Оценка генетического разнообразия некоторых сибирских и дальне восточных видов рода Spiraea (Rosaceae) на основе разработанных мультиплексных панелей из ядерных микросателлитных локусов

Для таксономических и популяционно-генетических исследований видов рода Spiraea (Rosaceae) требуются новые информативные генетические маркеры. Мы протестирова ли 37 ранее опубликованных гетерологичных пар олигонуклеотидных праймеров для ядерных микросателлитных локусов и отобрали 8, дающих полиморфные продукты амплификации и наиболее воспроизводимых для ПЦРмультиплексирования, что существенно повышает эффективность рутинного массового генотипирования. Разработаны и апробированы три мультиплексных панели из трех, трех и двух локусов соответственно для оценки параметров гене тической изменчивости и структуры популяции у близко родственных видов Spiraea ussuriensis, S. f lexuosa и S. cha mae dryfolia из семи природных популяций Дальнего Восто ка и Сибири. Число аллелей варьировало между локусами от двенадцати (в локусе Spth20) до трех. У некоторых видов/популяций из 41 выявленного аллеля 7 были уникальными. Анализ параметров генетической изменчивости в Spiraea spp. показывает схожие значения числа аллелей на локус и наблюдаемой гетерозиготности между популяциями и немногим более высокий уровень ожидаемой гетерозиготности в выборках S. f lexuosa (NA = 2.387; HO = 0.387 ± 0.052; HE = 0.540 ± 0.055) по сравнению с S. ussu riensis (NA = 2.781; HO = 0.385 ± 0.079; HE = 0.453 ± 0.072) и S. chamaedryfolia (NA = 2.875; HO = 0.331 ± 0.071; HE = 0.505 ± ± 0.069). Выявленные значения парамет ров  генетического полиморфизма свидетельствуют о среднем уровне генетического разно образия изучаемых видов, характерном для ранее прове денных исследований в роде Spiraea. Около 19 % всей изучаемой изменчивости прихо дится на межпопуляционную (Fst = 0.191), в то время как 81 % общей генетической изменчивости сосредоточен в популяциях. Наибольший вклад в исследуемую дифференциацию вносят локусы VS11, VS12, VS2, VS6. Генетические расстояния Nei между популяциями варьировали от 0.049 до 0.585. Генетическая дифференциация исследуемых популяций, основанная на частотах аллелей ядерных микросателлитных локусов, соответствует географическому положению выборок. У некоторых образцов отмечается противоречие между аллельным разнообразием и их предварительной морфологической идентификацией.

Spiraea ussuriensis, Spiraea f lexuosa, Spiraea chamaedryfolia, ядерные микросателлитные локусы, SSR, мультиплексные панели, генетическая изменчивость, популяционная структура

1. Ashizawa K., Kimura M.K., Takahashi A., Lian Ch., Kuramoto N. Development of microsatellite markers in a riparian shrub, Spiraea thunbergii (Rosaceae). Am. J. Bot. 2012;99(7):e283­e285. DOI 10.3732/ajb.1100587.

2. Brzyski J.R. Isolation and characterization of microsatellite markers in the rare clonal plant, Spiraea virginiana (Rosaceae). Am. J. Bot. 2010;97:e20­e22. DOI 10.3732/ajb.1000008.

3. Doyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus. 1990;12:12­15. Earl D.A., von Holdt B.M. STRUCTURE HARVESTER: a website and program for visualizing STRUCTURE output and implementing the Evanno method. Conserv. Genet. Resour. 2012;4:359­361. DOI 10.1007/s12686­011­9548­7.

4. Evanno G., Regnaut S., Goudet J. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study. Mol. Ecol. 2005;14:2611­2620. DOI 10.1111/j.1365­294X.2005.02553.x.

5. Huh M.K. Genetic diversity and population structure of Spiraea prunifolia for. simpliciflora by inter­simple sequence repeats. J. Life Sci. 2009;19,9:1183­1189.

6. Jakobsson M., Rosenberg N.A. CLUMPP: a cluster matching and permutation program for dealing with label switching and multimodality in analysis of population structure. Bioinformatics. 2007;23(14): 1801­1806. DOI 10.1093/bioinformatics/btm233.

7. Khan G., Zhang F., Gao Q., Jiao X., Fu P., Xing R., Zhang J., Chen S. Isolation of 16 microsatellite markers for Spiraea alpina and S. mongolica (Rosaceae) of the Qinghai­Tibet Plateau. Appl. Plant Sci. 2014;2(1):e1­e4. DOI 10.3732/apps.1300059.

8. Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research­an update. Bioinformatics. 2012;28:2537­2539. http://bioinformatics.oxfordjournals.org/content/28/19/2537.

9. Pojarkova A.I. Spiraeoideae Agardh. Flora of SSSR. Ed. V.L. Komarov. Moscow; Saint­Petersburg: Academy of Sciences of USSR Publ. 1939;9:279­318.

10. Polyakova T.A. Vnutrividovaya izmenchivost’ dal’nevostochnyh i sibirskih vidov roda Spiraea L. Novosibirsk, 2004. (in Russian)

11. Pritchard J.K., Stephens M., Donnelly P. Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics. 2000;155:945­959.

12. Rosenberg N.A. DISTRUCT: a program for the graphical display of population structure. Publishers of Center for Computational Medicine and Biology. Department of Human Genetics. University of Michigan, 2007. http://rosenberglab.bioinformatics.med.umich.edu/distruct.html.

13. Van Oosterhout C., Hutchinson W.F., Wills D.P.M., Shipley P. Microchecker: software for identifying and correcting genotyping errors in microsatellite data. Mol. Ecol. Notes. 2004;4:535­538. DOI 10.1111/j.1471­8286.2004.00684.x.

14. Yeh F.C., Yang R.C., Boyle T. POPGENE Version 1.31. Microsoft Window­based freeware for population genetic analysis. 1999; available at http://www.ualberta.ca/~fyeh/index.htm.

15. Zhang F.­Q., Gao Q.­B., Zhang D.­J., Duan Y.­Z., Li Y.­H., Fu P.­ C., Xing R., Gulzar K., Chen S.­L. Phylogeography of Spiraea alpina in the Qinghai­Tibetan Plateau inferred from chloroplast DNA sequence variations. J. Syst. Evol. 2012;50(4):276­283. DOI 10.1111/j.1759­6831.2012.00194.x.