Род Populus L. на протяжении многих лет остаётся одним из наиболее проблемных с точки зрения таксономических отношений. Очень распространено выделение внутри данного рода нескольких секций: Turanga Bge., Leucoides Spach., Aigeiros Daby, Tacamahaca Spach., Populus (син. Leuce Daby). Бальзамические тополя (секция Tacamahaca Spach.) произрастают достаточно широко в лесах Северной Америки и Восточной Азии (в том числе и российского Дальнего Востока). Некоторые виды Tacamahaca Spach. (Populus suaveolens Fisсh., Populus laurifolia Ledeb. и др.) часто используются в селекции. Таксономические отношения между отдельными видами бальзамических тополей многократно пересматривались. По мнению Скворцова и Беляниной, описные ранее дальневосточные виды Populus suaveolens Fisсh., Populus koreana Rehd., Populus komarovii Ja. Vassil. ex Worosch., Populus maximowiczii A. Henry Populus ussuriensis Kom. и Populus baikalensis Kom. cледует считать одним видом – Populus suaveolens Fisсh. [2]. К сходным выводам склоняются и другие исследователи [4, 7]. Однако ранее Ворошилов предложил внутри Populus suaveolens Fish. выделять subsp. maximowiczii (A. Henry) Tatew. (N. maximowiczii A. Henry, P. suaveolens var. latiolia Gombocz, P. ussuriensis Kom., Populus komarovii Ja. Vassil. ex Worosch.). Кроме этого он выделял в качестве самостоятельных видов Populus koreana Rehd. и Populus amurensis Kom. [3]. Нужно отметить, что эти и многие другие таксономические предложения выдвигались на основании морфологических признаков, которые достаточно вариабельны даже в рамках одного дерева.
Представители рода Populus L. в настоящее время активно изучаются с молекулярно-генетической точки зрения, прежде всего, предпринимаются попытки установления их филогенетических отношений с помощью ДНК-штрихкодирования [6]. Однако имеющиеся на данный момент результаты не позволяют однозначно разрешить проблему вида Populus suaveolens Fisсh.
Среди множества локусов, используемых для установления таксономических взаимоотношений, весьма перспективными являются нетранскрибируемые спейсеры (NTS) 5S рДНК. Кластеры 5S рДНК устроены достаточно просто: консервативные кодирующие 120-нуклеотидные участки разделены нетранскрибируемыми спейсерами, которые часто являются видоспецифичными. К изучению NTS 5S рДНК прибегали при видовой характеристике в таких таксонах, как Brassicaceae, Pinaceae, Poaceae, Solanaceae, и др. У некоторых представителей рода Populus L. также проводилось изучение NTS 5S рДНК [8, 10] и отмечался полиморфизм как по длине NTS среди видов, так и по нуклеотидному составу. Из видов бальзамических тополей, рассматриваемых в вышеупомянутой статье Скворцова и Беляниной [2], были изучены NTS 5S рДНК только у Populus maximowiczii A. Henry [10].
В связи с этим целью настоящей работы явилось изучение NTS 5S рДНК у видов Populus suaveolens Fish., Populus koreana Rehd., Populus komarovii Ja. Vassil. ex Worosch. и некоторых других. На основании полученных результатов предлагается пересмотреть некоторые ранее опубликованные выводы относительно таксономических взаимоотношений между представителями данной группы бальзамических тополей.
Материалы и методы исследования
Материал видов Populus suaveolens Fisсh., Populus koreana Rehd., Populus komarovii Ja. Vassil. ex Worosch., Populus maximowiczii A. Henry и Populus laurifolia Ledeb. (молодые листья) был предоставлен отделом дендрологии ГБС РАН им. Н.В. Цицина.
Для амплификации NTS 5S рДНК использовались праймеры 5S1/5S2 [5]. Программа проведения ПЦР была модифицирована: 94 °С – 5 мин; 30 циклов: 94 °С – 20 с, 60 °С – 20 с, 72 °С – 20 с.; 72 °С – 10 мин. Разделение продуктов ПЦР проводилось в 1,5 % агарозном геле при 5 В/см. Детекция результатов и фотографирование осуществлялось с помощью системы гель-документирования Gel Doc™ XR System (Bio-Rad, США).
