Дифференциация культурных видов картофеля на основе полиморфизма ядерных микросателлитных локусов и изменчивости морфологических признаков

Овчинникова, Анна Борисовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Дифференциация культурных видов картофеля на основе полиморфизма ядерных микросателлитных локусов и изменчивости морфологических признаков
ВАК РФ 03.02.07, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Дифференциация культурных видов картофеля на основе полиморфизма ядерных микросателлитных локусов и изменчивости морфологических признаков"

На правах рукописи

ОВЧИННИКОВА АННА БОРИСОВНА

ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ КУЛЬТУРНЫХ ВИДОВ КАРТОФЕЛЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИМОРФИЗМА ЯДЕРНЫХ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ И ИЗМЕНЧИВОСТИ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ

03.02.07.-Генетика 03.02.01.-Ботаника

005004083

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

-1 ДЕК 2011

Санкт - Петербург - 2011

005004083

Работа выполнена в отделе биотехнологии и в отделе агроботаники и сохранения in situ генетических ресурсов растений Государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства имени Н.И.Вавилова Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИР Россельсхозакадемии), Санкт-Петербург

Научные руководители: доктор биологических наук

Гавриленко Татьяна Андреевна

кандидат биологических наук Смекалова Тамара Николаевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Анисимова Ирина Николаевна

кандидат биологических наук Паутова Ирина Анатольевна

Ведущая организация: Санкт-Петербургский Государственный Университет

Зашита диссертации состоится «15» декабря 2011 г. в «16» часов н заседании диссертационного совета Д 006.041.01 по защите докторских кандидатских диссертаций при ГНУ Всероссийском научно-исследовательско институте растениеводства им. Н.И. Вавилова Российской академ: сельскохозяйственных наук, по адресу: 190000 Санкт-Петербург, ул. Болын-Морская, д. 44, тел. 314-78-36, 312-25-93; факс 571-87-28, E-mail v.gavrilova@vir.nw.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова.

Автореферат разослан «15» ноября 2011г.

Автореферат размещен на сайте http://www.vir.nw.ru и направлен в Министерств образования и науки РФ для размещения в сети интернет «1,4» ноября .20 И г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Картофель - группа клубнеобразующих видов рода Solanum L., секции Petota Dumort, подсекции Potatoe G. Don. В эту подсекцию, помимо многочисленных дикорастущих видов, входит группа культурных видов, которая характеризуется определенным набором морфологических и хозяйственно-ценных признаков. Разнообразие культурных видов представлено стародавними местными южно-американскими сортами четырех уровней плоидности - от диплоидного (2п=2х=24) до пентаплоидного (2п=5х=60). Коллекция культурных видов картофеля, сохраняемая в ВИРе, является старейшей и одной из крупнейших в мире, представлена более чем 3500 образцами растений и около 1000 листами гербария; эта коллекция имеет большое практическое значение для селекции (Камераз, 1937, 1940; Костина, 1976; Kiru et al., 2007) и является ценным материалом для исследований.

Актуальность данного исследования определяется, прежде всего, разногласиями в понимании структуры генетического разнообразия и таксономического состава данной группы. Разные систематики в группу культурных видов включали различное число видов, а именно: 3 (Dodds, 1962), 21 (Лехиович, 1971), 17 (Букасов, 1978), 7 (Haukes, 1990), 9 (Ochoa, 1990, 1999), 15 (Горбатенко, 2006) и 4 (Spooner et al., 2010). Различия в системах группы культурных видов картофеля связаны, прежде всего, с различиями в понимании объемов входящих в неё видов и с противоречивыми мнениями об их происхождении и генетических взаимосвязях. Эти разногласия существенно осложняют работу по сохранению и изучению генетического разнообразия культурного картофеля.

В последние годы для изучения генетической структуры группы культурных видов картофеля активно используются ДНК маркеры (Spooner et al. 2007; Ghislain et al., 2006; Rodriguez et al. 2010; Gavrilenko et al. 2010; Hoekstra et al. 2011). Результаты этих исследований предоставили новые данные о родстве культурных видов и дополнили представления о дифференциации этой группы, что способствует уточнению ее видового состава. Достоверность любых выводов возрастает при совпадении данных экспериментов различных групп исследователей, выполненных на образцах из разных коллекций. Между тем, структура генетического разнообразия местных южно-американских сортов картофеля из коллекции ВИР с использованием современных методов изучена недостаточно.

Цель работы заключалась в изучении разнообразия и дифференциации культурных видов картофеля, уточнении их генетических и таксономических взаимосвязей по данным о полиморфизме ядерных микросателлитных локусов и изменчивости морфологических признаков образцов, сохраняемых в коллекции ВИР.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Сформировать экспериментальную выборку образцов культурных видов картофеля из полевой коллекции ВИР и охарактеризовать их по таксономически значимым морфологическим признакам, числу хромосом и географической приуроченности.

2. Оценить полиморфизм ряда ядерных микросателлитных локусов (nSSR) с использованием сформированной выборки.

-43. Исследовать генетическое разнообразие и взаимосвязи культурных видов по данным о полиморфизме ядерных микросателлитных локусов у образцов выборки.

4. Изучить структуру фенотипического разнообразия выборки по комплексу морфологических признаков и оценить их таксономическую значимость для группы культурных видов, используя в качестве материала образцы полевой коллекции и гербарные образцы.

5. На основе полученных результатов и литературных данных провести таксономический анализ группы культурных видов картофеля подсекции Potatoe G. Don, секции Petota Dumort, рода Solanum L.

Научная новизна. Впервые проведен анализ генетического разнообразия и исследование генетической дифференциации местных южно-американских сортов картофеля из коллекции ВИР по данным SSR (Simple Sequence Repeats) анализа. Получены новые данные по распределению nSSR аллелей у групп образцов, относящихся к разным видам. Впервые проведено SSR генотипирование местных южно-американских сортов. Полученные в ходе настоящего исследования оригинальные данные дополнили современные представления о дифференциации группы культурных видов картофеля.

С использованием методов многомерной статистики впервые исследована структура фенотипического разнообразия местных сортов из коллекции ВИР. Выделен ряд признаков, имеющих таксономическое значение. В процессе работы над диссертацией проведена лектотипификация для 4 таксонов видового ранга: Solanum chaucha Juz. et Buk., Solanum curtilobum Juz. et Buk., Solanum mamilliferum Juz. et Buk., Solanum tenuifilamentum Juz. et Buk. и для 66 таксонов внутривидового ранга (подвиды, разновидности, формы) Solanum andigenum Juz. et Buk. и Solanum tuberosum L. Полученные результаты представлены на web-сайге аутентичных гербарных образцов культурных видов картофеля из коллекций Всероссийского научно - исследовательского института растениеводства им.Н.И.Вавилова РАСХН (WIR) и Ботанического института им.В.Л.Комарова РАН (LE), в создании которого автор принимала активное участие (httnV/wvvw.vir.nw.ru^hcrbar/tVDes/bukasov.phn).

Практическая значимость. Сформирована и детально охарактеризована выборка из 230 образцов культурных видов, представляющая интерес для прикладных и фундаментальных исследований. Дополнены паспортные базы данных и построены карты точек сбора образцов выборки; составлены базы данных аллельного состава микросателлитов и морфологических признаков образцов. На основании полученных результатов уточнена видовая принадлежность нескольких спорных образцов из коллекции культурных видов картофеля ВИР. Большая часть образцов выборки введена в культуру in vitro, что повышает надежность их сохранения.

Апробация работы. Основные результаты представлены на: V Съезде ВОГиС (Москва, 2009); Meeting American Society of Plant Taxonomists (Snowbird, Utah, US, 2009); International Conference Botany (Providence, Rhode Island, 2010); The 18th Triennial Conference of the European Association of Potato Research (Oulu, Finland, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них - 6 статей, 4 из которых опубликованы в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, а также 8 тезисов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы; результаты и обсуждение; выводы; список литературы (127 наименований) и приложения. Работа изложена на 200 страницах, включает 22 рисунка и 22 таблицы.

Автор выражает огромную благодарность своим руководителям за постоянное внимание к работе; всем коллегам, способствовавшим реализации данного исследования. Числа хромосом подсчитаны благодаря сотрудничеству со с.н.с. отдела биотехнологии ВИР Г.И. Пендинен. Практическую и теоретическую помощь в проведении SSR анализа оказала в.н.с. отдела биотехнологии ВИР О.Ю. Антонова. Автор благодарен зав. отд. ИТО ВИР к.т.н. JI.IO. Новиковой за помощь в проведении статистической обработки результатов. Автор глубоко признателен за помощь всем сотрудникам отдела генетических ресурсов картофеля ВИР. Данная работа выполнена при поддержке гранта МНТЦ 3329.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Материалом исследований послужила выборка, включающая 238 образцов полевой коллекции ВИР, представленных местными сортами из 7 стран Южной Америки. Образцы экспериментальной выборки являлись отборами из местных сортов; каждый образец был представлен одним генотипом, охарактеризованным по числу хромосом и таксономически значимым морфологическим признакам. Все 238 образцов выборки участвовали в изучении разнообразия морфологических признаков и 230 из них вошли в SSR анализ. Кроме образцов полевой коллекции, в настоящем исследовании использованы и 112 гербарных образцов (94 - из коллекции гербария ГНУ ВИР им.Н.И.Вавилова Россельхозакадемии - WIR и 8 - из коллекции гербария БИН им.В.Л.Комарова РАН - LE). Таксономический состав выборок приведен в таблице 1.

Методы восстановления всхожести семян. Для ряда образцов диплоидных и тетраплоидных видов были отобраны семена из репродукций разных сроков хранения семян. Поскольку семена хранились при различных температурных режимах, необходимо было провести восстановление их всхожести. Использовали два метода: (1) обработку семян раствором гибберелловой кислоты (ГК) (1500-2000 ррт) (рекомендации US Potato Genebank, NRSP-6, США) и (2) проращивание семян в культуре in vitro на питательной среде Мурасиге-Скуга (Murashige, Skoog, 1962) с добавлением фитогормонов (ГК - 2 мг/л; кинетин - 0,5 мг/л; индолил-3-уксусная кислота - 0,1 мг/л).

Подсчет числа хромосом проводили в кончиках корней на давленых препаратах с использованием: предфиксационной обработки материала в ледяной воде (0°-2°С, 24 часа). Материал фиксировали в смеси Карнуа (3:1), для окраски хромосом использовали 2% ацеторсеин. Результаты цитологического анализа сравнивали с числами хромосом, установленными для культурных видов картофеля (Рыбин, 1929; 1933).

