Genetic evaluation of Juniperus Communis var. oblonga (Cupressaceae) in Caucasus Regions of Russia based on nSSR Markers

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Ten populations of Caucasian juniper J. communis var. oblonga were analyzed using seven microsatellite nSSR loci to draw conclusions about migration routes and genetic relationships with populations in the northern part of their range. These new data were combined with data previously obtained from the main Eurasian range. The results of nSSR analysis confirm the data on the cpDNA structure of J. communis var. oblonga about the existence of a deep divergence between the populations of the eastern part of the Greater Caucasus and the populations of the main range, which is likely due to the long-term isolation of juniper in this part of the Caucasus. At the same time, the results indicate the existence of a juniper gene flow from the main range towards the Western Caucasus, which was more intense with seeds. The migration routes of birds established during interglacial periods contributed to the dispersal of seeds over long distances and contacts of juniper from the main part of its range with juniper in the western part of the Caucasus, which was reflected in the structure of nuclear DNA.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

E. Hantemirova

Institute of Plant and Animal Ecology, Ural Division of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: hantemirova@ipae.uran.ru
Ресей, Ekaterinburg, 620144

Әдебиет тізімі

  1. Petit R.J., Aguinagalde I., de Beaulieu J.L. et al. Glacial refugia: Hotspots but not melting pots of genetic diversity // Science. 2003. V. 300. P. 1563–1565. doi: 10.1126/science.1083264
  2. Tribsch A., Stuessy T. Evolution and phylogeography of arctic and alpine plants in Europe: Introduction // Taxon. 2003. V. 52. P. 415–416. doi: 10.2307/3647443
  3. Tarasov P.E., Volkova V.S., Webb T. et al. Last glacial maximum biomes reconstructed from pollen and plant macrofossil data from northern Eurasia // J. Biogeogr. 2000. V. 27. P. 609–620. doi: 10.1046/j.1365-2699.2000.00429.x
  4. Maliouchenko O., Palme A.E., Buonamici A. et al. Comparative phylogeography of two European birch species, Betula pendula and B. pubescens, with high level of haplotype sharing // J. Biogeogr. 2007. V. 34. P. 1601–1610. doi: 10.1111/j.1365-2699.2007.01729.x
  5. Palme A.E., Su Q., Rautenberg A. et al. Postglacial recolonization and cpDNA variation of silver birch, Betula pendula // Mol. Ecol. 2003. V. 12. P. 201–212.
  6. Semerikov V.L., Semerikova S.A., Polezhaeva M.A. et al. Southern montane populations did not contribute to the recolonization of West Siberian Plain by Siberian larch (Larix sibirica): A range-wide analysis of cytoplasmic markers // Mol. Ecol. 2013. V. 22. P. 4958–4971.
  7. Polezhaeva M.A., Lascoux M., Semerikov V.L. Cytoplasmic DNA variation and biogeography of Larix Mill. in Northeast Asia // Mol. Ecol. 2010. V. 19. P. 1239–1252.
  8. Prost S., Guralnick R.P., Waltari E. et al. Losing ground: Past history and future fate of Arctic small mammals in a changing climate // Glob. Change Biol. 2013. V. 19. P. 1854–1864.
  9. Bruxaux J., Zhao W., Hall D. et al. Scots pine – panmixia and the elusive signal of genetic adaptation // New Phytol. 2024. В печати. https://doi.org/10.1111/nph.19563
  10. Mao K., Hao G., Liu J. et al. Diversification and biogeography of Juniperus (Cupressaceae): Variable diversification rates and multiple intercontinental dispersals // New Phytol. 2010. V. 188. P. 254–272.
  11. Hantemirova E.V., Heinze B., Knyazeva S.G. et al. A new Eurasian phylogeographical paradigm? Limited contribution of southern populations of the recolonization of high latitude populations in Juniperus communis L. (Cupressaceae) // J. Biogeogr. 2017. V. 44. I. 2. P. 271–282. doi: 10.1111/jbi. 12867.
  12. Willis K.J., Van Andel T.H. Trees or not trees? The environments of central and eastern Europe during the Last Glaciation // Quaternary Sci. Rev. 2004. V. 23. P. 2269–2287.
  13. Князева С.Г., Хантемирова Е.В. Cравнительный анализ генетической и морфолого-анатомической изменчивости можжевельника обыкновенного (Juniperus communis L.) // Генетика. 2020. Т. 56. № 1. С. 55–66.
  14. Галушко А.И. Флора Северного Кавказа. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. ун-та, 1978. 318 с.
  15. Джанаева В.М. Определитель семейства можжевеловых. Фрунзе: Илим, 1969. 93 с.
  16. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб: Мир и семья, 1995. 990 с.
  17. Имханицкая Н.Н. Критическая заметка о кавказских видах секции Juniperus рода Juniperus L. (Cupressaceae) // Новости систематики высших растений. Л.: Наука, 1990. Т. 27. С. 5–16.
  18. Farjon A. World Checklist and Bibliography of Conifers. England: The Royal Bot. Gardens, 2001. 309 p.
  19. Adams R.P. Systematics of Juniperus section Juniperus based on leaf essential oils and RAPD DNA fingerprinting // Biochem. Syst. Ecol. 2000. V. 28. P. 515–528.
  20. Adams R.P., Demeke T. Systematic relationships in Juniperus based on random amplified polymorphic DNAs (RAPDs) // Taxon. 1993. V. 42. P. 553–572.
  21. Adams R.P., Hsieh C., Murata J., Pandey R.N. Systematics of Juniperus from eastern Asia based on Random Amplified Polymorphic DNAs (RAPDs) // Biochem. Syst. Ecol. 2002. V. 30. P. 231–241.
