Генетико-таксономический анализ популяций лиственницы гмелина

Яхнева, Наталья Викторовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Генетико-таксономический анализ популяций лиственницы гмелина
ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Генетико-таксономический анализ популяций лиственницы гмелина"

На правах рукописи

Яхнева Наталья Викторовна

ГЕНЕТИКО-ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОПУЛЯЦИЙ ЛИСТВЕННИЦЫ ГМЕЛИНА(LARIX GMELINH ^ОТ^) RUPR.)

03.00.05 - Ботаника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Красноярск, 2004

Работа выполнена в лаборатории лесной генетики и селекции Института леса им. В.Н. Сукачева Сибирского отделения РАН, г. Красноярск.

Научные руководители: доктор биологических наук,

профессор Л.И. Милютин

доктор биологических наук, профессор А.П. Абаимов

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Ю.М. Константинов

кандидат биологических наук О.А. Зырянова

Ведущая организация: Ботанический сад-институт Уфимского НЦ РАН

Защита состоится 25 мая 2004 года в 10 ч. на заседании диссертационного совета Д 003.056.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Институте леса им. В.Н. Сукачева СО РАН по адресу: 660036. Красноярск. Академгородок. Факс: (3912) 43-36-86: E-mail: institute(S>forest.akadem.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН

Автореферат разослан «19» апреля 2004 года.

Ученый секретарь-диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук

А. В. Шашкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Изучение генетического разнообразия лесообразующих видов хвойных является одной из важных проблем современной биологии. Под воздействием дестабилизирующих природных и антропогенных факторов происходит постепенное истощение генетических ресурсов лесов, снижение их устойчивости и продуктивности. Поэтому необходимы сведения о генетической структуре популяций различных видов хвойных, уровнях их внутри- и межпопуляционного разнообразия, степени генетической дифференциации в разных частях ареалов. Они позволят оценить генетический потенциал видов и разработать для каждого из них комплекс мероприятий по рациональному использованию, сохранению и воспроизводству генетических ресурсов, отбору наиболее ценных популяций.

Одним из методов изучения генетического разнообразия хвойных является электрофоретический анализ изоферментов. Использование изоферментов в качестве биохимических маркеров генов позволяет дать количественную оценку уровня генетической изменчивости: определить число полиморфных локусов в генофонде популяций, гетерозиготность отдельных деревьев, степень генетических различий между популяциями и видами.

Генетический полиморфизм лиственницы Гмелина (Larix gmelinii ^^г.) Rupг.), являющейся одним из основных лесообразующих видов рода Larix в нашей стране [Абаимов, Коропачинский, 1984; Абаимов, Милютин, 1995; и др.], изучен слабо. К настоящему времени опубликованы результаты генетических исследований лишь нескольких популяций этого вида из Восточной Сибири [Semeгikov et э1., 1999] и Дальнего Востока [Потенко, Разумов, 1996]. Отсутствие данных из большинства районов естественного распространения лиственницы Гмелина не позволяет оценить генетический потенциал и степень внутривидовой дифференциации вида, а также уровень его генетических отличий от других видов рода Larix.

Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение генетического полиморфизма и внутривидовой дифференциации лиственницы Гмелина методом изоферментного анализа.

В задачи исследования входило:

1) изучение генного контроля электрофоретического разнообразия ферментов у лиственницы Гмелина;

2) определение параметров генетической изменчивости, популяционной структуры и степени внутривидовой дифференциации природных и интродуцированных популяций лиственницы Гмелина из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья;

3) сравнительная оценка уровней внутри- и межвидовой дифференциации популяций лиственницы Гмелина, сибирской и Чекановского.

Научная новизна. Впервые проведено исследование генетической изменчивости лиственницы Гмелина в Центральной Эвенкии и Восточном Забайкалье. Определены значения основных параметров генетического разнообразия, получены оценки подразделенности и степени дифференциации популяций в этих регионах. Установлено, что в Центральной Эвенкии лиственница Гмелина испытывает дефицит гетерозиготных генотипов, вызванный инбридингом. Впервые на основе анализа генов, кодирующих ферменты, получены данные о генетическом полиморфизме и степени д и ф ф е лиственниць Показано, что интродуцированные

Гмсттиия и грпграфицргк-ну кулЫ

более

БИБЛИОТЕКА СПепрбрг и,и\ 09 г»А«т7УТ]

низким аллельным разнообразием и менее дифференцированы по сравнению с природными популяциями.