Построение электронных карт проводили с использованием ГИС - технологий (программа Mapinfo, версия 9.5) но материалам экспедиций ВИР мест сбора образцов в различных странах Южной Америки.

Методы выделения, очистки, амплификации тотальной ДНК, разделения амплифтшрованных фрагментов. ДНК выделяли из листьев растений с использованием модифицированной методики Винанда и Файкса (Wienand, Feix, 1980). Очистку препаратов ДНК проводили с помощью поливинилполипирролидона.

Анализ полиморфизма монолокусных хромосомоспецифичных микросателлитов проводили с использованием ПЦР с флуоресцентно-меченными праймерами. Праймеры для индивидуальных картированных ядерных микросателлитов были отобраны по литературным источникам (Ghislain et al., 2004, Feingold et al., 2005; Milbourne et al., 1998; http://vvw^-.tigr.org). Условия ПЦР соответствовали рекомендациям разработчиков праймеров; в ряде случаев условия ПЦР были оптимизированы. Электрофорез выполняли в 6,5% денатурирующем полиакриламидном геле на приборе LI-COR 4300S DNA Analyzer с лазерной детекцией фрагментов с использованием методики, предложенной фирмой -изготовителем (LI-COR).

Для генотжшрования использовали шкет программ Saga2. Информация об аллельном составе nSSR локусов у изученных образцов была занесена в электронную базу данных в формате Microsoft Excel-2003. Наличие определенного амплифицированного фрагмента ДНК у данного генотипа обозначали цифрой «1», отсутствие - цифрой «0». Для оценки полиморфизма микросателлитных локусов использован индекс PIC (Polymorphie Index Content) = 1 - X(Pi2), где p, - частота i -той аллели, выявленной в данной выборке (Nei, 1973). Кластерный анализ проводили по средним частотам встречаемости nSSR аллелей у групп образцов каждого вида с помощью метода "Complete linkage" в программе Statistica for Windows 6.0, Cluster Analysis, расстояние евклидово. Также кластерный анализ проводили с учетом встречаемости аллелей у каждого образца с помощью метода Neighbor Joining в программе DarWin5 (версия 5.0.155, http://darwin.cirad.fr/darwm). Расстояния рассчитывались по Дайсу (Dice), надежность полученных взаимосвязей оценивали по величине бутстреп-коэффициентов.

Анализ Фенотипического разнообразия морфологических признаков у образцов экспериментальной выборки. В 2006 г. все образцы выборки выращивали на опытном поле ВИР, чтобы получить выровненный клубневой материал для последующих исследований. В 2007 г. проведена оценка фенотипического разнообразия 238 образцов сформированной выборки на опытном поле ВИР (изучено по три растения каждого образца). У каждого растения измеряли и описывали 78 морфологических признаков: листовой пластинки (33 признака), стебля (5), соцветий (7), чашечки (5) цветков (11), ягод (2) и клубней (15 признаков) согласно методическому руководству Международного Центра Картофеля (CIP) в Перу (Huaman и Spooner, 2002) с небольшими модификациями (Gavrilenko et al. 2010). Все измерения и описания были занесены в электронную базу данных в формате Microsoft Excel. Для группы образцов каждого вида для каждого признака были вычислены средние и показатели вариабельности. Оценку достоверности различий между средними проводили с использованием критерия Тьюки для неравных выборок апостериорного множественного сравнения дисперсионного анализа (Tukey HSD for uneqal N/Post-hoc analysis в пакете Statistica for Windows 6.0, блок ANOVA) (Шеффе, 1963). Кластерный анализ выполнен с использованием метода «Complete linkage» в программе Statistica for Windows 6.0,

Cluster Analysis. Факторный анализ выполнен методом главных компонент в программе Statistica 6.0 for Windows, Factor Analysis.

Анализ морфологических признаков с использованием гербарных листов. Результаты оценки 29 морфологических признаков на материале 112 аутентичных гербарных листов были также занесены в электронную базу данных в формате Microsoft Excel-2003. Базовый статистический анализ признаков был проведен в программе Statistica for Windows 6.0, Basic Statistics. Факторный анализ выполнен методом главных компонент в программе Statistica 6.0 for Windows, Factor Analysis.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Формирование выборки образцов полевой коллекции ВИР

При формировании экспериментальной выборки образцы отбирались таким образом, чтобы материал (1) включал представителей всего полиплоидного ряда культурных видов; (2) включал все возможное таксономическое разнообразие культурных видов, которое было описано ведущими систематиками и которое доступно в настоящее время; (3) отражал географическое распространение культурных видов. Приоритет был отдан образцам, собранным экспедициями ВИР.

Результаты восстановления всхожести семян образцов диплоидных и тетраплоидных культурных видов

При формировании экспериментальной выборки отбирали наиболее «старые» семена (в основном диплоидных видов и тетраплоидных андийских образцов) из наиболее ранних репродукций образцов, по возможности, стараясь максимально приблизиться к оригинальным сборам, чтобы снизить вероятность засорения образцов в результате неконтролируемого переопыления. С использованием двух методов восстановления всхожести семян были получены проростки для 91 образца из репродукций разного срока (но не старше 30 лет хранения). Для 52 образцов не удалось получить проростки. Не выявлено существенных различий в эффективности двух методов восстановления всхожести семян, хотя метод обработки семян раствором ГК менее трудоемок и более дешев по сравнению с методом проращивания семян in vitro.

Образцы цента- и триплоидных культурных видов, также как и тетраплоидных чилийских местных сортов были отобраны из коллекции в виде клубней и in vitro растений (клоповый материал).

Таксономический состав и географическая приуроченность образцов выборки

Необходимо отметить, что в ВИРе все образцы коллекции картофеля структурированы согласно системе С.М. Букасова (1978), однако в последние десятилетия в публикациях по молекулярной филогении и систематике используется система культурных видов Дж. Хокса (Hawkes, 1990). Для проведения сравнительного анализа полученных нами результатов с литературными данными, названия культурных видов в нашей работе даны по этим двум системам.

Сформированная нами выборка образцов полевой коллекции включала представителей 11 культурных видов по системе С.М. Букасова (1978) или всех 7 культурных видов по системе Дж. Хокса (Hawkes, 1990) (таб. 1). В состав выборки входили коллекционные образцы культурных видов картофеля из 7 южноамериканских стран в пределах ареалов этих видов (рис. 1).

Таблица 1. Таксономический состав выборок из полевой и гербарных коллекций

[Уровень плоидности Таксоны (по системе С.М. Букасова, 1978) Число образцов полевой коллекции Число гербарных образцов Таксоны (по системе J. Hawkes, 1990) Число образцов полевой коллекции Число гербарных образцов Трехбуквенные сокращения названия видов

2n=2x=24 S. ajanhuiri Juz. et Buk. 5 17 S. ajanhuiri Juz. et Buk. 5 17 ajh

S. phureja Juz. et Buk. 17 7 S. phureja (Juz. et Buk.) Hawkes 41 15 phu

5. canarense Buk. 1 1

S. kesselbrermeri Juz. et Buk. 0 1

S. rybinii Juz. et Buk. 23 4

S. boyacense Juz. et Buk. 0 2

S. stenotomum Juz. et Buk. 25 20 S. stenotomum Juz. et Buk. >. subsp. stenotomum subsp. goniocalyx (Juz. et Buk.) Hawkes 25 20 stn

5. goniocalyx Juz. et Buk. 38 9 38 9 gon

2n=3x=36 S. juzepczukii Buk. 13 2 S. juzepczukii Buk. 13 2 juz

S. cuencanum Juz. et Buk. 0 1 S. chaucha (Juz. et Buk.) Hawkes 26 7 cha

S. mamilliferum Juz. et Buk. 0 2

S. chaucha Juz. et Buk. 26 2

S. tenuifilamentum Juz. et Buk. 0 2

2n=4x=48 S. andigenum Juz. et Buk. 46 24 Л S. tuberosum L. I subsp. andigenum f (Juz. et Buk.) Hawkes subsp. tuberosum 46 24 adg

S. chilotanum (Buk. et Lechn.) Hawkes 33 15 33 15 tub

2n=5x=60 S. curtilobum Juz. et Buk. 11 3 S. curtilobum Juz. et Buk. 11 3 cur

Итого 238 112 Итого 238 112

Наибольшее таксономическое разнообразие характерно для боливийских и перуанских образцов выборки. Боливийские образцы включали представителей 9 видов по системе С.М. Букасова (1978) или всех 7 культурных видов по системе Дж. Хокса (1990); перуанские образцы включали представителей 7 или 6 видов, соответственно. Наименьшим таксономическим разнообразием характеризовались чилийские и венесуэльские образцы, включающие представителей только одного вида (рис. 1). Эта неравномерность в концентрации видов в различных регионах (странах) отражает известные данные о географическом распространении культурных видов (Букасов, 1933, 1937, 1978; Горбатенко, 2006; Hawkes, 1990; Huaman and Spooner; 2002; Spooner et al., 2010).

.....' - "У «

вилги.

I". ЧУ.Ч'.'. 'V.'

1„ ЦйК

- - » мм» ^аюалцЧГ

,*»—».«т.- ...

" •'•-1;-; * АКОЕГГППД

"Ж -

П'ДШ^».

!' —

!•■>'. ||Г*1 .ИГ

т»(и ! ! пЧ V |'чи ч. ч

| 5. р/шге/я Ц 5. 5/еио/ошгш В 5. сНаисИа

0 £ сапагете И 5. сдапИит В Б. andigerшm

1 I 5". гуЫпи Н 5. ]и2ерсгик'и |Ц сЫ1о1апит В 5. £оп1оса1ух В сигМоЬит

Рисунок 1. Места сбора образцов экспериментальной выборки

Разнообразие местных южно-американских сортов выборки по числу хромосом

В экспериментальную выборку были включены 238 образцов, чьи характеристики (число хромосом и морфологические признаки растений) не

противоречили диагностическим признакам, установленным для вида. У 5 образцов 5. суапИит отдельные таксономически значимые морфологические признаки не соответствовали указанным в первоописаниях; это было учтено при проведении исследований.

Сформированная выборка включала образцы всех четырех (2х-5х) уровней плоидности, которые известны для культурного картофеля (таб. 1). Все четыре уровня плоидности (2х-5х) выявлены только среди перуанских и боливийских местных сортов. Три уровня плоидности обнаружены у эквадорских (2х-4х) и аргентинских (Зх-5х) местных сортов. Колумбийские образцы выборки были представлены диплоидными (2п=2х=24) и тетраплоидными (2п=4х=48) образцами. Чилийские образцы включали только тетраплоидные местные сорта. Венесуэльские образцы выборки были представлены пентаплоидными местными сортами (2п=5х=60). Полученные результаты об изменчивости местных сортов по числу хромосом в разных географических регионах за редким исключением совпадают с литературными данными.

