Rus/Eng

Главная

Исследовательские группы

Совет по защите диссертаций
Научно-практический журнал
Хвойные бореальной зоны
(в перечне ВАК)

Студенту

Контакты

Ссылки

"Хвойные бореальной зоны" 2008г.,№1-2, с. 160-167

Аллозимный полиморфизм ферментов лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) и лиственницы Каяндера (Larix cajanderi Mayr)

Орешкова Н.В.

Институт леса им. В.Н.Сукачева СО РАН
660036 Красноярск, Академгородок, 50; е-mail:  oreshkova@fromru.com

Методом электрофореза в 13 % крахмальном геле были исследованы ферменты в эндоспермах семян и вегетативных почках 156 деревьев в шести популяциях лиственницы сибирской из Красноярского края и двух популяциях лиственницы Каяндера из Якутии и Магаданской области. Дано описание электрофоретического полиморфизма 13 ферментных систем (MDH, SKDH, 6-PGD, IDH, GOT, LAP, PGI, FDH, PGM, GDH, PEPCA, G-6PD, SOD). Показано, что аллозимное разнообразие этих ферментов находится под контролем 22 генов, пять из которых (Lap-1, Pgi-1, Gdh, Pepca и G-6pd) являются мономорфными, а остальные (Mdh-1, Mdh-2, Mdh-3, Mdh-4, 6-Pgd-1, 6-Pgd-2, Got-1, Got-2, Got-3, Lap-2, Idh, Pgi-2, Pgm-1, Pgm-2, Fdh, Skdh-2 и Sod-1) обнаруживают изменчивость хотя бы в одной из изученных популяций. Сегрегация аллельных вариантов подтверждает менделевское моногенное наследование выявленных аллозимных вариантов.

Ключевые слова: аллозимные варианты, наследование, полиморфизм, фермент, популяция, лиственница

Using the 13 % starch gel electrophoresis, the enzymes of seed endosperms and vegetative buds collected from 156 trees in six populations of Siberian larch from Krasnoyarsk territory and two populations of Cajanderi larch from Yakutia and Magadan province were studied. A detailed analysis of electrophoretic variability of 13 enzyme systems: MDH, SKDH, 6-PGD, IDH, GOT, LAP, PGI, FDH, PGM, GDH, PEPCA, G-6PD, and SOD is presented. It was demonstrated in the study that these enzymes are encoded by 22 genes. Five of them (Lap-1, Pgi-1, Gdh, Pepca and G-6pd) were monomorphic, while all other genes (Mdh-1, Mdh-2, Mdh-3, Mdh-4, 6-Pgd-1, 6-Pgd-2, Got-1, Got-2, Got-3, Lap-2, Idh, Pgi-2, Pgm-1, Pgm-2, Fdh, Skdh-2 and Sod-1) were polymorphic. Allele segregation confirmed Mendelian monogenic inheritance of the revealed allozyme variants.

Key words: allozyme variants, inheritance, polymorphism, enzyme, population, larch

*Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Президиума РАН (Программа «Динамика генофондов растений, животных и человека»), СО РАН (проект № 12.1, № 5.18.), РФФИ (проекты № 06-04-48052, № 06-04-81026), РФФИ-ККФН (проект № 07-04-96822).