Практическая значимость. Полученные данные о генетическом полиморфизме и внутривидовой дифференциации природных и интродуцированных популяций лиственницы Гмелина могут быть использованы при разработке селекционных мероприятий, направленных на сохранение, восстановление и рациональное использование ее генетических ресурсов, решение таксономических задач.

Защищаемые положения:

1. Популяции лиственницы Гмелина из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья существенно различаются между собой по уровню генетического полиморфизма и особенностям структуры, что свидетельствует о генетической неоднородности вида.

2. Эвенкийские популяции лиственницы Гмелина, сформировавшиеся под воздействием лесных пожаров, испытывают значительный дефицит гетерозиготных генотипов, вызванный инбридингом.

3. Интродуцированные популяции лиственницы из Приамурья характеризуются более низким аллельным разнообразием и слабой межпопуляционной дифференциацией по сравнению с природными популяциями.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на II Всероссийской (с международным участием) научно-практической конференции «Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений» (Красноярск, 1999); на Межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Студенческая наука - городу и краю» (Красноярск, 2000); на II Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых «Агроэкология и устойчивое развитие регионов» (Красноярск, 2000); на XI Международной конференции «Boreal Forests and Environment: Local, Regional and Global Scales» (Красноярск, 2002); на II научной конференции МОГиС, посвященной 115-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова «Актуальные проблемы генетики» (Москва, 2003); на 7-ой Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2003), на конференции молодых ученых «Исследования компонентов лесных экосистем Сибири», посвященной 60-летию образования института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН (Красноярск, 2004).

Кроме того, результаты исследований были представлены на научно-практической конференции «Лесная генетика и селекция на рубеже тысячелетий» (Воронеж, 2001); на Международной конференции «Классификация и динамика лесов Дальнего Востока» (Владивосток, 2001); на Международном симпозиуме «Improvement of Larch (Larix sp.) for Better Growth, Stem Form and Wood Quality» (Франция, 2002); на II Международной конференции «Роль мерзлотных экосистем в глобальном изменении климата» (Якутск, 2002); на конференции молодых ученых «Исследования компонентов лесных экосистем Сибири» (Красноярск, 2003); на конференции, посвященной 100 - летаю организации 1-ой селекционной станции при Московском сельскохозяйственном Институте (Тимирязевская академия) и начала научной селекции в России (Москва, 2003).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 16-ти опубликованных работах, 4 работы находятся в печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 157 страницах

компьютерного текста, содержит 25 таблиц и 18 рисунков. Библиографический список включает 210 наименований, 100 из которых на иностранных языках.

Личный вклад автора. Представленные в диссертации результаты исследований получены непосредственно автором в лаборатории лесной генетики и селекции Института леса им. Н.В. Сукачева СО РАН. Материал для исследований лиственницы Гмелина из Центральной Эвенкии был предоставлен автору одним из научных руководителей: д.б.н., проф. А.П. Абаимовым, образцы лиственницы сибирской из Нижнего Приангарья - к.б.н. НА. Кузьминой.

Благодарности. Автор благодарит научных руководителей д.б.н., проф. Л.И. Милютина и д.б.н., проф. А.П. Абаимова за неоценимую помощь в работе над диссертацией. Автор выражает искреннюю признательность к.б.н. АЛ. Ларионовой за постоянную помощь в проведении экспериментальных работ, ценные указания и советы. Автор благодарен асп. КрасГАУ А.К. Экарту и асп. Института леса А.Н. Кравченко за помощь при проведении анализов. Считаю своим приятным долгом выразить признательность сотрудникам Читинского института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН к.с.-х.н. В.П. Бобриневу, к.б.н. В.П. Макарову и к.с-х.н. Л. Н. Пак за помощь при сборе образцов в Восточном Забайкалье.

Диссертационная работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант № 03-04-49719), интеграционных проектов СО РАН № 53, № 145 и ККФН (грант №11FOO35C).