2.Изучение генетического разнообразия и взаимосвязей культурных видов на основе анализа полиморфизма ядерных микросателлитных локусов

Изучение полиморфизма п88Я локусов

У 230 генотипов выборки с использованием 8 пвЗЯ пар праймеров было выявлено 79 различных амплификационных фрагментов, размер которых варьировал от 85 п.н. до 272 п.н. (таб. 2; рис. 2). Аллельный состав микросателлитных локусов определяли по набору индивидуальных фрагментов, амплифицированных парой специфичных праймеров.

300 п.н.

255 п.н.

230 п.н.

VI 1 2 3 S б 7 8 9 10

--- — _--

— — --

Рисунок 2.

Электрофореграмма фрагментов ДНК, амплифицированных при помощи пары праймеров STM 5127. М - маркер молекулярного веса «50-350 b.p. IRD 700» фирмы LiCor, 1 - S. phureja (сорт Jana phureja), 2, 3, 4, 5 - S. curtilobum (сорта: Waca Corota, Choquepito, Laram Ocucuri, Merideña Pintada), 6,1 -S. phureja (Chaucha, k-1678), 8, 9 - S. juzepczukii (сорт Huallaju), 10-5. chaucha (сорт Yurac Chaska).

Число аллелей на локус варьировало от 7 (локусы StI032, StIOOl) до 17 (локус STM1106); при этом среднее число аллелей на локус составило 9.87 (таб. 2). Значения PIC варьировали от 0.56 (локус StI033) до 0.85 (локус STM5127); среднее значение индекса PIC на локус составляло 0.76 (таб. 2).

Таблица 2. Оценка полиморфизма nSSR локусов у 230 генотипов выборки

№ Локус Число аллелей Min размер фрагмента (п.н.) Мах размер фрагмента (п.н.) PIC Число редких аллелей на локус

1 STM5127 11 230 272 0.85 3

2 SÜ012 8 164 215 0.76 2

3 Stl 032 7 108 126 0.77 0

4 SU 033 9 112 136 0.56 3

5 STM1106 17 127 193 0.83 10

6 StIOOl 7 176 194 0.76 0

7 STG016 12 118 157 0.76 5

8 StI030 8 85 106 0.78 2

Итого 79 25

Средние значения 9.9 0.76

В пределах 230 генотипов выборки частота встречаемости различных аллелей варьировала от 0.4% до 98.7%. При этом подавляющее число аллелей встречались с частотой менее 50% (рис. 3). Из 79 выявленных аллелей примерно треть (25) были редкими, т.е. были обнаружены менее чем у 5% образцов (таб. 2, рис. 3). Из 25 редких аллелей 10 были уникальными.

tu с; 20

Oí

ц: га 15

с;

V 10

zr 5

II..

ils s

HHNM^fl^^^^lßOrvNOOCÖClirO

Частота встречаемости аллелей, %

Рисунок 3. Частота встречаемости аллелей 8 nSSR локусов у образцов выборки

Изучение генетического разнообразия культурных видов картофеля по показателям полиморфизма ядерных микросателлитных локусов Каждый генотип выборки имел уникальный состав nSSR аллелей, что позволило однозначно различить изученные образцы и провести их генотипирование.

Сравнение образцов разных видов показало, что образцы S. andigenum имели как наиболее высокие значения индекса PIC, так и наибольшее число аллелей

изученных локусов. Наименьшее число аллелей изученных микросателлитов выявлено у образцов триплоидного вида S. chaucha (рис. 4).

1,00 £ 0,80

« 0,60

£ <» M Q

« g 0,40

Í4

S i 0,20

° 0,00

0,77 079

0,58 0,58 0,58 0,63 U,b/ u,bf -уь

■-■-Шг', "б,зх / 6,8

4 3 4,6 4,8 4,4 4,5

i i cha stn phu gon i cur juz i tbr adg

10,0

8,0 |o

6,0 5 X

* Ф

X 19

4,0 "i x

s s

о 2

2,0 ^ о о

0,0

-Среднее значение индекса PIC Среднее число аллелей на локус

Рисунок. 4. Средние значения показателей индекса PIC и числа nSSR аллелей у образцов различных таксонов культурных видов

Не выявлено видоспецифичных аллелей, которые присутствовали бы у всех представителей только одного вида.

Среди 79 аллелей были выявлены три наиболее часто встречаемые (StI033-112, STG0016-136, StI032-I23). Из них наиболее распространенной оказался аллель StI033-112, который встречался фактически у всех образцов (у 227 из 230) всех таксонов, т.е. данный аллель не имели в выборке только три местных сорта.

Среди образцов выборки выявлены генотипы, несущие по несколько редких аллелей. Так, у трех сортов (к-8863, к-7126, к-8859) детектировано по три редких аллеля, а у двух сортов - Huayro Warmi (k-24692) и Paspa Sunchu (k-1774) были выявлены и редкие и уникальные аллели одновременно.

Сравнение изученных показателей полиморфизма у групп, сформированных образцами разных уровней плоидности, показало, что значения индекса PIC выше у полиплоидных сортов, что связано с повышением уровня гетерозиготности изученных локусов. Наиболее многочисленная группа диплоидных образцов имела наименьшее значение индекса PIC. Среднее число аллелей на локус и значение индекса PIC у тетраплоидов значительно превышали соответствующие показатели диплоидных образцов (таб. 3).

Таблица 3. Показатели полиморфизма микросателлитных локусов у четырех групп образцов различного уровня плоидности

Группы культурных видов Число образцов Среднее значение PIC на локус Среднее число аллелей на локус

Диплоидные (phu, stn, gon, ajh) 103 0.59 4.7

Триплоидные (cha, juz) 39 0.63 4.4

Тетраплоидные (adg, tbr) 77 0.77 7.6

Пентаплоидные (cur) 11 0.67 4.3

Географическое распределение аллелей локусов у образцов выборки Проведен учет частоты встречаемости аллелей микросателлитных локусов у образцов из разных стран. Фактически все разнообразие аллелей, выявленных в восьми изученных пЗБЯ локусах, а именно - 73 из 79, было представлено на территории Перу. Несколько аллелей (ЭТМ1106_133, 8ТМ1106_178, БТМ1106 187, 8ТМ1106190, 8Й012_167, 8ТС0016_157) отсутствовали у перуанских образцов и были выявлены у восьми чилийских, одного колумбийского и четырех аргинтинских образцов, относящихся к различным культурным видам.

Кроме того, у перуанских местных сортов 7 локусов из 8 изученных имели и максимальное число аллелей (рис. 5). Только для одного локуса (БТ1 0120) у боливийских сортов число аллелей было выше.

Широкое аллельное разнообразие также было детектировано у образцов, собранных в Боливии (60 из 79), Аргентине (55 из 79), Чили (54 из 79) и Колумбии (52 из 79) (рис. 5).

Рисунок 5. Встречаемость аллелей 8 п88Я локусов у образцов выборки, собранных в разных южно-американских странах.

Колумбия Ш Эквадор ■ Перу Н Боливия В Аргентина Ш Чили

ЗТМ5127 эмснг ЭН 032 ЭИ 033 ЭТМИОб БИОО! ЭТС016 энозо

Из 79 аллелей, 15 имели наиболее широкое географическое распространение, то есть встречались у образцов, собранных в семи южно-американских странах. Две аллели - вТМ 1106-187 и 8ТМ1106-190 были выявлены только у 24% изученных чилийских местных сортов. Других случаев регион-специфичных аллелей, выявленных среди образцов только одной страны, не обнаружено. В отдельных случаях частота встречаемости аллелей увеличивалась с севера на юг (8И012-182, 811032-108, вИОЗЗ-Пв, 8ШЮ1-188, 8ШЮ1-191, 8Я033-130, 8Т00016-154, 811030-85, ЭНОЗО-Юб).

Анализ генетических взаимосвязей культурных видов картофеля На основе данных о полиморфизме пввЯ локусов изучено генетическое сходство видов. Кластерный анализ был проведен в двух вариантах - по средним

частотам встречаемости пББК аллелей у группы образцов каждого вида и с учетом частот встречаемости аллелей у каждого образца выборки.

Кластерный анализ позволил разделить культурные виды на два основных кластера которые включают: (1) 5. сигШоЬит и 5.)игерсгикИ и (2) все оставшиеся виды с выделением тетраплоидных видов (ас^, Пэг) в отдельный подкластер 2а'. При использовании различных систем классификации характер кластеризации видов принципиально не отличался (рис. 6 А, В).

S. ajanhurii S. chaucha S. phureja S. rybinii S. stenotomum S. goniocalyx S. andigenum S. chilotanum S. canarense S. curtilobum S. juzepczukii

1 2 3

S. ajanhurii S. chaucha S. phureja

S. stenotomum subsp. stenotomum S. stenotomum subsp. goniocalyx S. tuberosum subsp. andigenum S. tuberosum subsp. tuberosum S. curtilobum S. juzepczukii

2a"

2a'

Рисунок 6. Дендрограммы, построенные по данным БЭИ анализа образцов выборки «А» - названия таксонов указаны по системе Букасова (1978). «В» - названия таксонов указаны по системе Хокса (НаиЖев, 1990).

Кроме того, был проведен кластерный анализ с учетом встречаемости аллелей п88Я локусов у каждого образца выборки. Результаты позволили выделить три группы образцов культурных видов.

(1) Только группа «1» получила статистическую поддержку (бутстреп коэффициент 68%). В группу «1» вошли образцы только двух видов - £ ]игерсгикИ (кроме одного - к-25011) и 5. сигШоЬит (кроме одного - к-13384). Образцы этих видов в группе «1» формируют два отдельных подкластера со значениями бутстреп коэффициентов 58% (для 5.]терсгикп) и 70% (для 5. сигШоЬит) (рис.7).

Рисунок 7. Группировка образцов выборки по данным SSR анализа (указаны значения бутстреп-коэффициентов выше 50). Приведены сокращенные названия видов (табл. 1).

(2) Группа «2» включает подавляющее число образцов (96%) всех диплоидных видов: S. phureja, S. ajanhuiri, S. stenotomum (subsp. stenotomum, subsp. goniocalyx), а также все изученные образцы триплоидного вида S. chaucha, представители этих видов смешаны между собой. Следует отметить, что С.М. Букасов (1978) рассматривал S. chaucha как триплоидный цитотип диплоида S. phureja. В группу «2» также вошли по одному образцу S. juzepczukii (k-25011) и S. curtilobum (k-13384) и три тетраплоидных андийских образца (adg) (рис. 7).