Введение

Лиственничные экосистемы занимают около 37% всей лесной площади нашей страны, причем основные массивы лиственничников расположены в Азиатской части России. Такое широкое распространение лиственницы обусловлено ее экологической пластичностью, что предполагает ее значительную видовую и внутривидовую эколого-генетическую дифференциацию. Лиственничные леса Азиатской России обладают богатейшими запасами древесины и имеют огромное биосферное и экологическое значение не только для России, но и для других стран.
Несмотря на значительное число исследований, многие вопросы биологии и экологии лиственницы остаются слабо изученными, что объясняется недостаточным использованием современных методов изучения биоразнообразия древесных растений и лесных экосистем (изоферментный анализ, исследования ДНК-полиморфизма и др.).
Использование изоферментов (изоэнзимов) в качестве генных маркеров позволило получить данные о состоянии генетических ресурсов целого ряда видов хвойных (Guries, Ledig, 1978; Yeh, El-Kassaby, 1980, Loukas et al., 1983; Алтухов и др., 1986;. Крутовский и др., 1986; Шурхал и др., 1989; Крутовский и др., 1989; Потенко, Кривко, 1993; Янбаев и др., 1997). В значительной степени это обусловлено тем, что хвойные, благодаря особенностям своей системы размножения, являются идеальным объектом для применения изоэнзимного метода анализа генетической изменчивости. Как известно, яйцеклетка и клетки, формирующие гаплоидную ткань эндосперма, имеют общее происхождение от одной мегаспоры и возникают при ее митотическом делении. Развитие зрелого семени происходит после оплодотворения яйцеклетки, из которой образуется зародыш, окруженный гаплоидной тканью эндосперма. Электрофоретический анализ водных экстрактов ткани эндоспермов позволяет изучать гаплотипы материнских гамет и по сегрегации аллельных вариантов ферментов устанавливать генотип дерева (Крутовский и др., 1987). В соответствии с менделевскими закономерностями при моногенном наследовании у деревьев, гетерозиготных по какому-либо локусу, аллельные варианты ферментов (аллозимы) эндоспермов семян должны сегрегировать в соотношении 1:1. Это существенно облегчает и ускоряет проведение генетических исследований в популяциях хвойных, поскольку отпадает необходимость в проведении специальных скрещиваний и анализе потомства в поколениях.
В связи с этим одной из первоочередных задач исследования было описание и изучение наследования электрофоретического разнообразия включенных в анализ ферментов лиственницы сибирской и лиственницы Каяндера. Результаты этой работы, конечной целью которой являлось выявление пригодных для генетико-популяционных исследований видов лиственницы аллозимных маркеров структурных генов, изложены в данной статье.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве объектов для исследования были выбраны шесть природных популяций лиственницы сибирской из трех районов ее естественного распространения на территории Красноярского края и две природные популяции лиственницы Каяндера из Якутии и Магаданской области. В таблице 1 представлены название, расположение и географические координаты изученных популяций.
Материалом для исследования послужили семена и вегетативные почки, собранные со 156 деревьев. Предварительно семена замачивались в дистиллированной воде в течение 24 часов. Затем эндосперм отделялся от зародыша и растирался в 1-2 каплях экстрагирующего буфера: 0,05 М Трис-HCl pH 7,7, содержащего дитиотрейтол (0,06 %), трилон Б (0,02 %) и ?-меркаптоэтанол (0,05 %). У каждого дерева анализировалось не менее 6 мегагаметофитов. Гомогенизацияя вегетативных почек проводилась этим же буфером за день до проведения электрофоретического анализа. Полученные экстракты хранились в морозильной камере.
Электрофоретическое фракционирование экстрактов проводилось методом горизонтального электрофореза в 12-13 % крахмальном геле при температуре 5 ?С в течении 6 часов при параметрах тока 170 V, 40 mA в трех буферных системах: I – трис-цитратной рН 6,2 (Adams, Joly, 1980), II – трис-цитратной рН 8,5 / гидроокись лития-боратной рН 8,1 (Ridgway et al., 1970), III – трис-ЭДТА-боратной pH 8,6 (Корочкин и др., 1977). Составы гелевых и электродных буферов не отличались от рекомендуемых.

Таблица 1 – Расположение исследованных популяций лиственницы


Вид

Популяция

Район расположения

Географические координаты

Лиственница сибирская

Ужурский район Красноярского края

Популяция №1
(Ужур)

располагается в 20 км на восток от г. Ужура, в пойме ручья Простокишин

55°15'с.ш.
90°10'в.д

Популяция №2
(Ужур)

на юго-восточном склоне Солгонского хребта.

55°20'с.ш.
90°15'в.д

Ирбейский район Красноярского края

Популяция №3
(Ирбей)

предгорье Восточного Саяна

55°20'с.ш.
95°43'в.д

полуостров Таймыр

Популяция №4
(Горбиачин)

бассейн реки Горбиачин, на склоне юго–восточной экспозиции

67? 13' с.ш.
90? 32' в.д.

Популяция №5
(Сухариха)

бассейн реки Сухариха, приблизительно в 100 км северо-восточнее города Игарка, западная экспозиция склона

67? 13' с.ш.
87? 47' в.д.

Популяция №6
(Ирбо)

долина реки Ирбо, северо–восточная экспозиция склона

68? 26' с.ш.
90? 19'в.д.

Лиственница Каяндера

Популяция №7
(Якутия)

Таттинский улус, окрестности поселка Чичимах (Республика Саха)

61? 40' с.ш.
130? 00'в.д.

Популяция №8
(Магадан)

располагается в 250 км на восток от г. Магадана, бассейн реки Яма, территория государственного природного заповедника «Магаданский» (Магаданская область)

между
59? 32' и 59? 48'с.ш.
153? 20' и 153? 57'в.д.


Гистохимическое окрашивание проводилось по стандартным прописям (Brewer, 1970; Shaw, Prasad, 1970; Vallejos, 1983; Manchenko, 1994) с некоторыми модификациями. Включенные в анализ ферменты, используемые для их электрофоретического разделения буферные системы, число идентифицируемых локусов и аллелей приведены в таблице 2.
Обозначение ферментов, локусов и аллелей производилось по Ф. Айала (Айала, 1984). Аллели обозначалось следующим образом: наиболее часто встречающийся аллель локуса получал цифровой символ 100, остальным аллелям присваивались номера в соответствии с их электрофоретической подвижностью относительно аллеля 100, например, 132, 105, 95 и т.д. Фенотипически не выраженные аллели обозначались “null”.
Генетический контроль выявленных электрофоретических вариантов ферментов изучались методом анализа их сегрегации среди эндоспермов семян, взятых отдельно c каждого дерева. Гетерозиготное по какому–либо ферментному локусу дерево продуцирует эндоспермы, несущие аллельные варианты, в соотношении 1:1. Степень соответствия наблюдаемых соотношений аллозимов ожидаемым оценивалась с помощью критерия ?? (Айала, 1984).