ГЛАВА 1. ЛИСТВЕННИЦА ГМЕЛИНА И ЕЕ МЕСТО В СИСТЕМАТИКЕ РОДА LARIX

В главе анализируются работы отечественных и зарубежных исследователей, посвященные изучению таксономического положения, морфологических и экологических особенностей, географического распространения лиственницы Гмелина и других сибирских видов рода Larix [Сукачев, 1924; Ostenfeld, Larsen, 1930; Комаров, 1934; Дылис, 1947, 1961, 1981; Кутафьев, 1967; Бобров, 1972, 1978; Поздняков, 1975,1983,1986; Лузганов, Абаимов, 1977; Абаимов, 1980,1997; Абаимов и др., 1980; Milyutin, Vishnevetskaia, 1992; Абаимов, Милютин, 1995; и др.]. Отмечается, что многие вопросы, касающиеся биологии и систематики видов лиственницы, остаются дискуссионными. По мнению ряда исследователей [Gottlieb, 1977; Crawford, 1983; Гончаренко и др., 1988; Крутовский и др., 1990; Гончаренко, 1999; и др.], решение спорных вопросов систематики видов рода Larix и хвойных в целом возможно при использовании единого генетико-таксономического подхода.

ГЛАВА 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗОФЕРМЕНТОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ И ВНУТРИВИДОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ВИДОВ РОДА LARIX

Приведено определение термина «изоферменты», изложены причины, вызывающие электрофоретическую множественность ферментов, показаны преимущества изоферментов перед другими классами генетических маркеров в генетико-популяционных исследованиях древесных растений, в частности хвойных. Проанализированы работы по изучению генетического полиморфизма, внутри- и межвидовой дифференциации различных представителей рода Larix, выполненные с помощью изоферментного анализа [Cheliak, Pitel, 1985; Fins, Seeb, 1986; Ларионова, 1986, 1988 а, б, 1997; Cheliak et al., 1988; Lewandowski, Meinartowicz, 1990;Ying, Morgenstern, 1990, 1991; Lewandowski et al., 1991; Liu, Knowles, 1991; Милютин и др., 1993; Тимерьянов и др., 1994, 1996; Тимерьянов, 1996; Потенко, Разумов, 1996;

Шигапов и др., 1998; Semerikov et al., 1999; Surso, 2002; Ларионова и др., 2003 и др.]. Обзор литературных данных показал, что генетическая изменчивость лиственницы Гмелина по сравнению с другими видами рода Larix изучена очень слабо.

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследования являлись природные и интродуцированные популяции лиственницы Гмелина из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья. Кроме того, в исследования были включены природная популяция лиственницы сибирской из Нижнего Приангарья и интродуцированная популяция лиственницы Чекановского. В главе дано описание природно-климатических условий районов исследования, приведены характеристики изученных видов и популяций этих видов.

Семенной материал для исследования был собран отдельно с каждого из 168 деревьев в 9 популяциях. Электрофоретическое фракционирование экстрактов эндоспермов проводили методом горизонтального электрофореза в 13%-ном крахмальном геле в 2-х буферных системах: I — трис-цитратной рН 6.2 [Adams, Joly, 1980], II - трис-цитратной рН 8.5 / LiOH - боратной рН 8.1 [Ridgway et al., 1970]. В анализ были включены следующие ферменты: глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (G-6-PD, 1.1.1.49.), 6-фосфоглюконатдегидрогеназа (6-PGD, 1.1.1.44.), изоцитратдегидрогеназа (IDH, 1.1.1.42.), малатдегидрогеназа (MDH, 1.1.1.37.), шикиматдегидрогеназа (SKDH, 1.1.1.25.), глутаматдегидрогеназа (GDH, 1.4.1.2.), глутаматоксалоацетаттрансаминаза (GOT, 2.6-1.1.)» лейцинаминопептидаза (LAP, 3.4.11.1.)» эстераза (EST, З.1.1.1.), малик энзим (ME, 1.1.1.40.). Гистохимическое окрашивание ферментов проводили по стандартным прописям [Brewer, 1970] с некоторыми модификациями. Обозначение ферментов, локусов и аллелей производили по С. Пракашу с соавторами [Prakash et al., 1969].

Генный контроль выявленных электрофоретических вариантов ферментов изучали методом анализа их сегрегации среди эндоспермов семян отдельных деревьев. Гетерозиготное по какому-либо ферментному локусу дерево продуцирует эндоспермы, несущие аллозимные (аллельные) варианты, в соотношении 1:1. Отклонения от ожидаемого соотношения вариантов оценивали по критерию х2.