(3) Группа «3» сформирована тетраплоидами (96% образцов) - чилийскими (tbr) и андийскими (adg) местными сортами. В этой группе можно отметить тенденцию к обособлению образцов чилийского тетраплоидного картофеля (рис. 7). В группу

«3» попали единичные образцы диплоидных видов: один образец S. phureja и три образца S. stenotomum.

В каждой из трех групп (1-3) можно выделить небольшие группировки генетически сходных образцов, относящиеся к одному таксону. Так, в группе «1» образцы S. juzepczukii формируют: (а) первый подкластер (бутстреп 92%), объединяющий фактически все образцы, собранные на широте от -11.82° до -16.9° (за исключением одного образца к-25021) и (б) второй подкластер (бутстреп 82%), включающий все образцы, собранные в регионах, расположенных дальше от экватора - на широте от -17.67° до -222°.

В группах «2» и «3» статистическую поддержку имеют небольшие группировки, объединяющие вместе от 2 до 5 образцов, не связанных общей географической приуроченностью.

2. Изучение фенотипического разнообразия культурных видов на основе анализа комплекса морфологических признаков образцов выборки

Структуру фенотипического разнообразия сформированной выборки изучали с использованием методов многомерной статистики. Кластерный анализ, ! выполненный по усредненным для видов характеристикам по всей совокупности изученных морфологических признаков, разделил виды на два основных кластера: (1) первый объединил S. curtilobum и S. juzepczukii', (2) второй включил все оставшиеся виды с выделением тетраплоидов (tbr, adg) в отдельный подкластер 2а'. i При использовании различных систем классификации видов характер кластеризации принципиально не отличался (рис. 8 А, В).

S. ajanhurii S. chaucha S. goniocalyx S. stenotomum S. rybinii S. phureja S. andigenum S. chilotanum S. canarense S. curtilobum S. juzepczukii

8 10 12 14 16 18 20 22 24

S. ajanhurii S. phureja

S. stenotomum subsp. goniocalyx S. stenotomum subsp. stenotomum S. chaucha S. tuberosum subsp. andigenum S. tuberosum subsp. tuberosum S. curtilobum S. juzepczukii

8 10 12 14 16 18 20 22 24

Рисунок 8. Дендрограммы, построенные по средним значениям морфологических признаков. «А» - названия таксонов указаны по системе Букасова (1978). «В» - названия таксонов указаны по системе Хокса (Hawkes, 1990).

2а"

2а'

Для изучения структуры фенотипического разнообразия образцов полевой коллекции был также проведен факторный анализ с использованием усредненных для каждого образца значений морфологических признаков. В координатах факторов 1 и 2 из всей совокупности представителей культурных видов выделяются две группы образцов: S. juzepczukii (12 из 13 образцов этого вида) и S. curtilobum (10 из 11 образцов) (рис. 9).

Образцы остальных видов смешаны и среди них не удается выделить ни один из таксонов, что указывает на сложность дифференциации этих видов по комплексу морфологических признаков. В этой совокупности образцов также не удается разделить диплоидные (phu, rub, canarense, stn, gon), триплоидные (cha) и тетраплоидные (adg и tbr) виды (рис. 9).

Рисунок 9. Структура фенотипического разнообразия выборки образцов полевой коллекции по результатам факторного анализа. Приведены сокращенные названия видов (табл. 1). Стрелки указывают на 1 образец ргерсгики к-25011 и 1 образец 5. сигШоЬит к-13384, которые не попали в кластер 1, построенный по данным 881*. анализа.

Таким образом, результаты кластерного и факторного анализов, выполненные по данным изучения морфологических признаков, сходны с характером дифференциации выборки, выявленном в SSR анализе. Анализируемая выборка разделяется на две изолированные группы образцов двух видов - 5. juzepczukii и S. curtilobum и третью группу, объединяющую представителей фенотипически и генетически более сходных видов (диплоидные, тетраплоидные виды и триплоид S. chaucha).

Часть морфологических признаков, характеризующихся наибольшими факторными нагрузками, позволяет различать отдельные культурные виды.

Примеры признаков, отличающие растения 51. ¡игерсгики и сигШоЬит от образцов других культурных видов приведены на рисунке 10. Так, для ¿игерсгикп к таким признакам относятся: длина терминальной доли листа, число промежуточных долей листа, индекс латеральной доли листа, а для Б. сигШоЬит -длина черешка листа. Средние значения этих признаков у образцов указанных видов достоверно (согласно критерию Тьюки) отличались от средних значений соответствующих признаков у других культурных видов, длина черешка листа.

Длина терминальной доли листа (см) Число промежуточных долей листа

phu gon stn cha кшн ь-ГПн t-CZH phu gon stn cha НШН ;ктн i |~Т~] ;

JUZ adg tbr ншн KZH JUZ adg tbr чшн HZH

cur i-----1 * 1- cur

3 4 5 6 7 0 2 4 S 8 10 12 14 16

Индекс латеральной доли листа Длина черешка листа (см)

phu gon stn cha juz adg tbr cur н-ГПч KZH : КЗн Е hzh шь KZH 1 \ " i ! phu gon stn cha juz adg tbr HZH KZH КШН ЧЗн итьн ктн KI1H

cur I I ■ I I

2 3 4

2 3 4 5

Рисунок 10. Примеры изменчивости морфологических признаков у образцов культурных видов; приведены средние арифметические значения, стандартные ошибки средних и доверительный 95%-ный интервал. Приведены сокращенные названия видов (табл. 1).

3. Результаты изучения гербарных образцов по комплексу морфологических признаков

В первой половине XX века гербарии WIR и LE пополнились оригинальной коллекцией культурных видов картофеля. Данная коллекция послужила первичным материалом, на основе которого были описаны новые таксоны культурных видов картофеля (Юзепчук, Букасов, 1929; Букасов, 1933; Букасов. 1936; 1937; Лехнович, 1971).

В процессе работы над диссертацией проведена лектотипификация для 4 таксонов видового ранга: S. chaucha Juz. et Buk., S. curtilobum Juz. et Buk., S. mamilliferum Juz. et Buk., S. tenuifilamentum Juz. et Buk. и для 66 таксонов внутривидового ранга (подвиды, разновидности, формы) 5. andigenum Juz. et Buk. и S. tuberosum L. (Овчинникова и др., 2009; Ovchinuikova et al., 2011; http://wwvy.vir.nw.ru/herbar/types/biikasov.php).

-19112 гербарных образцов, использованные в работе, относятся к 16 культурным видам по системе С.М. Букасова (Букасов, 1978) или ко всем 7 культурным видам по системе Дж. Хокса (Нам/кев, 1990) (таб. 1). Этот гербарий послужил материалом для морфологической характеристики группы культурных видов, а также для сопоставления полученных данных с результатами оценки фенотипической изменчивости образцов полевой коллекции. На материале этих гербарных образцов проведено изучение 29 морфологических признаков растений, главным образом, указанных в первоописаниях видов.

По результатам факторного анализа гербарного материала в координатах факторов 1 и 2 можно выделить группы, объединяющие представителей следующих видов: 5. суапкит (13 из 17 образцов) и две малочисленные группы образцов 3.¿игерсгикИ (2 из 2), 5. сигШоЬит (3 из 3 образцов) (рис. 11).

3 2 1

^ п

си 0

-2 -3 -4

-3-2-10123

РАСТСЖ1

Рисунок 11. Структура фенотипического разнообразия в пространстве двух первых главных компонент по результатам факторного анализа морфологических признаков гербарных образцов. Первые два фактора объясняют 28% фенотипической варибельности. Приведены сокращенные названия видов (табл. 1); цифрами обозначены следующие виды: 1- 5. сапагете, 2- 5. кезяеЛгеппеп, 3- 5. Ьоуасете, 4- & ?еииг/?/атеи/г/т, 5- татИИ/етт, 6- 5. сиепсапит, 1- 5. гуЫпИ (Букасов, 1978).

По результатам факторного анализа гербарного материала также можно выявить тенденцию к отделению образцов тетраплоидных видов (Йэг, ас1§) от совокупности видов других уровней плоидности.

Необходимо отметить различия в характере дифференциации образцов 5. суапИит при изучении гербарного материала (рис. 11) и образцов полевой

коллекции (рис. 9). Однозначное заключение об обособленности S. ajanhuiri в выборке образцов полевой коллекции сделать сложно, что можно объяснить проблемами в идентификации образцов этого вида, а также их небольшим количеством (п=5).

Оценка таксономической значимости морфологических признаков была проведена с использованием как гербарного материала, так и образцов полевой коллекции. Результаты изучения гербарных образцов позволили подтвердить таксономическую значимость ряда морфологических признаков. Так, для S. juzepczukii и для S. curtilobum подтверждена таксономическая ценность признака «высокое положение места сочленения цветоноса и цветоножки» (выше 1/3 длины цветоноса). Данный признак для S. juzepczukii указан в первоописании, а для S. curtilobum был выделен Доддсом (Dodds, 1962) и Хоксом (Hawkes, 1963). Для S. curtilobum была подтверждена таксономическая значимость признака «длинный черешок листовой пластинки», не указанного в протологах и проанализированной нами литературе, но выявленного в данной работе и при изучении образцов полевой коллекции.

5. Таксономический анализ группы культурных видов картофеля

Таксономический анализ исследованной группы проведён на основе литературных данных по систематике, географическим и морфологическим особенностям исследованных видов и генетическому разнообразию культурных видов картофеля, а также на основании результатов собственных исследований.

Юзепчук и Букасов (1929) предложили первую таксономическую обработку этой группы. Отечественные систематики разделили культурные виды на три группы, которым присваивались различные надвидовые ранги (подсекции, серии): (1)5. juzepczukii Buk. и S. curtilobum Juz. et Buk.; (2) чилийский тетраплоидный картофель; (3) остальные андийские виды трех уровней плоидности (2х-, Зх, 4х); число видов, входящих в последнюю группу варьировало в зависимости от понимания авторами объёма видов (Лехнович, 1971; Букасов, 1978; Горбатенко, 2006). Такое разделение культурных видов основано на гипотезе С.М. Букасова (1955; 1978) о разных дикорастущих предках этих трех групп, а также на географических и морфологических особенностях видов.

В других системах объем большинства культурных видов укрупнен, а таксономическое разнообразие видов рассматривается в рамках единой группы. Так, Хокс (Hawkes, 1990) выделял 7 видов, а Очоа (Ochoa, 1999) - 9; оба автора включали все культурные виды в серию Tuberosa Rudb. вместе с близкородственными дикорастущими видами.