Таблица 2 – Ферменты, число идентифицируемых локусов и аллелей, буферные системы, используемые в работе


Фермент

Идентифицируемые локусы

Число выявленных аллелей

Буферная
система

Малатдегидрогеназа
(MDH, 1.1.1.37)

Mdh-1
Mdh-2
Mdh-3
Mdh-4

2
3
6
2

I

Шикиматдегидрогеназа
(SKDH, 1.1.1.25)

Skdh-2

2

I

6-фосфоглюконатдегидрогеназа
(6-PGD, 1.1.1.44)

6-Pgd-1
6-Pgd-2

3
3

I

Изоцитратдегидрогеназа
(IDH, 1.1.1.42)

Idh

2

I

Глутаматоксалоацетаттрансаминаза (GOT, 2.6.1.1)

Got-1
Got-2
Got-3

2
2
2

II

Лейцинаминопептидаза
(LAP, 3.4.11.1)

Lap-1
Lap-2

1
3

II

Фосфоглюкоизомераза
(PGI, 5.3.1.9)

Pgi-1
Pgi-2

1
3

II

Формиатдегидрогеназа(FDH, 1.2.1.2)

Fdh

3

II

Фосфоглюкомутаза
(PGM, 2.7.5.1)

Pgm-1
Pgm-2

3
2

II

Глутаматдегидрогеназа
(GDH, 1.4.1.2)

Gdh

1

III

Фосфоенолпируваткарбоксилаза
(PEPCA, 4.1.1.31)

Pepca

1

III

Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа
(G-6PD, 1.1.1.49)

G-6pd

1

III

Супероксиддисмутаза
(SOD, 1.15.1.1)

Sod-1

2

III


РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В ходе электрофоретического анализа тринадцати ферментов в эндоспермах семян и вегетативных почках отдельных деревьев лиственниц сибирской и Каяндера из восьми природных популяций обнаружено 50 стабильно проявляющихся аллельных вариантов, находящихся под контролем 22 ген-ферментных локусов. Восемь аллельных вариантов ферментов были выявлены только при изучении популяций лиственницы Каяндера. На рисунке, демонстрирующим расположение на геле обнаруженных аллельных вариантов ферментов, эти варианты отмечены звездочкой.
Малатдегидрогеназа (MDH). Электрофоретический спектр MDH включает в себя четыре зоны ферментативной активности, контролируемые четырьмя независимыми локусами: Mdh-1, Mdh-2, Mdh-3 и Mdh-4. Локус Mdh-1, контролирующий наиболее быстромигрирующую зону фермента, является полиморфным, в нем бнаружено два альтернативных аллеля: Mdh-1100, Mdh-193. Один из них, «медленный» Mdh-193, является редким. Локус Mdh-2 в исследованных популяциях лиственницы сибирской представлен двумя аллелями (Mdh-2112, Mdh-2100). Самым высокополиморфным оказался локус Mdh-3, имеющий пять однополосных аллелей (Mdh-3113, Mdh-3100, Mdh-368, Mdh-352, Mdh-324). В четвертой зоне ферментативной активности, детерминируемой локусом Mdh-4, выявлено два аллеля (Mdh-4200, Mdh-4100) (рис.).
У лиственницы Каяндера локусы: Mdh-1,Mdh-4 оказались мономорфными. Локусы Mdh-2 иMdh-3 обнаруживают изменчивость. Причем в обоих локусах у данного вида обнаружены аллели (Mdh-288, Mdh-3130) не встречающиеся у лиственницы сибирской.

У всех исследованных до настоящего времени видов лиственниц, как правило, идентифицируются четыре локуса (Cheliak, Pitel, 1985; Fins, Seeb, 1986; Ларионова, 1988 а, б; Lewandowski et al., 1991; Ying, Morgenstern, 1991; Потенко, Разумов, 1996; Гончаренко, Силин, 1997; Ларионова, Яхнева, 2003; Яхнева, 2004).