  22. Adams R.P., Pandey R.N. Analysis of Juniperus communis and its varieties based on DNA fingerprinting // Biochem. Syst. Ecol. 2003. V. 31. P. 1271–1278.
  23. Adams R.P., Murata J., Takahashi H., Schwarzbach A.E. Taxonomy and evolution of Juniperus communis: Insight from DNA sequencing and SNPs // Phytologia. 2011. V. 93. I. 2. P. 185–196.
  24. Хантемирова Е.В., Беркутенко А.Н., Семериков В.Л. Систематика и геногеография Juniperus communis L. по данным изоферментного анализа // Генетика. 2012. Т. 48. № 9. С. 1077–1084.
  25. Хантемирова Е.В., Бессонова В.А. Генетическое разнообразие можжевельника обыкновенного (Juniperus communis L.) в Евразии и на Аляске по данным анализа ядерных микросателлитов // Генетика. 2023. Т. 59. № 3. С. 316–326.
  26. Devey M.E., Bell J.S., Smith D.N. et al. A genetic linkage map for Pinus radiata based on RFLP, RAPD and microsatellite markers // Theor. Appl. Genet. 1996. V. 92. P. 673–679.
  27. Michalczyk I.M., Sebastiani I.F., Buonamici A. et al. Characterization of highly polymorphic nuclear microsatellite loci in Juniperus communis L. // Mol. Ecol. Notes. 2006. V. 6. P. 346–348. doi.org/10.1111/j.1471-8286.2005.01227.x
  28. Rumeu B., Sosa P.A., Nogales M., Gonzalez-Perez M.A. Development and characterization of 13 SSR markers for an endangered insular juniper (Juniperus cedrus Webb & Berth.) // Conserv. Genet. Resources. 2013. V. 5. P. 457–459. doi: 10.1007/ s12686-012-9827-y
  29. Pritchard J.K., Stephens M., Donnelly P. Inference of population structure using multilocus genotype data // Genetics. 2000. V. 155. P. 945–959. doi: 10.1093/genetics/155.2.945
  30. Nei M. Genetic distance between populations // Am. Nat. 1972. V. 106. P. 283–292. http://dx.doi.org/10.1086/282771
  31. Семериков Н.В., Петрова И.В. Демографическая история сосны обыкновенной в плейстоцене в Северной Евразии и Кавказском регионе на основе анализа ядерных микросателлитных локусов // Сиб. экол. журн. 2023. Т. 5. С. 573–590.
  32. Grigoryeva O., Krivonogov D., Balakirev A. et al. Phylogeography of the forest dormouse Dryomys nitedula (Gliridae, Rodentia) in Russian Plain and the Caucasus // Folia Zool. 2015. V. 64. № 4. P. 361–364.
  33. Semerikov N.V., Petrova I.V., Sannikov S.N. et al. Cytoplasmic DNA variation does not support a recent contribution of Pinus sylvestris L. from the Caucasus to the main range // Tree Genet. Genomes. 2020. V. 16. P. 59. https://doi.org/10.1007/s11295-020-01458-8
  34. Hampe A., Arroyo J., Jordano P., Petit R.J. Rangewide phylogeography of a bird-dispersed Eurasian shrub: Contrasting Mediterranean and temperate glacial refugia // Mol. Ecol. 2003. V. 12. P. 3415–3426.
  35. Ekhvaia J., Simeone M.K., Silakadze N., Abdaladze O. Morphological diversity and phylogeography of the Georgian durmast oak (Q. petraea subsp. iberica) and related Caucasian oak species in Georgia (South aucasus) // Tree Genet. Genomes. 2018. V. 14. P. 17.
  36. Petrova I.V., Sannikov S.N., Tembotova F.I. et al. Genogeography of Pinus sylvestris L. populations in the Greater Caucasus and Crimea // Russ. J. Ecol. 2017. V. 48. P. 524–531. https://doi.org/10.1134/s106741361706008x
  37. Roy M., Pozzi A.C., Gareil R. et al. Alder and the Golden Fleece: High diversity of Frankia and ectomycorrhizal fungi revealed from Alnus glutinosa subsp. barbata roots close to a Tertiary and glacial refugium // PeerJ. 2017. V. 18. https://doi.org/10.7717/peerj.3479
  38. Michev T.M., Profirov L.A., Karaivanov N.P., Michev B.T. Migration of soaring birds over Bulgaria // Acta Zool. Bulg. 2012. V. 64. I. 1. P. 33–41.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Genotype distribution and population ordination based on nSSR polymorphism in 35 populations of J. communis. (a) genotype distribution diagram according to clustering in STRUCTURE (K = 2 and K = 3); (b) estimate of the optimal number of clusters (K) based on delta K; (c) principal coordinate analysis (PCoA) of J. communis based on paired D values. Colors correspond to genetic clusters according to STRUCTURE (K = 3). Circle – J. communis var. saxatilis, square – var. communis, star – var. depressa, polygon – var. Population numbers correspond to Table 1.

Жүктеу (383KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Map of the study area with sampling locations in 12 populations of J. communis, genotype distribution, and population ordination based on nSSR polymorphism. (a) Map of J. communis population locations with cluster distribution diagrams in STRUCTURE (K = 3). Each population is marked with a circle divided into segments proportional to the number of its individuals belonging to a given cluster. Roman numerals denote groups identified using SAMOVA; (b) genotype distribution diagram according to clustering in STRUCTURE (K = 3); (c) principal coordinate analysis (PCoA) based on paired DST values. The colors of the circles correspond to genetic groups according to STRUCTURE (K = 3).

Жүктеу (823KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Bayesian tree based on J. communis cpDNA haplotypes with J. rigida as outgroup.

Жүктеу (141KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».