Для оценки уровня генетического разнообразия рассчитывали следующие общепринятые в генетико-популяционных исследованиях показатели: процент полиморфных локусов при 95%-ном (Рзд) и 99%-ном (Р99) критериях полиморфности, среднее число аллелей на локус (А), среднюю наблюдаемую (Но) и ожидаемую (Н() гетерозиготности, эффективное число аллелей Соответствие наблюдаемых

распределений генотипов ожидаемым при равновесии Харда - Вайнберга по каждому локусу проверяли по стандартному критерию х2. Популяционную структуру и степень генетической подразделенности популяций исследовали с помощью F- статистик Райта [Guries, Ledig, 1982]. Количественную оценку степени генетических различий между популяциями производили по методу, предложенному М. Ней [Nei, 1972]. Для вычисления показателей использовали пакет компьютерных программ POPGEN 1.32 [Yeh et al., 1999] и BIOSYS 1 [Swofford, Selander, 1981]. Построение дендрограммы, отражающей степень генетической дифференциации популяций, проводили на основании невзвешенного парно-группового метода кластерного анализа (UPGMA) [Sneath, Sokal, 1973].

ГЛАВА 4. ГЕНЕТИЧЕСКИМ КОНТРОЛЬ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА ФЕРМЕНТОВ

В главе дано описание электрофоретического спектра каждого из десяти включенных в анализ ферментов лиственницы Гмелина, сибирской и Чекановского. Показано, что электрофоретическое разнообразие этих ферментов находится под контролем 17 ген-ферментных локусов. Полностью мономорфным во всех исследованных популяциях лиственницы оказался лишь локус Mdh-1, остальные локусы обнаруживают изменчивость хотя бы в одной из популяций. Анализы сегрегации подтверждают, что выявленные в процессе электрофореза аллозимные варианты ферментов наследуются как моногенные признаки и могут быть использованы в качестве маркеров структурных генов в генетико-популяционных исследованиях этих видов.

Таблица 1

Сегрегация аллозимов среди эндоспермов семян гетерозиготных деревьев

Локус

С<1Ь

&-6рс1

маь-2

ЛМЬ-З

маь-4

Ьар-1

Ьар-2

вксШ

ЕЯ-1

6-Р8<1

Ме-1

Ме-2

ЫЬ

Со(-1

соиг

Со»-3

Суммарно

Гевотнп

100/125 100/81

100/106 100/88

100/90

100/130 100/112 112/93 112/130

100/122 100/67 100/пиП

100/95 )00/пи11

100/106 100/пиП

100/130 100/90 80/90

100/115 100/108 100/95 108/115

100/128 100/121 100/86 121/128

100/109 100/94

100/118

100/130 100/90

100/108 100/89

100/109

100/137 100/71

Число деревьев

47 1 2

6 6

10 8 4

14 3 2 25

8 17 2 2

308

Соотношение аллозимов

15:14 35:37

4:3 160:152

17:15

4:3 338:343 5:7 14:11

76:70 48:51 42:37

5:4 50:45

9:10 8:7

73:69 58:54 30:26

103:99 40:34 52:47 131:137

36:32 68:72 8:7 13:12

32:26 16:14

99:87

95:86 4:3

61:60 32:27

168:168

128:122 80:78

2157:2069

Критерий х*

0.034 0.056

0.142 0.204

0.125

0.142 0.037 0.333 0.360-

0.246 0.090 0.316

0.111 0.263

0.053 0.066

0.113 0.143 0.286

0.079 0.486 0.252 0.134

0.235 0.114 0.066 0.040

0.235 0.133

0.774

0.447 0.143

0.008 0.424

0.000

0.144 0.421

1.832

Из представленных в таблице 1 данных по сегрегации, суммированных для каждого типа гетерозигот, видно, что ни у одного из идентифицированных полиморфных локусов не наблюдается достоверного отклонения от ожидаемого для вариантов, кодируемых аллелями одного локуса, соотношения 1:1.

При изучении генетического контроля указанных ферментов не было обнаружено существенных различий между исследованными видами лиственницы по числу идентифицированных ген-ферментных локусов. Различия наблюдались лишь по уровню полиморфизма и составу аллелей ряда одноименных локусов.

ГЛАВА 5. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ ЛИСТВЕННИЦЫ ГМЕЛИНА ИЗ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЭВЕНКИИ И ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ 5.1. Внутрипопуляционная генетическая изменчивость лиственницы Гмелина

На основании аллельных частот 17 ген-ферментных локусов в каждой из изученных популяций лиственницы Гмелина были определены значения основных показателей генетической изменчивости (табл. 2).