Доддс (Dodds, 1962) выделил наименьшее число культурных видов - 3, из них два монотипных - S. juzepczukii, S. curtilobum и один политипный - S. tuberosum, в составе которого рассматривал пять групп трех уровней плоидности (2х - 4х), которые, по его мнению, трудно различить на основании морфологических признаков. Сложность дифференциации андийских диплоидных, тетраплоидных и триплоидных (кроме S. juzepczukii) видов, традиционно выращиваемых на одних и тех же полях южно-американскими фермерами, объясняется отсутствием барьеров нескрещиваемости (Dodds, 1962; Dodds, Paxman, 1962). В более поздних работах показано, что диплоидные культурные виды, для которых характерно перекрестное опыление, легко скрещиваются между собой, формируя фертильные гибриды (Johns and Keen, 1986; Johns et al., 1987). Гибридизация между видами

разных уровней плоидности (4х х 2х), (4х х Зх, при формировании нередуцированных гамет) также происходит как в искусственных, так и в естественных условиях (Glendinning, 1969; Jackson et al., 1977; 1978; 1980; Schmiediche et' al., 1980; 1982; Haynes et al., 1995; Quiros et. al., 1990; 1992; Zimmereret. al., 1991).

Полученные в ходе настоящего исследования оригинальные данные о генетической и фенотипической структуре группы культурных видов согласуются между собой и дополняют современные представления о дифференциации этой группы (Huama'n, Spooner, 2002; Ghislain et al., 2006; Spooner et al. 2007; Rodri'guez et al. 2010; Gavrilenko et al. 2010; Hoekstra et al. 2011).

По данным SSR анализа и изучения морфологических признаков, полученным в настоящей работе, анализируемая выборка образцов полевой коллекции разделяется на три группы: две группы, включающие представителей двух видов - S. juzepczukii и S. curtilobum, и третью группу, объединяющую представителей фенотипически и генетически более сходных видов (диплоидные, тетраплоидные виды и триплоид 5. chaucha). Эти результаты согласуются с системой Доддса (Dodds, 1962). Наши данные не противоречат и результатам недавней работы Hoekstra et al. (2011), в которой не удалось выделить ни один из пяти таксонов диплоидных и тетраплоидных культурных видов (S. phureja, S. stenotomum subsp. stenotomum, S. stenotomum subsp. goniocalyx, S. tuberosum subsp. andigena, S. tuberosum subsp. tuberosum) по результатам изучения 454 образцов из коллекции CGN (Нидерланды), протестированных 768 SNPs (Single Nucleotide Polymorphism).

Факторные анализ морфологических признаков выборки гербарных образцов позволил нам выделить группы образцов трех видов: S. juzepczukii, S. curtilobum, S. ajanhuiri и четвертую группу, включающую образцы остальных видов. Эти данные согласуются с анализом выборки полевых образцов, за исключением выделения S. ajanhuiri.

В SSR анализе 742 образцов из коллекции CIP (Перу), выполненном с использованием 50 nSSR маркеров, статистическую поддержку получил кластер, объединяющий образцы трех генетически близких видов: S. juzepczukii, S. curtilobum, S. ahanhuiri; образцы остальных видов разделились на две большие группы, включающие большинство образцов диплоидных видов и триплоида S. chaucha и большинство образцов тетраплоидных видов (Spooner et al. 2007), что также согласуется с нашими результатами анализа гербарного материала.

Обобщение и анализ всех накопленных литературных данных о дифференциации группы культурных видов позволили предложить современную систему этой группы. Данная группа, по мнению ряда авторов (Spooner, Gavrilenko, Jansky, Ovchinnikova, Rrylova, Knapp, Simon, 2010; Ovchinnikova, Krylova, Gavrilenko, Smekalova, Zhuk, Knapp, Spooner, 2011) включает 4 вида: три монотипные (S. juzepczukii Buk., S. curtilobum Juz. et Buk., S. ahanhuiri Juz. et Buk.) и один политипный (S. tuberosum s.l.) в составе подсекции Potatoe G. Don. секции Petota Dumort. Политипный вид S. tuberosum s.l. состоит из двух групп: S. tuberosum Andigenum Group (включает диплоидные, кроме S. ajanhuiri, триплоидные, кроме S. juzepczukii и тетраплоидные андийские картофеля) и S. tuberosum Chilotanum Group, в которую включены чилийские тетраплоидые картофели (ICBNCP, 2009).

Вид S. tuberosum s.l., представляющий собой сложный полиплоидный комплекс (2х-3х-4х), имеет наиболее широкий ареал, при этом представители S. tuberosum Andigenum Group распространены в центральной и северной частях ареала, охватывающих территорию от западной Венесуэлы до Северной Аргентины, а представители S. tuberosum Chilotanum Group - в южной его части, ограниченной территорией современного Чили и прибрежными островами (Чилое, Архипелаг Чонос) (Spooner, Gavrilenko, Jansky, Ovchinnikova, Krylova, Knapp, Simon, 2010).

Выводы

1. Дана характеристика 238 образцам, отобранным из полевой коллекции культурных видов картофеля ВИР, которые охарактеризованы по числу хромосом, морфологическим признакам и географической приуроченности.

2. Показан высокий уровень полиморфизма изученных 8 ядерных микросателлитных локусов; у 230 образцов выборки выявлено 79 аллелей; среднее число аллелей на локус составило 9.9, среднее значение индекса PIC - 0.76. В зависимости от локуса число аллелей варьирует от 7 до 17, значения индекса PIC -от 0.56 до 0.85.25 аллелей относятся к редким, 10 - являются уникальными.

3. Каждый генотип выборки характеризуется уникальным спектром амплифицированных фрагментов.

4. Уровень полиморфизма изученных nSSR локусов у тетраплоидных образцов выборки существенно превышает соответствующие показатели у диплоидных местных сортов; при этом андийские тетраплоидные сорта имеют наиболее высокие показатели полиморфизма микросателлитных локусов. Не выявлено видоспецифичных аллелей.

5. Наиболее высокий уровень генетического разнообразия выявлен у образцов, собранных в Перу и Боливии, как по уровню плоидности, так и по числу аллелей изученных микросателлитных локусов.

6. С использованием результатов SSR анализа выборка дифференцирована на три группы: (1) S. juzepczukii и S. curtilobum, которые формируют два отдельных иодкластера; только эта группа получила статистическую поддержку; (2) смешанные образцы всех диплоидных видов и триплоидного вида S. chaucha; (3) тетраплоидные виды.

7. Результаты изучения разнообразия морфологических признаков образцов полевой коллекции подтверждают установленную в SSR анализе обособленность двух видов S. juzepczukii и S. curtilobum от группы, объединяющей представителей фенотипически и генетически более сходных диплоидных и тетраплоидных видов и триплоида S. chaucha. Структура генетического и фенотипического разнообразия образцов выборки согласуется между собой.

8. Факторный анализ морфологических признаков аутентичных гербарных образцов позволяет выделить группы образцов трех видов: S. juzepczukii, S. curtilobum, а также S. ajanhuiri и группу смешанных образцов остальных культурных видов; выявлена тенденция к отделению образцов тетраплоидных видов.

9. Исследованное разнообразие культурных видов картофеля может быть отнесено к 4 видам, три из которых монотипные (S. juzepczukii Buk., 5. curtilobum Juz. et Buk., S. ajanhuiri Juz. et Buk.) и один политипный - S. tuberosum s.l., что согласуется с результатами таксономических обработок этой группы, проведёнными другими авторами (Dodds, 1962; Spooner et al., 2010).

Список работ, опубликованных но теме диссертации. Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах ВАК РФ

1. Овчинникова А.Б., Крылова Е.А., Дорофеев В.И., Смекалова Т.Н., Чухина И.Г., Гавриленко Т.А. Типовые образцы культурных видов секции Petota Dumort. рода Solatium L., хранящихся в гербариях Всероссийского научно -исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова РАСХН (W1R) и Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН (LE) // Бот. журн., 2009. - Т.94, №4,- С. 581-587.

2. Gavrilenko T., Antonova О., Ovchinnikova A., Novikova L., Krylova Е., Mironenko N., Pendinen G., Islamshina A., Shvachko N., Kiru S., Kostina L., Afanasenko O., Spooner D. A microsatellite and morphological assessment of the Russian National cultivated potato collection // Genetic Resources and Crop Evolution. - 2010. - V. 57. -P. 1151-1164.

3. Spooner D., Gavrilenko T., Jansky S., Ovchinnikova A., Krylova E., Knapp S., Simon R. Ecogeography of ploidy variation in cultivated potato (Solatium sect. Petota) // American Journal of Botany. -2010. -V. 97, №12. - P. 2049-2060.

4. Ovchinnikova A., Krylova E., Gavrilenko T., Smekalova T., Zhuk M, Knapp S. and Spooner D. Taxonomy of cultivated potatoes (Solatium section Petota: Solanaceae) // Botanical Journal of the Linnean Society. - 2011. - V. 165. - P. 107-155.

Публикации, не входящих в перечень ВАК РФ

1. Овчинникова А.Б., Антонова О. Ю., Новикова JI. Ю., Багмет Л.В., Крылова Е. А., Смекалова Т.Н., Гавриленко Т.А. Исследование меж- и внутривидового генетического разнообразия триплоидных культурных видов картофеля в зависимости от их географического происхождения // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. - С.-Петербург, 2009. - Т.166. - С. 424-429.

2. Гавриленко Т.А., Овчинникова А.Б., Новикова Л.Ю., Крылова Е.А., Мироненко Н.В., Пендинен Г.И., Швачко Н.А., Исламшина А., Киру С.Д., Костина Л.И., Спунер Д. Изучение генетического разнообразия культурных и родственных диких видов картофеля из коллекции ВИР им. Н.И.Вавилова на основе анализа полиморфизма микросателлитных последовательностей ядерной ДНК и анализа изменчивости морфологических признаков // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. - С.Петербург, 2009. - Т.166. -С.372-375.

3. Гавриленко Т.А., Антонова О.Ю., Овчинникова А.Б., Новикова Л.Ю., Крылова Е.А., Мироненко Н.В., Швачко Н.А., Исламшина А., Федорина Я.В., Киру С.Д., Костина Л.И., Спупер Д.. Изучение генетического разнообразия культурных и родственных диких видов картофеля из коллекции ВИР им.Н.И.Вавилова на основе анализа полиморфизма микросателлитных последовательностей ядерной ДНК и анализа изменчивости морфологических признаков // Матер. V Съезда ВОГиС (21-27 июня, 2009, Москва). -Москва, 2009. - С. 201.