Шикиматдегидрогеназа (SKDH).На гелях, окрашенных на SKDH, выявляется две зоны активности фермента, кодируемые локусами Skdh-1 и Skdh-2. Из двух выявленных зон стабильно проявлялась лишь медленномигрирующая зона, контролируемая локусом Skdh-2. Локус Skdh-1 вследствие очень слабого и непостоянного окрашивания был исключен из анализа. Второй локус представлен двумя аллелями (Skdh-2100 и Skdh-276), кодирующими однополосные варианты фермента с измененной подвижностью (рис.).
Однолокусный контроль электрофоретического разнообразия SKDH установлен у лиственницы Гмелина, сибирской, Сукачева, западной, европейской, курильской, японской (Fins, Seeb, 1986; Lewandowski et al., 1991; Гончаренко, Силин, 1997; Шигапов и др., 1998; Ларионова, Яхнева, 2003; Яхнева, 2004). У лиственницы американской выявлено две зоны активности фермента, кодируемые 2-мя независимыми локусами: Skdh-1 и Skdh-2 (Ying, Morgenstern, 1990).
6-Фосфоглюконатдегидрогеназа (6-PGD).В результате генетического анализа электрофоретической изменчивости 6-PGD у лиственниц cибирской и Каяндера выявлено два локуса: 6-Pgd-1, 6-Рgd-2. У локуса 6-Pgd-1 обнаружено три аллозимных варианта фермента: два различающиеся по подвижности (6-Pgd-1117, 6-Pgd-1100) и один нулевой (6-Pgd-1null). Приэтом аллозимный вариант Pgd-1null обнаружен лишь в популяции лиственницы Каяндера из Якутии с частотой чуть более 2%. Локус 6-Рgd-2 имеет три аллеля (6-Рgd-2124; 6-Рgd-2100; 6-Рgd-285) (рис.).
У лиственницы американской идентифицированы также два локуса, кодирующие 6-PGD, причем оба локуса полиморфны (Ying, Morgenstern, 1990). А при изучении лиственницы Гмелина (Semerikov et al., 1999; Ларионова, Яхнева, 2003; Яхнева, 2004) и лиственницы сибирской (Семериков, Матвеев, 1995; Ларионова и др., 2003; Яхнева, 2004) был установлен однолокусный контроль электрофоретического разнообразия 6-PGD.
Изоцитратдегидрогеназа (IDH).На гелях, окрашенных на IDH, наблюдается одна зона ферментативной активности (рис.). Она проявляется в виде узкой хорошо окрашивающейся полосы фермента, кодируемой мономорфным локусом Idh. Исключением является лишь популяция лиственницы Каяндера из Якутии, где было обнаружено два различающихся по подвижности однополосных варианта фермента (Idh100,Idh79).
В изученных ранее популяциях лиственницы сибирской (Ларионова, 1988 а, б; Семериков, Матвеев, 1995; Ларионова и др., 2003) локус Idh был мономорфным. Не обнаружено изменчивости в этом локусе и у других видов лиственницы (Lewandowskii, Mejnartowicz, 1990; Потенко, Разумов, 1996; Гончаренко, Силин, 1997; Semerikov et al., 1999).
При исследовании лиственницы Гмелина из Эвенкии и Восточного Забайкалья было выявлено три различающихся по подвижности однополосных варианта IDH, кодируемых аллелями одного генного локуса Idh (Ларионова, Яхнева, 2003; Яхнева, 2004). У лиственницы западной этот локус также полиморфен, причем практически во всех исследованных популяциях (Fins, Seeb, 1986).
Глутаматоксалоацетаттрансаминаза (GOT).Выявляется на геле в 3-х пространственно разделенных зонах активности фермента, которые, как показал генетический анализ, контролируются 3-мя полиморфными локусами: Got-1, Got-2, Got-3 (рис.), каждый из которых представлен двумя аллелями (Got-1107, Got-1100; Got-2111, Got-2100; Got-3100, Got-346). Необходимо отметить, что локус Got-3 полиморфен только лишь в популяциях лиственницы Каяндера. В исследованных нами популяциях лиственницы сибирской этот локус является мономорфным.
Трехлокусный контроль электрофоретической изменчивости GOT установлен и при изучении лиственницы сибирской из Приангарья (Ларионова и др., 2003), лиственницы Гмелина (Потенко, Разумов, 1996; Ларионова, Яхнева, 2003; Яхнева, 2004), а также у лиственниц западной (Fins, Seeb, 1986), Сукачева (Тимерьянов и др., 1996; Шигапов и др., 1998), курильской и японской (Гончаренко, Силин, 1997).
Лейцинаминопептидаза (LAP) При окрашивании гелей на LAP у лиственниц сибирской и Каяндера, как и у других видов лиственницы (Ларионова, 1988 а, б; Шурхал и др., 1989; Lewandowskii, Mejnartowicz, 1990; Ying, Morgenstern, 1990; Семериков, Матвеев, 1995; Гончаренко, Силин, 1997; Шигапов и др., 1998), обнаружено две пространственно разделенные зоны активности фермента (рис.). Быстромигрирущая зона LAP-1 представлена одним вариантом фермента (Lap-1100), который выражен в виде единичной полосы. В менее подвижной зоне LAP-2 у лиственницы сибирской обнаружено три аллозимных варианта фермента: два однополосных, различающихся по подвижности (Lap-2100, Lap-298), и один «нулевой» (Lap-2null), кодируемые аллелями локуса Lap-2. У лиственницы Каяндера этот локус оказался мономорфным.
В популяции лиственницы сибирской из Богучанского района Красноярского края локус Lap-1 был слабополиморфным, а локус Lap-2 мономорфным (Ларионова и др., 2003). У лиственницы Гмелина из Эвенкии и Восточного Забайкалья быстромигрирующая зона LAP-1 представлена 2-мя вариантами фермента, а в менее подвижной зоне LAP-2 обнаужено три аллозимных варианта фермента (Ларионова, Яхнева, 2003; Яхнева, 2004).
Фосфоглюкоизомераза (PGI). На электрофереграмме этого фермента выявляются две зоны активности. «Быстрая» интенсивно окрашенная зона PGI-1, находящаяся под контролем локуса Pgi-1, была инвариантной во всех изученных нами популяциях лиственниц сибирской и Каяндера. Вторая зона PGI-2 изменчива и кодируется отдельным локусом Pgi-2 с двумя аллелями, Pgi-2100 и Pgi-292 у лиственницы сибирской и аллелями, Pgi-2100 и Pgi-256 улиственницы Каяндера. Все выявленные аллели продуцируют однополосные варианты фермента с измененной подвижностью (рис.).
Два локуса, кодирующих PGI, обнаружены и при исследовании лиственницы сибирской (Шурхал и др., 1989; Семериков, Матвеев, 1995) и американской (Cheliak, Pitel, 1985; Knowles et al., 1987; Ying, Morgenstern, 1990).
Формиатдегидрогеназа (FDH). Единственная зона активности этого фермента контролируется локусом Fdh, изменчивость которого определяется тремя аллелями. Эти аллели: Fdh100, Fdh86, Fdh78, кодируют анодмигрирующие однополосные варианты фермента, различающиеся по подвижности (рис.).
Одна зона активности этого фермента была выявлена и при исследовании лиственниц Сукачева (Тимерьянов и др., 1996)_ и европейской (Lewandowskii, Mejnartowicz, 1990).
Фосфоглюкомутаза (PGM). При гистохимическом окрашивании геля были выявлены две зоны активности, находящиеся под контролем локусов Pgm-1 и Pgm-2, причем оба локуса проявляются в виде двух полос. Локус Pgm-1 представлен 3-мя аллелями: Pgm-1107, Pgm-1100, Pgm-190. Частый