Таблица 2

Значения основных показателей генетической изменчивости лиственницы

Популяции Р95, % Рот, % А» н„ н. п.

Ц-Эвенкня -1 47.06 76.47 1.882 ♦(0.600) 0.086 (0.084) 0.111 (0.118) 1.150 (0.203)

Ц-Эвенкня - II 47.06 70.59 1.882 (0.697) 0.078 (0.092) 0.115 (0.149) 1.18 (0.299)

Ц-Эвенкия - III. 58.82 88.24 2.235 (0.752) 0.111 (0.077) 0.147 (0.136) 1.211 (0.259)

B-Забайкалье - IV 58.82 70.59 1.882 (0.697) 0.122 (0.128) 0.140 (0.165) 1.216 (0.301)

Среднее 76.47 94.12 2.588 (0.795) 0.100 (0.082) 0.141 (0.149) 1.210 (0.283)

•- в скобках даны стандартные отклонения

Анализ полученных данных показал, что лиственница Гмелина из Эвенкии имеет более низкие в среднем значения таких важных для характеристики уровня внутрипопуляционной генетической изменчивости показателей как наблюдаемая (Но) и ожидаемая (Не) гетерозиготности, эффективное число аллелей на л о к (iif) п о сравнению с лиственницей из Забайкалья (Н0 = 0.092; Не = 0.128; п^ = 1.180 и Н0 = 0.122; Не = 0.140; п^ = 1.216 соответственно). В то же время аллельное разнообразие включенных в исследование 17 ген-ферментных локусов в эвенкийских популяциях лиственницы Гмелина оказалось значительно выше, чем в забайкальской в основном за счет редких аллелей

Среди эвенкийских популяций лиственницы Гмелина наиболее высокий уровень гетерозиготности наблюдается в популяции III, в которой преобладают деревья старших возрастных групп.

В целом в изученных природных популяциях L. gmelinii в полиморфном состоянии находится 76.47% ген-ферментных локусов при 95%-ом критерии полиморфности (Р»з) и 94.12% при 99%-ом критерии (Р99). Среднее число аллелей на локус (А99) составляет 2.588, средняя наблюдаемая гетерозиготность (Но) - 0.100,

средняя ожидаемая гетерознготность (Не) —0.141, среднее эффективное число аллелей

(гО- 1.210.

5.2 Популяционная структура и внутривидовая дифференциация популяций лиственницы Гмелина

С помощью F-статистик Райта [Guries, Ledig, 1982] были определены популяционная структура и степень генетической подразделенности природных популяций лиственницы Гмелина. Для каждого полиморфного локуса (табл.3) были рассчитаны коэффициенты инбридинга особи относительно популяции (F^), инбридинга особи относительно вида (Fjt) и инбридинга популяции относительно вида в целом (Fst).

Таблица 3

Значения показателей Fis, Fj» F„ _

Л о кус F- Fi, F„

Gdh -0.0379 -0.0226 0.0148

G-6pd 0.3444 0.3876 0.0659

Mdh-2 -0.0201 -0.0099 0.0100

Mdh-3 0.1455 0.3728 0.2660

Mdh-4 -0.0556 -0.0441 0.0109

Lap-1 -0.0332 -0.0295 0.0036

Lap-2 -0.0385 -0.0093 0.0280

Skdh -0.0483 -0.0299 0.0175

Est-1 0.4702 0.4815 0.0214

6-Pgd 0.1962 0.2055 0.0115

Me-1 -0.0594 -0.0204 0.0368

Me-2 0.1519 0.1699 0.0212

Idh 0.2229 0.2429 0.0258

Got-1 0.2582 0.2801 0.0296

Got-2 -0.0762 -0.0650 0.0104

Got-3 0.3651 0.4066 0.0654

Среднее 0.2288 0.2897 0.0789

Из приведенных в таблице 3 данных видно, что изученные природные популяции лиственницы Гмелина испытывают дефицит гетерозиготных генотипов, вызванный инбридингом. Среднее значение показателя Fis составляет 0.2288, что указывает на 22.88% дефицит гетерозигот у каждой особи относительно популяции.