4. Gavrilenko Т., Antonova О., Ovchinnikova A., Novikova L., Krilova E., Mironenko N., Pendinen G., Smekalova T., Islamshina A., Shvachko N.. Kiru S., Kostina L., Afanasenko O., Spooner D. A Microsatellite and Morphological Assessment of the Russian National Potato Collection // Abstract Book of American Society of Plant Taxonomists (ASPT), 2009, August 23-29, Snowbird, Utah, US. - 2009. - P. 160.

5. Knapp S., Ovchinnikova A., Krylova E., Gavrilenko T., Smekalova T., Dorofeyev V., Zhuk M., Spooner D. Taxonomy of cultivated potatoes (Solatium section Petota:

Solanaceaé) // Abstract Book of Internat. Conference Botany, 2010, July 31-August 4, Rhode Island - 2010.

6. Gavrilenko T., Antonova O., Ovchinnikova A., Novikova L„ Krylova E., Mironenko N., Pcndinen G., Islamshina A., Shvachko N., Kiru S., Kostina L., Afanasenko O., Spooner D. A microsatellite and morphological assessment of the VIR cultivated potato collection // Abstract Book of the 18th Triennial Conference of the European Association for Potato Research, 2001, July 24-29, Oulu, Finland. - 2011. - P. 85.

Подписано к печати 14.11.2011 Формат 60x84/1 б.Бумага офсетная. Печать офсетная. 0бьем:5,0 п.л. Тираж: 120экз. Заказ №199. Отпечатано в типографии ООО «Копи-Р Групп» 190000, Россия,Санкт-Петербург,пер. Гривцова, д. 1/64

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Овчинникова, Анна Борисовна

Раздел Стр.

ВВЕДНЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕТУРЫ

1.1. Обзор таксономических исследований группы культурных видов 3 картофеля

1.2. Основные гипотезы происхождения культурных видов картофеля

1.2.1. Гипотезы С.М. Букасова (1970; 1978) о происхождении и взаимосвязях культурных видов

1.2.2. Гипотезы Дж. Хокса (Нашкез, 1990; 1994) о происхождении и 25 взаимосвязях культурных видов

1.3. История изучения морфологических признаков культурных 29 видов

1.4. Географические, экологические особенности и скрещиваемость 35 культурных видов

1.5. Изучение генетического разнообразия, дифференциации и филогенетических связей культурных видов картофеля с ^2 использованием ДНК маркеров

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

2.1. Материал исследования

2.2. Методы исследования

2.2.1. Методы восстановления всхожести семян

2.2.2. Подсчет числа хромосом

2.2.3. Построение электронных карт

2.2.4. Методы выделения, очистки, амплификации тотальной ДНК, 72 разделения амплифицированных фрагментов

2.2.5. Статистическая обработка результатов ЭБЯ анализа

2.2.6. Анализ фенотипического разнообразия морфологических 77 признаков у образцов экспериментальной выборки

2.2.7. Анализ морфологических признаков гербарных образцов

2.2.8. Географо- морфологический метод

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Формирование экспериментальной выборки образцов полевой 33 коллекции культурных видов картофеля

3.1.1. Этапы формирования выборки образцов полевой коллекции

3.1.2. Характеристика 238 образцов сформированной выборки

3.2. Изучение генетического разнообразия и взаимосвязей культурных видов на основе анализа полиморфизма ядерных 98 микросателлитных локусов

Раздел Стр.

3.2.1 Изучение полиморфизма пБ 8Я локусов д

3.2.2. Изучение генетического разнообразия культурных видов по показателям полиморфизма ядерных микросателлитных локусов

3.2.3 Географическое распространение аллелей пББК локусов у образцов выборки

3.2.4 Анализ генетических взаимосвязей культурных видов картофеля \

3.3. Изучение фенотипического разнообразия культурных видов на основе анализа комплекса морфологических признаков образцов 123 выборки

3.3.1. Изучение структуры фенотипического разнообразия сформированной выборки образцов полевой коллекции с 123 использованием методов многомерной статистики

3.3.2. Изучение изменчивости морфологических признаков и анализ их таксономической значимости у культурных видов

3.3.3. Сопоставление полученных результатов с гипотезами о происхождении и взаимосвязях культурных видов

3.4. Результаты изучения гербарных образцов по комплексу морфологических признаков

3.4.1. Результаты изучения структуры разнообразия морфологических признаков гербарных образцов с использованием факторного 166 анализа

3.4.2. Результаты базового статистического анализа изменчивости морфологических признаков гербарных образцов

3.5. Таксономический анализ группы культурных видов секции Petota Dumort. рода Solanum L. выводы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ТЕКСТЕ х

Введение Диссертация по биологии, на тему "Дифференциация культурных видов картофеля на основе полиморфизма ядерных микросателлитных локусов и изменчивости морфологических признаков"

Картофель - группа клубнеобразующих видов рода Solanum L., секции Petota Dumort, подсекции Potatoe G. Don. В эту подсекцию, помимо многочисленных дикорастущих видов, входит группа культурных видов, которая характеризуется определенным набором морфологических и хозяйственно-ценных признаков. Разнообразие культурных видов представлено стародавними местными южноамериканскими сортами четырех уровней плоидности - от диплоидного (2п=2х=24) до пентаплоидного (2п=5х=60). Коллекция культурных видов картофеля, сохраняемая в ВИРе, является старейшей и одной из крупнейших в мире, представлена более чем 3500 образцами растений и около 1000 листами гербария; эта коллекция имеет большое практическое значение для селекции (Камераз, 1937, 1940; Костина, 1976; Kiru et al., 2007) и является ценным материалом для исследований.

Актуальность данного исследования определяется, прежде всего, разногласиями в понимании структуры генетического разнообразия и таксономического состава данной группы. Разные систематики в группу культурных видов включали различное число видов, а именно: 3 (Dodds, 1962), 21 (Лехнович, 1971), 17 (Букасов, 1978), 7 (Hawkes, 1990), 9 (Ochoa, 1990, 1999), 15 (Горбатенко, 2006) и 4 (Spooner et al., 2010). Различия в системах группы культурных видов картофеля связаны, прежде всего, с различиями в понимании объемов входящих в неё видов и с противоречивыми мнениями об их происхождении и генетических взаимосвязях. Эти разногласия существенно осложняют работу по сохранению и изучению генетического разнообразия культурного картофеля.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

2. Оценить полиморфизм ряда ядерных микросателлитных локусов (nSSR) с использованием сформированной выборки.

3. Исследовать генетическое разнообразие и взаимосвязи культурных видов по данным о полиморфизме ядерных микросателлитных локусов у образцов выборки.

С использованием методов многомерной статистики впервые исследована структура фенотипического разнообразия местных сортов из коллекции ВИР. Выделен ряд признаков, имеющих таксономическое значение. В процессе работы над диссертацией проведена лектотипификация для 4 таксонов видового ранга: Solanum chaucha Juz. et Buk., Solanum curtilobum Juz. et Buk., Solanum mamilliferum Juz. et Buk., Solanum tenuifilamentum Juz. et Buk. и для 66 таксонов внутривидового ранга (подвиды, разновидности, формы) Solanum andigenum Juz. et Buk. и Solanum tuberosum L. Полученные результаты представлены на web-сайте аутентичных гербарных образцов культурных видов картофеля из коллекций Всероссийского научно - исследовательского института растениеводства им.Н.И.Вавилова РАСХН (WIR) и Ботанического института им.В.Л.Комарова РАН (LE), в создании которого автор принимала активное участие (http://www.vir.nw.ru/herbar/types/bukasov.php).

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Овчинникова, Анна Борисовна

Выводы

2. Показан высокий уровень полиморфизма изученных 8 ядерных микросателлитных локусов; у 230 образцов выборки выявлено 79 аллелей; среднее число аллелей на локус составило 9.9, среднее значение индекса PIC - 0.76. В зависимости от локуса число аллелей варьирует от 7 до 17, значения индекса PIC -от 0.56 до 0.85. 25 аллелей относятся к редким, 10 - являются уникальными.

3. Каждый генотип выборки характеризуется уникальным спектром амплифицированных фрагментов.

6. С использованием результатов SSR анализа выборка дифференцирована на три группы: (1) S. juzepczukii и S. curtilobum, которые формируют два отдельных подкластера; только эта группа получила статистическую поддержку; (2) смешанные образцы всех диплоидных видов и триплоидного вида S. chaucha-, (3) тетраплоидные виды.

9. Исследованное разнообразие культурных видов картофеля может быть отнесено к 4 видам, три из которых монотипные (S. juzepczukii Buk., S. curtilobum Juz. et Buk., S. ajanhuiri Juz. et Buk.) и один политипный - S. tuberosum s.l., что согласуется с результатами таксономических обработок этой группы, проведёнными другими авторами (Dodds, 1962; Spooner et al., 2010).

Список сокращений, используемых в тексте

AFLP

CGN-CIP

EMBL

EST-LEPIC

RAPD

RFLP-SNP

SSR-SSR анализ -nSSR

TIGR

Тш°С -WIR

ВИР

ГКднк-м

МС

ОГРК

ПААГ

ПЦР

Праймер

Праймер R

Amplified Fragment Length Polymorphism - полиморфизм длины амплифицированных фрагментов, коллекция картофеля в Нидерландах, международный центр картофеля Перу.

European Molecular Biology Laboratory - Международный генный банк.

Expressed Sequence Tags - уникальные экспрессирующиеся фрагменты ДНК с известной последовательностью, акроним гербария Ботанический институт им. В.Л.Комарова РАН. Polymorphic Information Content - показатель уровня полиморфизма, используется для оценки информативности локусов. Random Amplified Polymorphic DNA - маркеры, основанные на ПЦР с применением праймеров с произвольной, случайной последовательностью.

Restriction Fragment Length Polymorphism - полиморфизм длины рестрикционных фрагментов, single nucleotide polymorphism - точковая мутация, однонуклеотидный полиморфизм.

Simple Sequence Repeats - микросателлиты -короткие тандемные повторы, единицами которых являются ди-, три- тетра-, или пентануклеотиды. анализ полиморфизма микросателлитных локусов. ядерные микросателлитные последовательности.

The Institute for Genomic Research - институт геномных исследований, проводящий работы по секвенированию геномов различных организмов и создающий базы данных о геномных клонотеках. температура отжига. акроним гербария Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства имени Н.И.Вавилова Российской академии сельскохозяйственных наук. Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства имени Н.И.Вавилова Российской академии сельскохозяйственных наук, гибберелиновая кислота, дезоксирибонуклеиновая кислота. маркер молекулярного веса. питательная среда Мурасиге-Скуга. отдел генетических ресурсов картофеля ВИР. полиакриламидный гель, полимеразная цепная реакция. прямой праймер. обратный праймер.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Овчинникова, Анна Борисовна, Санкт-Петербург

1. Анисимова И.Н. Молекулярные маркеры в исследованиях генетического разнообразия подсолнечника // Идентифицированный генофонд растений и селекция. 2005. С. 250-272.