Рисунок – Схематическое изображение и обозначение аллельных вариантов 22 ген-ферментных локусов лиственницы сибирской и лиственницы Каяндера

аллель оказался вторым по подвижности. Второй локус Pgm-2 былинвариантен во всех популяциях лиственницы сибирской. У лиственницы Каяндера в этом локусе были обнаружены два аллеля: Pgm-2120 и Pgm-2100, (рис.).
Двухлокусный контроль электрофоретической изменчивости PGM установлен и при изучении популяций других видов рода Larix (Шурхал и др., 1989; Fins, Seeb, 1986; Семериков, Матвеев, 1995; Потенко, Разумов, 1996; Гончаренко, Силин, 1997; Semerikov et al., 1999). У лиственницы американской исследователи учитывают один локус PGM, но при этом указывают на наличие дополнительной зоны активности фермента (Cheliak, Pitel, 1985; Ying, Morgenstern, 1990).
Глутаматдегидрогеназа (GDH). Проявляется на геле в виде узкой хорошо окрашивающейся полосы фермента, кодируемой мономорфным локусом Gdh (рис.). У большинства видов рода Larix генетический контроль GDH также осуществляется одним локусом, как правило мономорфным или слабополиморфным (Шурхал и др., 1989; Lewandowskii, Mejnartowicz, 1990; Тимерьянов и др., 1994; Семериков, Матвеев, 1995; Потенко, Разумов, 1996; Гончаренко, Силин, 1997; Ларионова, 1997; Ларионова, Яхнева, 2003; Яхнева, 2003).
Фосфоенолпируваткарбоксилаза (PEPCA). При окрашевании гелей на PEPCA выявляется одна зона активности фермента, кодируемая мономорфным локусом Pepca (рис.). У других видов хвойных также выявляется одна инвариантная зона PEPCA (Hussendorfer et al., 1995; Белоконь и др., 2005).
Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (G-6PD).На электрофореграмме этого фермента выявляется одна зона ферментативной активности, которая как и у других видов лиственницы (Cheliak, Pitel, 1985; Knowles et al., 1987; Шурхал и др., 1989; Lewandowski et al., 1991), контролируется локусом G-6pd. В исследованных нами популяциях лиственниц сибирской и Каяндера локус G-6pd мономорфен (рис.).
В богучанской популяции лиственницы сибирской данный локус также является мономорфным, а в популяциях лиственницы Гмелина из Эвенкии, Забайкалья и Хабаровского края он обнаруживает изменчивость (Потенко, Разумов, 1996; Ларионова, Яхнева, 2003; Яхнева, 2004).
Супероксиддисмутаза (SOD). При окрашивании гелей на SOD выявляются две зоны активности, каждая из которых кодируется отдельным локусом. Локус Sod-1, ответственный за проявление «быстрой» зоны, был инвариантным во всех проанализированных популяциях. Исключением стала лишь популяция лиственницы сибирской из Ирбея, где у локуса Sod-1 был выявлен аллель Sod-161 с частотой менее 2% (рис.). Локус Sod-2 не был включен в анализ из-за слабого и нестабильного окрашивания.

Таблица 3 – Сегрегация аллозимов среди эндоспермов семян гетерозиготных деревьев


Генотипы

Число деревьев

Соотношение аллельных вариантов

Критерий ?2

Mdh-1100/93
Mdh-2100/112
Mdh-2100/88
Mdh-2112/88
Mdh-3100/130
Mdh-3100/113
Mdh-3100/68
Mdh-368/52
Mdh-3100/52
Mdh-368/24
Mdh-3100/24
Mdh-4100/200
6Pgd-1100/117
6Pgd-1100/null
6Pgd-2100/116
6Pgd-2100/85
6Pgd-2116/85
Got-1100/107
Got-2100/111
Got-3100/46
Lap-2100/98
Lap-2100/null
Idh100/79
Pgi-2100/92
Pgi-2100/56
Pgm-1100/107
Pgm-1100/90
Pgm-1107/90
Pgm-2100/120
Fdh100/86
Fdh100/78
Skdh-2100/76

2
14
1
1
1
9
30
3
14
8
14
2
4
1
25
18
7
36
31
21
1
1
3
1
15
21
7
3
7
1
1
15

3:8
41:45
2:4
3:3
2:4
27:25
118:89
11:6
43:34
24:21
40:38
3:8
6:17
4:2
68:69
52:44
18:22
117:87
68:102
62:58
5:1
3:3
10:7
3:3
41:47
58:62
19:17
9:8
17:23
3:3
4:2
62:24

2,273
0,186
0,666
0,000
0,666
0,077
4,063
1,470
1,052
0,200
0,051
2,273
5,261
0,666
0,007
0,666
0,400
4,412
6,800
0,133
2,666
0,000
0,529
0,000
0,409
0,133
0,111
0,059
0,900
0,000
0,666
16,790


Один мономорфный локус SOD выявлен у лиственниц западной (Fins, Seeb, 1986) и Сукачева (Тимерьянов и др., 1994). В работе, посвященной лиственнице европейской,описываются два мономорфных локуса супероксиддисмутазы и упоминаются два редких аллеля в локусе Sod-2 (Mejnartowicz, Bergmann, 1975). Один локус SOD, контролируемый двумя аллелями, обнаружен у лиственниц сибирской (Шурхал и др., 1989) и американской(Cheliak, Pitel, 1985).
Анализы сегрегации выявленных аллельных вариантов ферментов среди эндоспермов семян гетерозиготных деревьев подтверждают их моногенное наследование. Из представленных в таблице 3 данных по сегрегации, суммированных для каждого типа гетерозигот, видно, что ни у одного из идентифицированных полиморфных локусов не наблюдалось достоверного отклонения от ожидаемого для вариантов, кодируемых аллелями одного локуса, соотношения 1:1. Значение критерия соответствия хи-квадрат (?2) варьировало от 0 до 16.79

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены данные, свидетельствующие о генетической природе электрофоретического разнообразия 13 ферментных систем лиственницы сибирской и лиственницы Каяндера.
Установлено, что генетический контроль выявленных аллозимов осуществляется 22 ген-ферментными локусами, пять из которых (Lap-1, Pgi-1, Gdh, Pepcaи G-6pd) являются мономорфными, а остальные (Mdh-1, Mdh-2, Mdh-3, Mdh-4, 6-Pgd-1, 6-Pgd-2, Got-1, Got-2, Got-3, Lap-2, Idh, Pgi-2, Pgm-1, Pgm-2, Fdh, Skdh-2 и Sod-1) обнаруживают изменчивость хотя бы в одной из изученных популяций. Идентифицированные локусы продуцируют 50 аллозимных варианта ферментов.
Девять локусов: Mdh-1, Mdh-4, Got-1, Got-2, Got-3, Idh, Pgm-2, Skdh-2 и Sod-1являются диаллельными, то есть представлены в популяциях двумя аллелями. Семь локусов: Mdh-2, 6-Pgd-1, 6-Pgd-2, Lap-2, Pgi-2, Pgm-1 и Fdhимеют по 3 аллеля. В локусеMdh-3 выявлено 6 аллелей. В локусах 6-Pgd-1 и Lap-2 обнаружены аллели, не имеющие фенотипического выражения, так называемые нуль-аллели.
При изучении генетического контроля указанных ферментов не было выявлено существенных различий между исследованными видами лиственницы по числу идентифицированных ген-ферментных локусов. Различия наблюдались лишь по уровню полиморфизма и составу аллелей ряда одноименных локусов.
Обнаруженные в процессе электрофореза аллозимные варианты ферментов наследуются как моногенные признаки и могут быть использованы в популяционно-генетических исследованиях этих видов лиственницы в качестве биохимических маркеров структурных генов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Айала, Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику / Ф. Айала. – М.: Мир, 1984. – 230 с.
  2. Алтухов, Ю.П.Аллозимный полиморфизм в природной популяции ели европейской (Picea abies (L.) Karst.) Сообщение I. Системы полиморфизма и механизмы их генного контроля / Ю.П. Алтухов, и др.// Генетика. – 1986. - Т. 22, № 8. – С. 2135-2151.
  3. Белоконь, М.М. Аллозимный полиморфизм европейской кедровой сосны (Pinuscembra L.) в горных популяциях Альп и Восточных Карпат / М.М. Белоконь, и др. // Генетика. – 2005. – Т. 41, № 11. – С. 1538-1551.
  4. Гончаренко, Г.Г. К вопросу о генетической изменчивости и дифференциации лиственницы курильской (Larixkurilensis Mayr) и лиственницы японской (Larixkaempferi Sarg.) / Г.Г. Гончаренко, А.Е. Силин // ДАН. - 1997. - Т. 354, № 6. - С. 835-838.
  5. Корочкин, Л.И.Генетика изоферментов/ Л.И. Корочкин, и др.. - М.: Наука, 1977. - 275 с.
  6. Крутовский, К.В.Аллозимный полиморфизм в природной популяции ели европейской (Picea abies(L.) Karst.) Сообщение II. Частота редких аллелей и мутаций denovo / К.В. Крутовский, и др. // Генетика. – 1986. - Т. 22, № 9. – С. 2310-2316.
  7. Крутовский, К.В. Генетическая изменчивость сибирской кедровой сосны Pinussibirica Du Tour. Сообщение I. Механизмы генного контроля изоферментных систем / К.В. Крутовский, Д.В. Политов, Ю.П. Алтухов // Генетика. – 1987. - Т. 23, № 12. - С. 2216-2228.
  8. Крутовский, К.В. Генетическая изменчивость сибирской кедровой сосны P. sibirica. Сообщение IV. Генетическое разнообразие и степень генетической дифференциации между популяциями / К.В. Крутовский, и др. // Генетика. - 1989. - Т. 25, № 11. - С. 2009-2032.
  9. Ларионова, А.Я. Генетическая изменчивость лиственницы сибирской в Нижнем Приангарье / А.Я. Ларионова, Н.В. Яхнева, Н.А. Кузьмина // Лесоведение. - 2003. - № 4. - С. 17-22.
  10. Ларионова, А.Я. Генетическая изменчивость лиственницы сибирской из Южного Забайкалья / А.Я. Ларионова // Флора, растительность и растительные ресурсы Забайкалья: Тезисы докладов. - Чита. 1997. - С. 100-101.
  11. Ларионова, А.Я. Генетический полиморфизм и внутривидовая дифференциация лиственницы сибирской / А.Я. Ларионова// Десятый конгресс дендрологов. Современное состояние общего исследования естественной дендрофлоры с особым учётом сохранения её генофонда. – София, 1988 б. - С. 239-244.
  12. Ларионова, А.Я. Генетический полиморфизм и внутривидовая изменчивость лиственницы Сукачева / А.Я. Ларионова// Развитие генетики и селекции в лесохозяйственном производстве: Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания. – Москва, 1988 а. - С. 31-33.
  13. Ларионова, А.Я. Наследование аллозимных вариантов у лиственницы Гмелина / А.Я. Ларионова, Н.В.Яхнева // Хвойные бореальной зоны. – 2003. – Вып. 1. - С 60-66.
  14. Потенко, В.В. Генетическая изменчивость и популяционная структура лиственницы даурской на территории Хабаровского края ./ В.В. Потенко, П.Н. Разумов // Лесоведение. - 1996. - № 5. - С. 11-18.
  15. Потенко, В.В.Изменчивость и сцепление изоферментных локусов у ели восточной Piceaorientalis (L.) Link./ В.В. Потенко, В.Г. Кривко // Генетика. - 1993. - Т. 29, № 4. - С. 632-637.
