| Аннотация |
Генетическое разнообразие является ключевым фактором устойчивого развития лесных экосистем. В условиях Сибири изучение генетической структуры популяций древесных пород имеет важное значение для разработки эффективных мер охраны лесов и повышения устойчивости деревьев к изменению климата и другим стрессовым факторам.
Цель настоящего исследования заключалась в изучении генетического разнообразия одного из основных лесообразующих видов Сибири – сосны кедровой сибирской (как природных, так и искусственных насаждений), а также генетической паспортизации ряда сортов яблони домашней из ботанического сада Вс. М. Крутовского.
В процессе работы проведены следующие этапы:
1) Отбор образцов хвои сосны кедровой сибирской со взрослых деревьев (от 40 лет) в естественных насаждениях на территориях Курагинского, Ермаковского лесничеств Красноярского края и Чаинского лесничества Томской области. С каждого насаждения отобрано по 30 образцов (1 образец – 1 дерево). Расстояние между деревьями составляло 50-100 м.
2) Выделение ДНК из образцов хвои сосны кедровой сибирской и листьев яблони;
3) Амплификация выделенной ДНК по 9 микросателлитным локусам для сосны кедровой сибирской и по 11 микросателлитным локусам для яблони в мультиплексах методом ПЦР;
4) Пробоподготовка ПЦР-продуктов для фракционирования в условиях генетического анализатора;
5) Фрагментный анализ и детекция ПЦР- продуктов на генетическом анализаторе;
6) Интерпретация результатов по изучению генетического разнообразия сосны кедровой сибирской в естественных насаждениях по следующим параметрам: среднее число аллелей на локус (NA), средняя наблюдаемая гетерозиготность (HO), средняя ожидаемая гетерозиготность (HE), эффективное число аллелей (NE), коэффициент инбридинга особи относительно популяции (FIS), коэффициент инбридинга особи относительно вида (FIT), коэффициент инбридинга популяции относительно вида в целом (FST), аллельное богатство (AR), определение генетической структуры выборок на основе Байесовской кластеризации в программе STRUCTURE.
7) Интерпретация результатов по молекулярно-генетической идентификации полусибсового потомства сосны кедровой сибирской, что включало в себя вероятностную оценку совпадения материнских генотипов с генотипами семенного потомства.
8) Интерпретация результатов по изучению генетического разнообразия яблони домашней из Ботанического сада Вс. М. Крутовского по параметрам: среднее число аллелей на локус (NA), средняя наблюдаемая гетерозиготность (HO), средняя ожидаемая гетерозиготность (HE), эффективное число аллелей (NE), индекс фиксации (F), вероятность случайного совпадения неродственных генотипов.
9) Составление молекулярно-генетических паспортов сортов яблони домашней.
В рамках проведенного генетического исследования трех природных популяций сосны кедровой сибирской было выявлено, что популяции сосны кедровой сибирской (Казырская, Чаинская и Ергакская) обладают средним уровнем генетического разнообразия (HE = 0,469). Определено, что подавляющая часть генетической изменчивости сосредоточена в пределах популяций, тогда как доля различий между популяциями является минимальной и составляет лишь 2,4 %. STRUCTURE - анализ показал, что все исследуемые популяции сосны кедровый сибирской относятся к одному кластеру, что может быть объяснено их общим происхождением.
В ходе анализа искусственных насаждениях сосны кедровой выявлено, что все проанализированные локусы являются полиморфными. Сопоставление генотипов потомства и матерей выявлено два совпадения: полусиб №10 является потомком материнского дерева №10, полусиб №11 является потомком материнского дерева №11. Материнские деревья №1 и №2 вероятнее всего не имеют родства с полусибами №1 и №2. Все остальные материнские деревья с равной вероятностью могут быть как истинными, так и неистинными для указанных полусибов.
Результаты генетического исследования яблони домашней показали, что они предоставляют ценную информацию о генетическом сходстве и различиях в селекционном материале. Исследование микросателлитных локусов у образцов яблони домашней из коллекции Ботанического сада им. Вс. М. Крутовского СибГУ продемонстрировало их высокую вариативность и способность четко различать сорта. Это подтверждает возможность применения данного метода для оценки гибридного фонда и паспортизации сортов. Средние значения показателей генетического полиморфизма составили: NА=9,727; NE=5,384; HO=0,680; HE=0,753. Выявили, что образцы листьев, отобранные с 21 дерева яблони домашней, относятся к разным генотипам. Для указанных локусов, вероятность случайного совпадения генотипов между неродственными индивидами оценивается как 1,5×10-13. По результатам полученных данных составлены генетические паспорта сортов яблони домашней.
Популяционно-генетические исследования и генетические паспорта играют ключевую роль в улучшении агрокультуры, сохранении природных ресурсов и обеспечении экологической устойчивости наших лесов и садов.
Популяционно-генетические исследования хвойных пород имеют широкий спектр применений, особенно важных для лесного хозяйства и экологии. Например, в программах по сохранению биоразнообразия, улучшению селекции древесных культур и управление природными ресурсами.
Генетический паспорт сорта представляет собой документ, содержащий детальное описание генетической природы растения, включая маркеры ДНК, определяющие характерные признаки сорта. Применение таких паспортов широко распространено в сельском хозяйстве и садоводстве для идентификации и сертификации сортов, ускоренной селекции новых сортов и контроля качества посадочного материала.
|