2. Вавилов Н.И. Центры происхождения культурных растений // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. Л., 1926. - Т. 16, №2. - 248 с.

3. Вавилов Н.И. Проблема происхождения культурных растений в современном понимании // Труды Всесоюз. съезда по генетике, селекции, семеноводству и плем. животноводству. Л., 1930. - Т. 2. - С. 5-18.

4. Вавилов Н.И. Линнеевский вид как система // Тр. по прикл. бот., ген. и сел.-Л, 1931. Т.26, №3. - С. 109-134.

5. Вавилов Н.И. Пять континентов: (Повесть о путешествиях в поисках новых растений). М.: География, 1962. 255 с.

6. Вавилов Н.И. Проблемы происхождения, географии, генетики, селекции растений и агрономии // Избранные труды. М.: Наука, 1965. - Т.5. - С. 462-473.

7. Букасов С.М. Возделываемые растения Мексики Гватемалы и Колумбии. -Л, 1930.307 с.

8. Букасов С.М. Картофели Южной Америки и их селекционное использование. Л., 1933. 53 с.

9. Букасов С.М. Важнейшие достижения селекции картофеля // Социал. растениев. 1936. - № 19. - С. 83-85.

10. Букасов С.М. Селекция картофеля // Теор. основы сел. раст. (под общей ред. академика Н.И.Вавилова). 1937. - Т.З. - С. 3-75.

11. Букасов С.М. География эндемичных картофелей Южной Америки // Изв. Всесоюз. геогр. о-ва. 1940. - Т. 31, № 2. - С. 127-142.

12. Букасов С.М. Система видов картофеля // Пробл. бот. 1955. - Вып.II. - С. 317-326.

13. Букасов С.М. Новая система видов картофеля // Докл. ВАСХНИЛ. -1970. -№6. С. 8-9.

14. Букасов С.М. Систематика видов картофеля секции Tuberarium (Dun.) Buk. рода Solanum L. // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. Л., 1971. - Т.46. - С. 3-44.

15. Букасов С.М. Систематика видов картофеля секции Tuberarium (Dun.) рода Solanum L. // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. Л., 1973. -Т.49., №3. - С. 152-158.

16. Букасов С.М. Принципы систематики картофеля // Тр. по прикл. бот., ген. и сел.-Л., 1978.-Т.62.-С. 3-35.

17. Букасов С.М. Обзор таксономии видов картофеля секции Tuberarium (Dun.) Buk.//Бюл. ВИР, 1980.-Вып. 105.-С. 6-9.

18. Горбатенко Л.Е. Виды картофеля Южной Америки. С-Петербург, 2006.456 с.

19. Жуковский П.М. Культурные растения и их сородичи: систематика, география, цитогнетика, иммунитет, экология, происхождение, использование. Л.: Колос, 1971.-Изд. 3.-751 с.

20. Жуковский П.М. Мировой генофонд растений для целей селекции. Мегагенцентры и эндемичные микрогенцентры // Избр. тр. Л.: Агропромиздат,1985.- 392 с.

21. Зыкин А.Г. Картофели Боливии // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. Л., 1973. -Т. 50, №3,-С. 241-266.

22. Камераз А .Я. Хозяйственные качества южноамериканских картофелей и их селекционное использование // Тез. докл. ВАСХНИЛ М., 1937. - С. 30-31.

23. Камераз А.Я. Использование форм S. andigenum в селекции картофеля // Вестн. соц. растениеводства. 1940. - №5. - С. 12-25.

24. Комаров В.Л. Флора полуострова Камчатки. Л.: АН СССР, 1927. - 339 с. Коровина О.Н., Белозор Н.И., Черноморская Н.М. Каталог типов таксонов растений, хранящихся в гербарии ВИР. - Л., 1985. - С. 16-19.

25. Коровина О.Н. Методические указания к систематике растений. Л.: ВИР,1986.- 212 с.

26. Костина Л.И., Турулева JIM. Южноамериканские формы картофеля как исходный материал для селекции // Бюл. ВИР. 1976. - Вып. 64. - С. 76-79.

27. Костина Л.И. Классификация и генеалогия Solanum tuberosum L. II Дисс. на соиск. уч. ст. доктора биологических наук. — Д., 1988. 393 с.

28. Костина Л.И. Об объеме вида Solanum tuberosum L. II Тр. по прикл. бот., ген. и сел. Л., 1991.-Т. 139.-С. 58-64.

29. Кругер А.И. Самофертильность и скрещиваемость диплоидных и тетраплоидных южноамериканских видов картофеля // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. Л., 1974. - Т. 53, №1. - С. 247 - 258.

30. Лехнович B.C. Культурная флора. Картофель. Л., 1971. - С. 41-304.

31. Лехнович B.C. Новые таксоны внутри вида SOLANUMANDIGENUM JUZ. ET BUK. //Тр. по прикл. бот., ген. и сел. Л., 1983. - Т. 79. - С. 45-49.

32. Майр Э. Популяции, виды и эволюция. М.: МИР, 1974. - 460 с.

33. Митрофанова О. П. Мониторинг генетического разнообразия рода Triticum L. И Идентифицированный генофонд растений и селекция. 2005. - С. 219-240.

34. Попов М. Г. О применении ботанико-географического метода в систематике растений //Вопросы ботаники. 1950. - Вып. 1. - С. 70-108.

35. Рыбин В. А. Кариологическое исследование некоторых диких и культурных картофелей Америки // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. Л., 1929 - Т.20. - С. 655-700.

36. Рыбин В.А. Результаты цитологического анализа культурных и диких видов картофелей // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. Л., 1933. - Т.2. - С. 3-100.

37. Синская Е. Н. Динамика вида. М.-Л., 1948. - 527 с.

38. Синская Е. H. Учение о виде и таксоне. JL, 1961.-46 с.

39. Синская E.H. Историческая география культурной флоры (на заре земледелия). Л.: Колос, 1969. - 480 с.

40. Синская Е. Н. Вид и его структурные части на различных уровнях органического мира // Бюлл. ВИР. 1979. - Т. 91. - С. 7-24.

41. Скворцов А. К. Сущность таксона и проблемы внутривидовой систематики растений: некоторые соображения и предложения // Бюлл. МОИП. 1971. - №6. - С. 74-89.

42. Смекалова Т.Н. Вавиловская концепция систематики культурных растений и её развитие. Генетические ресурсы культурных растений. Проблемы эволюции и систематики // Под общей ред. д-ра биол. наук, проф. Н.И. Дзюбенко. Спб.: С.Петербург, 2009. - С. 215-219.

43. Тахтаджан A. J1. О принципах, методах и символах филогенетических построений в ботанике // Бюлл. МОИП. 1947. - С. 95-120.

44. Тахтаджан A. JL Теоретическое и практическое значение систематики растений и пути её развития // Журн. общ. биол. 1965. - Т. 26., №4. - С. 385-396.

45. Тахтаджан А.Л. Система и филогения цветковых растений. М.-Л.: Наука, 1966.-611 с.

46. Тахтаджан А.Л. Биосистематика: прошлое, настоящее, будущее // Бот. журн. 1970. - Т. 55, №3. - С. 331-346.

47. Черноморская Н.М. Аутентичные образцы С.М. Букасова и B.C. Лехновича // Всесоюзная Ордена Ленина и Ордена Трудового Красного Знамени Академия Сельскохозяйственных Наук им. В.И.Ленина 1991. - Вып. 214. - С. 45-48.

48. Шеффе Г. Дисперсионный анализ. Пер. с англ. М.: Наука, 1980. - 512 с.

49. Юзепчук C.B., Букасов С.М. К вопросу о происхождении картофеля // Труды Всесоюз. съезда по генетике, селекции, семеноводству и плем. животноводству. -Л., 1929.-Т.З.-С. 593-611.

50. Юзепчук С. В. Новые виды рода Solanum из группы Tuberosa Dun. II Известия Академии Наук СССР. 1937. - С. 259-311.

51. Brickell C.D., Alexander С., David J.C., Hetterscheid WLA, Leslie A.C., Malecot V., Jin X. 2009. International Code of Nomenclature for Cultivated Plants, 8th ed. // Scripta Horticulturae. 2009. - V. 10. - P. 1-204.

52. Bitter G. Solana nova vel minus cognita // Fedde Report. Spec. Novarum Regni Veg. 1912,- V. 10.

53. Corell D. The potato and its wild relatives // Texas Research Foundation. Renner. Texas. 1962,- 606 p.

54. Cribb PJ, Hawkes J. Experimental evidence for the origin of Solanum tuberosum subspecies andigena II In: D'Arcy WG, ed. Solanaceae: biology and systematics. New York: Columbia University Press. 1986. - P. 384-404.

55. De Candolle AP. Nouvelles recherches sur le type sauvage de la pomme de terre (Solanum tuberosum) // Archives des Sciences Physiques et Naturelles. -1886. 438 p.

56. Dodds K.S. Classification of cultivated potatoes // In D. S.Correll, The potato and its wild relatives. Contr Texas Res Found Bot Stud. 1962. - V. 4 - P. 517-539.

57. Dodds K.S., Paxman G.J. The genetic system of cultivated potatoes // Evolution. -1962.-V. 16.-P. 154-167.

58. Don G. A general system of gardening and botany, containing a complete enumeration and description of all plant hitherto known with their generic and specific characters, places of growth // London. 1938. - Vol. 4.

59. Dumortier B.C.J. Florula belgica, operas majoris prodromus Auct // Tornaci nerviorum, typ T. Casterman, 1927.

60. Dunal M.F. (In: De Candolle. Prodromus/Solanaceae). 1852. 13/1. P. 27-387.

61. Feingold S., Lloyd J., Norero N., Bonierbale M., Lorenzen J. Mapping and characterization of new EST-derived microsatellites for potato (Solanum tuberosum L.) // Theor Appl Genet. 2005. - V. 111. - P. 456-466.

62. Ghislain M., Spooner D., Rodriguez F., Villamon F., Nunez J., Vasquez C., Waugh R., Bonierbale M. Selection of highly informative and user-friendly microsatellites (SSRs) for genotyping of cultivated potato // Theor Appl Genet. 2004. -V. 108-P. 881-890.