  16. Семериков, В.Л. Изучение генетической изменчивости лиственницы сибирской (Larixsibirica Ldb.) по изоферментным локусам / В.Л. Семериков, А.В. Матвеев // Генетика. – 1995. - Т.31, № 8. - С. 1107-1113.
  17. Тимерьянов, А.Ш. Генетическая изменчивость лиственницы Сукачева (Larixsukaczewii Dyl.) на Южном Урале. II Уровни изоферментной изменчивости в природных популяциях / А.Ш. Тимерьянов, Н.В. Старова, Р.М. Бахтиярова // Генетика. - 1996. - Т. 32, № 2. - С. 267-271.
  18. Тимерьянов, А.Ш. Генетическая изменчивость лиственницы Сукачева на Южном Урале. I Механизм генного контроля изоферментных систем / А.Ш. Тимерьянов, З.Х. Шигапов, Ю.А. Янбаев // Генетика. - 1994. - Т. 30, № 9. - С. 1243-1247.
  19. Шигапов, З.Х. Генетическая структура уральских популяций лиственницы Сукачева / З.Х. Шигапов, и др. // Генетика. - 1998. - Т. 34, № 1. - С. 65-74.
  20. Шурхал, А.В. Аллозимный полиморфизм лиственницы сибирской (Larixsibirica Ledeb.) / А.В. Шурхал, и др.// Генетика. - 1989. - Т. 25, № 10. - С. 1899-1901.
  21. Янбаев, Ю.А. Дифференциация популяций ели сибирской (Piceaobovata Ledeb.) на Южном Урале /     Ю.А. Янбаев, и др.// Генетика. – 1997. - Т. 33, № 9. - С. 1244-1249.
  22. Яхнева, Н.В. Генетико-таксономический анализ популяций лиственницы Гмелина (Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.): дис. … к-та биол. наук: 03.00.05. / Н.В. Яхнева - Красноярск, 2004. – 157 с.
  23. Adams, W.T. Genetics of allozyme variants in Loblolly Pine / W.T. Adams, R.I. Joly // Heredity. - 1980. - Vol. 71. - P. 33-40.
  24. Brewer, G.J. Introduction to isozyme techniques / G.J. Brewer- N.Y.-L.: Academ. press., 1970. - 186 p.
    Cheliak, W.L. Inheritance and linkage of allozymes in Larix laricina / W.L. Cheliak, J.A. Pitel // Silvae Genet. - 1985. - Bd. 34. - S. 142-147.
  25. Fins, L. Genetic variation in allozymes of western larch. / L. Fins, L.W. Seeb // Can. J. Forest. - 1986. -Vol. 16. - P. 1013-1018.
  26. Guries, R.P. Inheritance of some polymorphic isoenzymes in pitch pine (Pinus rigida Mill.) / R.P. Guries, F.T. Ledig // Heredity. – 1978. - Vol. 40. - P. 27-32.
  27. Hussendorfer, E. Inheritance and linkage of isozyme variants of silver fir (Abies alba Mill.) / E. Hussendorfer, M. Konnert, F. Bergmann // Forest Genetics. – 1995. – Vol. 2. – P. 29-40.
  28. Knowles, P. Significant levels of self-fertilization in natural populations of tamarack / P. Knowles, et al. // Can. J. Bot. - 1987. - Vol. 65, N 6. - P. 1087-1091.
  29. Lewandowski, A. Genetic structure and the mating system in an old stand of polish larch / A. Lewandowski, J. Berczyk, L. Mejnartowicz // Silvae Genet. - 1991. -Bd. 40. - S. 75-79.
  30. Lewandowskii, A. Inheritance of allozymes in Larix decidua Mill. / A. Lewandowskii, L. Mejnartowicz // Silvae Genet. - 1990. - Bd. 39. - H. 5 - 6. - S. 184-188.
  31. Loukas, M. Isozyme variation and heterozygosity in Pinus halepensis L. / M. Loukas, Y. Vergini, G.B. Krimbas // Biochem. Genet. - 1983. - Vol. 21, N 5 - 6. - P. 497-510.
  32. Manchenko, G.P. Handbook of detection of enzymes on electrophoretic gels / G.P. Manchenko. - CRC Press, Ins. 1994. - 574 p.
  33. Mejnartowicz, L. Genetic studies on european larch (Larix decidua Mill.) employing isoenzyme polymorphisms / L. Mejnartowicz, F. Bergmann // Genetica polonica - 1975. – V. 16. - N 1. – P. 29-35.
  34. Ridgway, G.J. Polymorphism in the Esterases of Atlantic Harring / G.J. Ridgway, S.W. Sherburne, R.D. Lewis // Trans. Am. Fish. Soc. - 1970. - Vol. 99. - P. 147-151.
  35. Semerikov, V.L. Intra- and interspecific allozyme variability in Eurasian Larix Mill. species / V.L. Semerikov, L.F. Semerikov, M. Lascoux // Heredity. - 1999. – Vol. 82. - P. 193-204.
  36. Shaw, C.R. Starch gel electrophoresis of enzymes – a compilation of recipes / C.R. Shaw, R. Prasad // Biochem. Genet. – 1970. - Vol. 4. - P. 297-320.
  37. Vallejos, C.E. Enzyme activity staining / C.E. Vallejos. // Isozymes in plant genetics and breeding. Pt.A / Eds. Tanksley S.D., Orton T.J. Amsterdam: Elsevier Sci. Publ. 1983. - P. 469-516.
  38. Yeh, F.C.H. Enzyme variation in natural populations of Sitka spruce (Picea sitchensis). I Genetic variation patterns among trees from 10 IUFRO provenances / F.C.H. Yeh, Y.A. El-Kassaby// Can. J. For. Res. - 1980. - Vol. 10, N 5. - P. 415-422.
  39. Ying, L. Inheritance and linkage relationships of some isozymes of Larix laricina in New Brunswick, Canada / L. Ying, E.K. Morgenstern // Silvae Genet. - 1990. - Bd. 39. - H. 5 - 6. - S. 245-251.
  40. Ying, L. The population structure of Larix laricina in New Brunswick. Canada / L. Ying, E.K. Morgenstern // Silvae Genet. - 1991. - Bd. 40, H. 5. - S. 180-184

 

Hosted by uCoz
Hosted by uCoz