21).Liu Q., Ge S., Tang H. et al. Phylogenetic relationships in Elymus (Poaceae: Triticeae) based on the nuclear ribosomal internal transcribed spacer and chloroplast trnL-F sequences // New Phytologist. 2006. V. 170. Р. 411–420.Liu Q., Ge S., Tang H. et al. Phylogenetic relationships in Elymus (Poaceae: Triticeae) based on the nuclear ribosomal internal transcribed spacer and chloroplast trnL-F sequences // New Phytologist. 2006. V. 170. Р. 411–420.Löve A. Genetic evolution of the wheatgrasses // New Zealand J. Bot. 1982. V. 20. P. 169–186.Löve A. Genetic evolution of the wheatgrasses // New Zealand J. Bot. 1982. V. 20. P. 169–186.Mason-Gamer R. Phylogeny of a genomically diverse group of Elymus (Poaceae) allopolyploids reveals multiple levels of reticulation. Plos ONE, 2013.Mason-Gamer R. Phylogeny of a genomically diverse group of Elymus (Poaceae) allopolyploids reveals multiple levels of reticulation. Plos ONE, 2013.Mason-Gamer R., Burns M., Naum M. Reticulate evolutionary history of a complex group of grasses: phylogeny of Elymus StStHH allotetraploids based on three nuclear genes. Plos ONE, 2010.Mason-Gamer R., Burns M., Naum M. Reticulate evolutionary history of a complex group of grasses: phylogeny of Elymus StStHH allotetraploids based on three nuclear genes. Plos ONE, 2010.Mason-Gamer R., Weil C.F., Kellog E.A. Granule-bound starch synthase: structure, function and phylogenetic utility // Mol. Biol. Evol. 1998. V. 15 (12). Р. 1658–1673.Mason-Gamer R., Weil C.F., Kellog E.A. Granule-bound starch synthase: structure, function and phylogenetic utility // Mol. Biol. Evol. 1998. V. 15 (12). Р. 1658–1673.Mort M., Archibald J., Randle C. et al. Inferring phylogeny at low taxonomic levels: utility of rapidly evolving cpDNA and nuclear ITS loci // American Journal Botany. 2007. V. 94 (2). P. 173–183.Mort M., Archibald J., Randle C. et al. Inferring phylogeny at low taxonomic levels: utility of rapidly evolving cpDNA and nuclear ITS loci // American Journal Botany. 2007. V. 94 (2). P. 173–183.Okito P. Origin of the Y genome in Elymus. All Graduate Theses and Dissertation. Paper 95, 2008.Okito P. Origin of the Y genome in Elymus. All Graduate Theses and Dissertation. Paper 95, 2008.Posada D. jModelTest: phylogenetic model averaging // Mol. Biol. Evol. 2008. V. 25 (7). P. 1253–1256. doi: 10.1093/molbev/msn083.Posada D. jModelTest: phylogenetic model averaging // Mol. Biol. Evol. 2008. V. 25 (7). P. 1253–1256. doi: 10.1093/molbev/msn083.Soltis E.D., Albert V.A., Leebens-Mack J., Bell C.D. Polyploidy and angiosperm diversifi cation // American Journal Botany. 2009. V. 96 (1). Р. 336–348.Soltis E.D., Albert V.A., Leebens-Mack J., Bell C.D. Polyploidy and angiosperm diversifi cation // American Journal Botany. 2009. V. 96 (1). Р. 336–348.The Plant List (2013). Version 1.1. Published on the Internet; http://www.theplantlist.org/ (accessed 1st January).The Plant List (2013). Version 1.1. Published on the Internet; http://www.theplantlist.org/ (accessed 1st January).Wang R., von Bothmer R., Dvorak J. et al. Genome symbols in the Triticeae (Poaceae) // Proc. 2nd Int. Triticeae Symp. Logan, Utah, USA, 1994. P. 29–34.Wang R., von Bothmer R., Dvorak J. et al. Genome symbols in the Triticeae (Poaceae) // Proc. 2nd Int. Triticeae Symp. Logan, Utah, USA, 1994. P. 29–34.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.