63. Ghislain M, Andrade D, Rodriguez F, Hijmans RJ, Spooner DM. Genetic analysis of the cultivated potato Solanum tuberosum L. Phureja group using RAPDs and nuclear SSRs // Theoretical and Applied Genetics. 2006. - P. 1515-1527.

64. Ghislain M., Nun~ez J., Rosario Herrera M., Pignataro J., Guzman F., Bonierbale M., Spooner D. Robust and highly informative microsatellite-based genetic identity kit for potato // Mol. Breeding. 2009. - V. 23 - P. 377-388.

65. Glendinning D. R. The performance of progenies obtained by crossing groups Andigena and Tuberosum of Solanum tuberosum II European Potato Journal. 1969. -V. 12.-P. 13-19.

66. Hawkes J.G. Potato collecting expeditions in Mexico and South America. II. Systematic classification of the collections // Aberystwyth: Imperial Bureau of Plant Breeding and Genetics. 1944. - P. 1-142.

67. Hawkes J.G. Kartoffel. I. Taxonomy, cytology and crossability // In: H. Kappert and W. Rudolf (eds.) Handbuch Pflanzenzuchtung, Paul Parey, Berlin, 2d ed. 1958. -V. 3.-P. 12-43.

68. Hawkes J.G. A revision of tuber-bearing Solanums (second edition) // Scot. PI. Breed. Sta. Rec. 1963. - 163 p.

69. Hawkes J.G. The potato. Evolution, biodiversity, genetic resources // Belhaven Press. London. 1990. - 259 p.

70. Hawkes J.G. Origin of cultivated potatoes and species relationships // In: Potato Genetic, Bradshaw and Mackay (eds), CAB International, Wallingford, UK. 1994. - P. 3-42.

71. Hawkes J.G., Hjerting J.P. The Potatoes of Bolivia. The Breeding Value and evolutionary Relationships // Oxford University Press. 1989. - 525 p.

72. Haynes K.G., Wilson D. R., Kang M.S. Genotype x environment interactions for specifi c gravity in diploid potatoes // Crop Science. 1995. - V. 35 - P. 977 - 981.

73. Hoekstra R., Box P.O., Vosman B., Roeland E. Diversity analysis of potato landraces in the CGN genebank by means of SNPs // Abstracts book the 18th Triennial

74. Conference of the European Association of Potato Research, July 24-29, Oulu, Finland. -2011.-P. 82.

75. Hosaka K., Ogihara Y., Matsubayashi M., Tsunewaki K. Phylogenetic relationship between the tuberous Solanum species as revealed by restriction endonuclease analysis of chloroplast DNA // Jpn. J. Genet. 1984. - Vol. 59. - P. 349-369.

76. Hosaka K. Who is the mother of the potato? restriction endonuclease analysis of chloroplast DNA of cultivated potatoes // Theor. Appl. Genet. - 1986. - V. 72. - P. 606618.

77. Hosaka K., Zoeten G.A. and Hanneman R.E. Jr. Cultivated potato chloroplast DNA differs from the wild type by one deletion evidence and implications // Theor. Appl. Genet. - 1988. - V. 75. - P. 741-745.

78. Hosaka K. T-type chloroplast DNA in Solanum tuberosumL. ssp. tuberosum was conferred from some populations of S.tarijense Hawkes // Amer. J. Potato Res. 2003. -V. 80. - P. 21-32.

79. Howardh W. Calyx forms in dihaploids in relation to the origin of Solanum tuberosum //Potato Res. 1973. -V. 16. - P. 43-46.

80. Huama. Z., Golmirzaie A. and Amoros W. The potato. In D. Fuccillo, L. Sears, and P. Stapleton eds., Biodiversity in trust: conservation and use of plant genetic resources in CGIAR Centres // Cambridge University Press, Cambridge, UK. 1997. - P. 21-28.

81. Huaman Z., Spooner D. Reclassification of landrace populations of cultivated potatoes (Solanum sect. Petota) II Amer. J. Bot. 2002. - Vol. 89. - P. 947-965.

82. Jackson M. T. , Hawkes J. G. and Rowe P. R. The nature of Solanum chaucha Juz. et Buk., a triploid cultivated potato of the South American Andes // Euphytica. 1977. -V. 26.-P. 775 -783.

83. Jackson M. T., Rowe P. R. and Hawkes J. G. Crossability relationships of Andean potato varieties of three ploidy levels // Euphytica. 1978. - V. 27 - P. 541 - 551.

84. Jackson M. T., Hawkes J. G. and Rowe P. R. An ethnobotanical fi eld study of primitive potato varieties in Peru // Euphytica. 1980. - V. 29. - P. 107 - 113.

85. Johns T., Huaman Z., Ochoa C. M. and Schmiediche P. E. Relationships among wild, weed, and cultivated potatoes in the Solanum x ajanhuiri complex // Systematic Botany. 1987.-V. 12.-P. 541 -552.

86. Johns T. and Keen S. L. Ongoing evolution of the potato on the altiplano of western Bolivia // Economic Botany. 1986. - V. 40. - P. 409 - 424.

87. Kawchuk L.M., Lynch D.R., Thomas J., Penner B., Sillito D., Kulcsar F. Characterization of Solanum tuberosum simple sequence repeats and application to potato cultivar identification // Amer. Potato Journal. 1996. - V. 73. - P. 325-335.

88. Marks G. E. The enigma of triploid potatoes // Euphytica. 1966a. - V. 15. P. 285-296.

89. Matsubayashi M. Phylogenetic relationships in the potato and its related species. In T. Tsuchiya and P. K. Gupta eds. // Chromosome engineering in plants: genetics, breeding, evolution. Elsevier, Amsterdam, Netherlands 1991. - part B. - P. 93 - 118.

90. Milbourne D., Meyer R.C., Collins A.J., Ramsay L.D., Gebhardt C., Waugh R. Isolation, characterization and mapping of simple sequence repeat loci in potato // Mol Gen Genet. 1998. - V. 259. - P. 233-245.

91. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture // Physiol. Plant. 1962. - Vol. 15, N13. - P. 473-497.

92. Nei M. Analysis of gene diversity in subdivided populations // Proc Natl Acad Sei USA. 1973. - V. 70. - P. 3321-3323.

93. Ochoa C.M. The potatoes of Bolivia // South America. Cambridge University Press. 1990. - 525 p.

94. Ochoa C.M. Las papas de Sudam e rica: Peru (parte I) // International Potato Center, Lima, Peru. 1999 .

95. Ovchinnikova A., Krylova E., Gavrilenko T., Smekalova T., Zhuk M., Knapp S. and Spooner D. Taxonomy of cultivated potatoes (Solanum section Petota: Solanaceae) //Botanical Journal of the Linnean Society.-2011.-V. 165,- P. 107-155.

96. Prowan J., Powell W., Waugh R. Microsatellite analysis of relationships with cultivated potato (Solanum tuberosum). // Theor. Appl. Genet. 1996. - V. 92. - P. 1078-1084.

97. Quiros C. F., Brush S. B., Douches D. S., Zimmerer K. S. and Huestis G. Biochemical and folk assessment of variability of Andean cultivated potatoes // Economic Botany. 1990. - V. 44. - P. 254 - 266.

98. Raker C. and Spooner D. Chilean tetraploid cultivated potato, Solanum tuberosum, is distinct from the Andean populations; microsatellite data // Crop Science. 2002. -Vol. 42.-P. 1451-1458.

99. Rios D., Ghislain M., Rodriguez F. and Spooner D. What is the origin of the European potato? Evidence from Canary Island landraces // Crop Scienc. 2007. - V. 47. -P. 1271 - 1280.

100. Schmiediche P.E., Hawkes J.G., Ochoa C.M. The breeding of the cultivated potato species S.juzepczukii and S.curtilobum. II. The resynthesis of S.juzepczukii and S.curtilobum//Euphytica. 1982.-V. 31.-P. 395-707.

101. Simmonds N.W. The genetics of seed and tuber dormancy in the cultivated potatoes // Heredity. 1964. -V. 19. P. 489-504.

102. Spooner D.M., Sytsma K.J., Conti E. Chloroplast DNA evidence for genome differentiation in wild potatoes // Amer. J. of Botany. 1991. -V. 78. - P. 1354-1366.

103. Spooner D.M., Sytsma K.J. Reexamination of series relationships of Mexican and Central American wild potatoes (Solanum sect. Petota)\ evidence from chloroplast DNA restriction site variation // Systematic Botany. 1992. - V. 17. - P. 432-448.

104. Spooner D.M., Castillo R.T. Reexamination of series relationships of South American wild potatoes (Solanaceae: Solanum sect. Petota): evidence from chloroplast DNA restriction site variation // Amer. J. of Botany. 1997. - V. 84, № 5. - P. 671-685.

105. Spooner D.M., Rodriguez F., Polgar Z., Ballard Jr H. E. and Jansky S.H. Genomic origins of potato polyploids: GBSSI gene sequencing data // The Plant Genome, a supplement to Crop Science. 2008. - V. 48. - P. 27 - 36.

106. Spooner D., Gavrilenko T., Jansky S., Ovchinnikova A., Krylova E., Knapp S., Simon R. Ecogeography of ploidy variation in cultivated potato (Solanum sect. Petota) // American Journal of Botany. 2010. -V. 97, №12. - P. 2049-2060.

107. Ugent D. The potato in Mexico: Geography and primitive culture // Economic Botany. 1968. - V. 22. - P. 109 - 123.

108. Veilleux R.E., Shen L.Y., Paz M.M. Analysis of the genetic composition of anther-derived potato by randomly amplified polymorphic DNA and simple sequence repeats//Genome. 1995.-V. 38.-P. 1153-1162.

109. Wienand U., Feix Y. Zein specific restriction enzyme fragments of maize DNA. // FEBS Lett. 1980. - V. 116. - P. 14-16.

110. Woodcock K.M. and Howard H.W. Calyx types on Solanum tuberosum dihaploids, S. stenotomum, S. sparsipilum and their hybrids // Potato Res. 1975. - V. 18.-P. 460-465.

111. Zimmerer K.S. The regional biogeography of native potato cultivars in highland Peru//Journal of Biogeography. 1991.-V. 18.-P. 165 - 178. http://www.tigr.org http://darwin.cirad.fr/darwin http://www.vir.nw.ru/herbar/types/bukasov.php www.cipotato.org201

Информация о работе

Овчинникова, Анна Борисовна
кандидата биологических наук
Санкт-Петербург, 2011
ВАК 03.02.07

Диссертация

Дифференциация культурных видов картофеля на основе полиморфизма ядерных микросателлитных локусов и изменчивости морфологических признаков - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы