ПОПУЛЯЦИОННЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ TARAXACUM OFFICIONALE

POPULATION POLYMORPHISM OF TARAXACUM OFFICIONALE

Aminat Soltamuradova

master's student, Department of Cell Biology, Morphology and Microbiology, Chechen State University named after A.A. Kadyrov,

Russia, Grozny

Maret Mezieva

master's student, Department of Cell Biology, Morphology and Microbiology,  Chechen State University named after A.A. Kadyrov,

Russia, Grozny

Ramzan Bersanukaev

master's student, Department of Cell Biology, Morphology and Microbiology, Chechen State University named after A.A. Kadyrov,

Russia, Grozny

АННОТАЦИЯ

Молекулярные маркеры используются в науке о растениях для определения генетического статуса популяций и установления внутрипопуляционных взаимоотношений видов флоры.  Изучен генетический профиль Taraxacum officionale с использованием SSR-праймеров для определения генетического разнообразия и генетических отношений между популяциями T. officionale различных природных зон территории Чеченской Республики. С увеличением высоты над уровнем моря происходит снижение частоты полиморфных вариантов, то есть снижается генетическое разнообразие природных популяций, что говорит о высокой степени генетической дивергенции популяций одуванчика лекарственного, произрастающего на территории ЧР.

ABSTRACT

Molecular markers are used in plant science to determine the genetic makeup of populations and to study intrapopulation groups of flora species. The genetic profile of Taraxacum officionale was studied using SSR markers to determine the genetic diversity and genetic relationships between populations of T. officionale of various deviations in the territory of the Chechen Republic. With altitude, there is a decrease in the frequency of polymorphic variants, that is, a decrease in the genetic diversity of populations, which indicates a high degree of genetic divergence of dandelion populations growing in the Chechen Republic.

Ключевые слова: одуванчик лекарственный, полпуляционный полиморфизм, генетические маркеры, праймеры TKS.

Keywords: dandelion officinalis, population polymorphism, genetic markers, TCS primers.

Для представителей рода Taraxacum, популярность которых во всех странах объясняется прежде всего характерным для него фармакологическим профилем, характерно генетическое разнообразие [2, 4]. Вместе с тем генетический профиль Taraxacum officionale Северного Кавказа практически не изучен, тогда как биологические свойства, в том числе и представляющие фармакологическую ценность, в основном зависят от уровня генетической изменчивости, присутствующей в популяции, а степень генетического разнообразия в популяции в значительной степени определяет скорость генетического прогресса [6, 7]. Идеальным инструментом для изучения генетической изменчивости являются микросателлитные локусы или простые последовательные повторы (SSR) поскольку они позволяют упростить получение точных полиморфных данных благодаря кодоминированию, высокому полиморфизму, легкости обнаружения, полногеномного охвата и высокой информативности. Исходя из вышесказанного, нами изучен уровень генетического полиморфизма различных популяций Taraxacum officionale Wigg. S. L. Чеченской Республики (ЧР) с использованием маркеров SSR.

Для экстракции ДНК для молекулярно-генетического анализа использовались листья одуванчика лекарственного (Taraxacum officionale Wigg. S. L.), собранного на разной высоте над уровнем моря (от 120 до 2010 м) в десяти точках Чеченской Республики (ЧР), по 2 образца с каждой точки (табл. 1). Было получено 20 аликвот ДНК из 20 растений одуванчика лекарственного.

Таблица 1.

Географическое расположение

Генотипирование. Генотипирование простых микросателлитов провели с использованием праймеров TKS, опубликованных в открытой сети [1, 2].

Для выделения ДНК использовали набор для выделения ДНК Qiagen DNeasy Plant (Германия), экстрагировали ДНК согласно рекомендациям производителя.  Оценку полученных результатов проводили с использованием горизонтального электрофореза (2%-й агарозный гель, бромистый этидий) в электрофорезной камере (Россия). С помощью трансилюминатора (Франция) визуализировали ампликоны, которые формировали полосы определенной длины в агарозном геле.

Методическим приемом оценки генетических различий изучаемых популяций одуванчика лекарственного на основе полученных данных с использованием SSR-праймеров является коэффициент сходства Жаккара (Jaccard). Наличие полосы обозначали через – 1, отсутствие полосы - 0.

Результаты. Для получения фингерпринтинга одуванчиков были выбраны 12 праймеров, которые показали четкие профили в ряде исследований [2]. В изученных образцах длина ампликонов ПЦР варьировала от 110 до 1200 п.н. Частота локусов определялась от 2 до 16 на пару праймеров (в среднем 9 локусов) (табл. 2). Одуванчики разных популяций выявили разное количество полос при электрофорезе: для TKS - 0085 было получено 16 полос, для праймеров TKS - 0025, TKS – 0107, TKS -  0112 - 2, 6 и 8, соответственно

Полиморфность популяций одуванчика лекарственного характеризовалась широкой вариабельностью от 0% до 93,7%.

Таблица 2.

Генетический полиморфизм Taraxacum officionale Wigg. S. L.

В целом, для исследованных популяций одуванчика лекарственного отмечается достаточно низкий уровень полиморфизма

Таблица 4.

Доля полиморфизма локусов всех образцов Taraxacum officionale Wigg. S. L.

Наиболее низким уровнем полиморфизма характеризовался Taraxacum officionale из высокогорной популяции (2000-2200 н.у.м) (табл.4).

Рисунок 1. Профили SSR (A - TKS-0003; Б - TKS-0025) для 8 образцов T. officinale (470 м н.у.м.)

Кроме того, предположительно один из образцов под номером №1 (рис.1) принадлежал другому виду Taraxacum, так как он имел отличный от других образцов отпечаток по 11 парам праймеров. Такие значительные различия между растениями можно объяснить только тем, что мы имеем дело с представителем другого вида, морфологически сходного с одуванчиком лекарственным (рис. 1). Данный случай показывает, что использование генетических маркеров является дополнительным инструментом для подтверждения или исключения принадлежности к тому или иному виду.

Таким образом, при сравнении с литературными данными [3, 5], для изученных популяций, начиная с полупустынно-степной зоны (120 м н.у.м.) до высокогорья (2020 м н.у.м.), отмечается низкий уровень полиморфизма. Низкий уровень полиморфизма говорит о высокой степени генетической дивергенции популяций одуванчика лекарственного, произрастающего на территории ЧР. Тем не менее, исследование внутрипопуляционных и межпопуляционных связей Taraxacum officionale Wigg в различных популяциях на территории ЧР с использованием вариабельности микросателлитов (SSR) не дает полной картины о генетическом разнообразии изучаемых популяций и необходимы дальнейшие исследования с применением других маркеров.

Список литературы:

1. Джамбетова П.М., Бисултанова З.И., Дреева Ф.Р., Реутова Н.В., Ацаева М.М. Сравнительный анализ полиморфизма микросаттелитных локусов природных популяций Taraxacum officionale Северного Кавказа. Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2022. № 8. С. 19-27
2. Кулуев Б.Р. Молекулярно-генетическое исследование одуванчика осеннего (Taraxacum hybernum Steven) с использованием SSR-, RAPD- и ISSR-маркеров /Б.Р.Кулуев, А.В.Фатерыга, А.Р.Кулуев, Е.В.Михайлова, А.В.Чемерис //Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2018. - №22(1). - С.102-107
3. Нигматуллина Н.В.  Молекулярные маркеры, применяемые для определения генетического разнообразия и видоидентификации дикорастущих растений. /Нигматуллина Н.В., Кулуев А.Р., Кулуев Б.Р.  //Биомика. - 2018. -  № 10 (3). - С. 290-318
4. Ahn Y.H. Analysis of genetic relationship among native Taraxacum and naturalized Taraxacum species using RAPD. / Ahn Y.H., Park D.S., Chung K.H. //Environment Ecol. 2003. - №17(2).  - Р. Р. 169-176.
5. Isshiki S.  ISSR variations in eggplant (Solanum melongena L.) and related Solanum species. /Isshiki S, Nakamura I, Ureshino K, Mizanur Md, Khan R. //Scientia Horticulturae. 2008.  - №117.  - Р. 186-190.
6. Jung-Yoon Y Genetic Diversity Assessment and Phylogenetic Analysis of Peanut (Arachis hypogaea L.) in RDA Genebank Collection using SSRs. /Jung-Yoon Y, Lee G, Lee J-R, Myung-Chul Kang, Man-Jung Baek, Hyung-Jin Kim, Chung-Kon. //Korean Journal of Plant Resources. 2011. - №24. – Р.223-234
7. McAssey E.V Population genetics of the rubber producing Russian dandelion (Taraxacum kok-saghyz).  /McAssey E.V., Gudger E.G., Zuellig M.P., Burke J.M. //PLoS ONE. 2016. - №11(1). - Р. 146-147.