Результаты исследования и их обсуждение
Нетраскрибируемые спейсеры 5S рДНК были амплифицированы у пяти видов тополей секции Tacamahaca Spach. (Populus suaveolens Fisсh., Populus koreana Rehd., Populus komarovii Ja. Vassil. ex Worosch., Populus maximowiczii A. Henry и Populus laurifolia Ledeb.) (рисунок). Анализ электрофоретического разделения продуктов ПЦР выявил, что у трёх видов (Populus suaveolens Fisсh., Populus koreana Rehd. и Populus komarovii Ja. Vassil. ex Worosch.) амплифицируется один фрагмент длиной 517 п.о. Этот фрагмент присутствовал также в паттернах Populus maximowiczii A. Henry и Populus laurifolia Ledeb. Однако у Populus maximowiczii A. Henry кроме данного фрагмента амплифицировался ещё один фрагмент длиной 555 п.о. Паттерн Populus laurifolia Ledeb. состоял из фрагмента длинной 517 п.о. и второго фрагмента длиной 495 п.о. Поскольку система праймеров 5S1/5S2 [5] подразумевает амплификацию фрагментов на 99 п.о. больше NTS, то длина NTS у Populus suaveolens Fisсh., Populus koreana Rehd. и Populus komarovii Ja. Vassil. ex Worosch. равна 416 п.о., у Populus maximowiczii A. Henry – 416 п.о. и 456 п.о., у Populus laurifolia Ledeb. – 416 п.о. и 396 п.о. В общем, NTS у изучаемой группы бальзамических тополей сходны по длине с описанными ранее NTS других представителей Populus L. [10].
Результаты амплификации NTS 5S рДНК у пяти видов тополей секции Tacamahaca Spach. 1 – Populus suaveolens Fisсh., 2 – Populus maximowiczii A. Henry, 3 – Populus koreana Rehd., 4 – Populus laurifolia Ledeb., 5 – Populus komarovii Ja. Vassil. ex Worosch
Факт совпадения NTS у видов Populus suaveolens Fisсh., Populus koreana Rehd. и Populus komarovii Ja. Vassil. ex Worosch. косвенно подтверждает мнение, высказанное Скворцовым и Беляниной [2], о том, что все эти тополя стоит относить к одному виду – Populus suaveolens Fisсh. Также это позволяет согласиться со Скворцовым и Беляниной, что выделение Populus koreana Rehd. в качестве самостоятельного вида, предложенное Ворошиловым [3], скорее всего не верно. Однако отличие по количеству фрагментов в паттернах NTS между Populus suaveolens Fisсh. и Populus maximowiczii A. Henry явно ставит под сомнение справедливость объединения этих двух тополей в один вид, как предлагают Скворцов и Белянина [2]. В то же время различия между Populus suaveolens Fisсh. и Populus laurifolia Ledeb., показанные Скворцовым и Беляниной [2] на основании морфологических признаков, полностью подтверждаются и данными о паттернах NTS.
Наличие двух фрагментов в паттернах NTS у Populus maximowiczii A. Henry и Populus laurifolia Ledeb. косвенно свидетельствует ещё и о том, что это виды гибридогенного происхождения. К выводам подобного рода пришли авторы, изучавшие NTS у Vitis vinifera L. [5], Salix × fragilis ‘bullata’ [1], гибридов Salmo salar L. × Salmo trutta L. [9] и др. Кроме того, поскольку в паттернах Populus maximowiczii A. Henry и Populus laurifolia Ledeb. присутствуют фрагменты размером 517 п.о., соответствующие NTS Populus suaveolens Fisсh., то можно предположить, этот вид является для них одним из родительских.
Библиографическая ссылка
Александров О.С., Карлов Г.И., Сорокин А.Н., Евтухов А.В. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НЕТРАНСКРИБИРУЕМЫХ СПЕЙСЕРОВ 5S РДНК У НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ТОПОЛЕЙ СЕКЦИИ Tacamachaca Spach // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 12-6. – С. 1084-1086;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=8088 (дата обращения: 17.08.2024).