Наиболее значительный дефицит гетерозиготных генотипов наблюдается в эвенкийских популяциях. Значение Fu варьирует от 0.2291 до 0.3269, составляя в среднем 0.2672. Самое высокое значение Fjs установлено в популяции II пирогенного происхождения, отличающейся от других популяций более молодым возрастом. В забайкальской популяции дефицит гетерозигот составляет 12.96%. Показатель Fj,, отражающий инбридинг особи относительно вида, равняется в среднем 0.2897.

Свыше 92% выявленной в природных популяциях лиственницы Гмелина генетической изменчивости реализуется внутри популяций и только 7.89% (Fa = 0.0789) распределяется между популяциями. Следует однако отметить, что установленное значение показателя FM отражает главным образом различия между эвенкийскими популяциями и популяцией лиственницы Гмелина из Забайкалья. Количественная оценка степени генетических различий между популяциями с помощью генетического расстояния D [Nei, 1972] подтверждает это. Наиболее

значительные различия по частотам аллелей проанализированных ген-ферментных локусов наблюдаются между популяцией лиственницы Гмелина из Забайкалья (IV) и тремя популяциями из Эвенкии (табл. 4). Значение D между сравниваемыми парами популяций из этих районов варьирует от 0.0270 до 0.0343. В гораздо более меньшей степени различаются между собой эвенкийские популяции (Frt = 0.0166, D = 0.00250.0042). Наиболее существенные различия среди изученных в Эвенкии популяций наблюдаются между самой молодой по возрастной структуре популяцией II и популяциями I и III, в которых преобладают особи более старших возрастных групп.

Таблица 4

Генетическая идентичность I (выше диагонали) и генетическое расстояние D

(ниже диагонали) между природными популяциями лиственницы Гмелина

Популяции I II III IV

I - 0.9958 0.9975 0.9663

II- 0.0042 - 0.9963 0.9733

III 0.0025 0.0037 - 0.9713

IV 0.0343 0.0270 0.0291 -

5.3 Сравнительный анализ природных популяций лиственниц Гмелина и сибирской

Обнаружено, что лиственница сибирская из Нижнего Приангарья имеет более высокий уровень гетерозиготности (Но = 0.163, Не = 0.174) по сравнению с популяциями лиственницы Гмелина (см. табл. 2) и также испытывает дефицит гетерозиготных генотипов. Однако, в популяции лиственницы сибирской он менее выражен. Значение индекса Р,5 составляет всего 0.061.

Установлено, что изученная популяция лиственницы сибирской существенно отличается по составу и частотам аллелей 17 ген-ферментных локусов от популяций лиственницы Гмелина. Генетическое расстояние между популяциями двух видов варьирует от 0.0389 до 0.0726, составляя в среднем 0.0566. Полученное значение более чем в 3 раза выше среднего значения генетического расстояния между популяциями лиственницы Гмелина (Б = 0.0168), что свидетельствует о значительной генетической дивергенции этих видов рода Larix.

ГЛАВА 6. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ. ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ ПОПУЛЯЦИЙ ЛИСТВЕННИЦЫ ГМЕЛИНА 6.1 Уровни внутрипопуляционной генетической изменчивости интродуцированных популяций лиственницы Гмелина из Приамурья

В таблице 5 приведены значения основных показателей генетической изменчивости для трех интродуцированных популяций лиственницы Гмелина из Приамурья.

Наиболее высокий уровень гетерозиготности при более низком проценте полиморфных локусов и меньшем среднем числе аллелей на локус обнаружен в популяции лиственницы из Амгунского лесхоза Хабаровского края.

В среднем в изученных интродуцированных популяциях лиственницы Гмелина полиморфно более 70% генов, кодирующих ферменты, а каждое дерево в популяции гетерозиготно почти по 13% своих генов. Полученные значения оказались ниже средних (за исключением наблюдаемой гетерозиготности), установленных при исследовании природных популяций этого вида из Эвенкии и Забайкалья (см. табл.2).

Таблица 5

Значения основных параметров генетической изменчивости в интродуцированных популяциях лиственницы Гмелина

Популяции А»? н. н; п.

Свободненская > 64.71 64.71 1.706 ♦(0.588) 0.100 (0.106) 0.109 (0.124) 1.151 (0.223)

Могочинская 47.06 70.59 1.706 (0.470) 0.118 (0.115) 0.127 (0.120) 1.169 (0.188)

Амгунская ■ 52.94 52.94 1.647 (0.702) 0.140 (0.170) 0.139 (0.155) 1.202 (0.245)

Среднее 70.58 82.35 2.118 (0.697) 0.118 (0.104) 0.128 (0.120) 1.172 (0.189)

*- в скобках дано стандартное отклонение

6.2. Популяционная структура и дифференциация интродуцированных популяций лиственницы Гмелина

Анализ генетической структуры интродуцированных популяций лиственницы Гмелина показал, что в двух популяциях: свободненской и могочинской наблюдается незначительный дефицит гетерозиготных генотипов. Значения показателя отражающего инбридинг особи относительно популяции, равны соответственно 0.0809 и 0.0733. В амгунской популяции отмечен небольшой эксцесс гетерозигот (Рц = -0.0065). В среднем инбридинг особи относительно популяции. (1^) составляет 0.0489, инбридинг особи относительно вида (Б^) — 0.0823 (табл. 6).

Таблица 6

Значения показателей Рь, Гц, _

Локус

ваь -0.0526 -0.0169 0.0339

С-6р<1 0.1539 0.1772 0.0276

МёЬ-З 0.1228 0.1601 0.0424

М<1Ь-4 -0.2243 -0.1723 0.0424

Ьар-1 -0.0884 -0.0471 0.0380

Ьар-2 -0.1000 -0.0313 0.0625

5кс1Ь 0.2431 0.2542 0.0146

Е*М 0.4017 0.4240 0.0373

6^(1 -0.0476 -0.0154 0.0308

Ме-2 -0.0476 -0.0154 0.0308

МЬ, -0.0502 -0.0245 0.0245

воМ -0.0567 -0.0437 0.0123

Со« -0.1102 -0.0973 0.0116

Со1-3 -0.2370 -0.1682 0.0556

Среднее 0.0489 0.0823 0.0352

Более 96% генетической изменчивости, выявленной в интродуцированных популяциях лиственницы Гмелина, реализуется внутри популяции. На долю межпопуляционной составляющей приходится в среднем 3.52% (табл. 6). Количественная оценка степени генетических различий между популяциями показала, что несмотря на слабую в общем дифференциацию интродуцированных

популяций ф варьирует от 0.0053 до 0.0099), различия между ними проявляются достаточно отчетливо (табл. 7).

Таблица 7

Генетическая идентичность I (выше диагонали) и генетическое расстояние D

(ниже диагонали ) между интродуцированными популяци ями лиственницы

Популяции Свободненская Могочинская Амгунская

Свободненская - 0.9947 0.9902

Могочинская 0.0053 - 0.9919

Амгунская 0.0099 0.0081 -

Наиболее существенные различия наблюдаются между амгунской популяцией лиственницы из Хабаровского края и популяциями из Амурской (свободненская) и Читинской (могочинская) областей.

6.3. Сравнительный анализ интродуцированных популяций лиственницы Гмелина и лиственницы Чекановского

Включенная в анализ интродуцированная популяция лиственницы Чекановского из Петровск-Забайкальского лесхоза Читинской области имеет более высокие, чем в интродуцированных популяциях лиственницы Гмелина, значения наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности (Но = 0.144, Не = 0.176), а также эффективного числа аллелей (п, = 1.31). В то же время процент полиморфных локусов при обоих критериях полиморфности (Р95 = 47.06, Р99 = 58.82), среднее число аллелей на локус (А99 = 1.76) в этой популяции лиственницы заметно ниже по сравнению со значениями, полученными для 3-х интродуцированных популяций лиственницы Гмелина (см. табл. 5).

Установлено, что исследованная популяция лиственницы Чекановского существенно отличается от популяций лиственницы Гмелина. Генетическое расстояние D, рассчитанное по частотам аллелей 17 локусов, варьирует от 0.0487 до 0.0558, составляет в среднем 0.0527, что почти в 7 раз превышает среднее генетическое расстояние между интродуцированными популяциями лиственницы Гмелина ф=0.0078).

ГЛАВА7. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

7.1 Внутри- и межпопуляционная изменчивость природных популяций

лиственницы Гмелина

Анализ данных о генетическом полиморфизме природных популяций Ь. £теИпп показал, что установленное для популяций из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья среднее значение ожидаемой гетерозиготности близко к

средней оценке этого показателя, рассчитанной по имеющимся в литературе данным для 14 видов лиственницы (Не = 0.142) [Ларионова и др., 2003 а] и средней оценке для 42 различных видов хвойных (Не = 0.145) [Крутовский и др., 1989]. В то же время среднее значение наблюдаемой гетерозиготности (Но = 0.100) оказалось существенно ниже усредненных значений этого показателя как для изученных видов хвойных (Но = 0.152), так и для видов рода ¿аги (Но = 0.138).

Сопоставление наблюдаемой и теоретически ожидаемой гетерозиготности в каждой из исследованных популяций лиственницы Гмелина свидетельствует о том, что все они испытывают дефицит гетерозиготных генотипов, вызванный инбридингом.

Наиболее значительный недостаток гетерозиготных генотипов обнаружен в эвенкийских популяциях L. gmelinii [Larionova, Yakhneva, 2002]. Среднее значение F15 в этих популяциях в два раза больше, чем в забайкальской. Среди исследованных в Центральной Эвенкии популяций самый большой дефицит гетерозигот наблюдается в популяции 11, представленной относительно молодыми особями [Милютин и др., 2003; Яхнева, 2003 а, б; Яхнева, Ларионова, 2003; Ларионова и др., 2003 б].

Одной из наиболее вероятных причин наблюдаемого в популяциях лиственницы Гмелина из Эвенкии избытка гомозиготных генотипов является более высокая встречаемость деревьев, представляющих собой потомство от самоопыления и близкородственных скрещиваний. Все исследованные в Эвенкии популяции в прошлом подвергались воздействию пирогенного фактора и их восстановление происходило за счет небольшого числа неповрежденных или слабоповрежденных деревьев. В первую очередь это относится к популяции II, в которой отсутствуют особи старших возрастных поколений [Ларионова и др., 2004, в печати].

Повышенный дефицит гетерозиготных генотипов у более молодых по возрастной структуре популяций обнаружен при изучении L laricina [Ying, Morgenstern, 1991] и Thuja occidental is L. [Perry, Knowles,1990; Matlhes-Sears et al., 1991]. Значительный дефицит гетерозиготных генотипов выявлен также у L sukaczewii Dyl. (24.5%) [Шигапов и др., 1998], L sibirica Ledeb. (10.4% - 30%) [Семериков, Матвеев, 1995] и L laricina (Du Roi) С. Koch. (27.1%) [Knowles et al., 1987].

Анализ подразделенности изученных популяций лиственницы Гмелина с помощью F-статистик Райта показал, что большая часть (более 92%) генетической изменчивости распределяется внутри популяций. На долю межпопуляционной изменчивости приходится лишь 7.89% (FST = 0.0789). Полученное значение FST находится в пределах значений этого показателя (2% - 8.6%), установленных у других представителей рода Larix, в частности у L occidentalis Nutt. [Fins, Seeb, 1986], L laricina [Cheliak et al., 1988; Ying, Morgenstern, 1991], L. decidua Mill. [Lewandowski, Mejnartowicz, 1991; Majer, 1992], L sukaczewii [Шигапов и др., 1998], L sibirica-[Семериков, Матвеев, 1995; Semerikov et al., 1999]. При изучении популяций лиственницы Гмелина в Восточной Сибири [Semerikov et al., 1999] и на Дальнем Востоке [Потенко, Разумов, 1996] получены более низкие, чем в нашем исследовании, значения F$T - 0.021 и 0.038 соответственно. Обзор данных о степени генетической дифференциации популяций у других видов хвойных, полученных методом изоферментного анализа, также свидетельствует об ее относительно невысокой величине [Mitton et al., 1980; Plessas, Strauss, 1986; Политов, 1989; Крутовский и др., 1989; Fady, Conkle, 1993; Potenko, Velikov, 1998; Huang, Zhang, 2000; и др.].

Количественная оценка степени генетической дифференциации популяций с помощью генетического расстояния D [Nei, 1972] показала, что наиболее сильные различия наблюдаются между географически удаленными друг от друга популяциями из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья. Генетическое расстояние между сравниваемыми парами популяций из этих регионов на порядок выше (D = 0.0270 -0.0343), чем между популяциями из Эвенкии (D = 0.0025 - 0.0042), что отчетливо видно на рисунке.

Согласно классификации К.В. Крутовского с соавторами [Крутовский и др., 1989], такая степень генетической дифференциации (D = 0.03) обычно выявляется между различными расами одного вида. Полученные данные подтверждают предположение А.П. Абаимова и Л.И. Милютина [1995] о том, что, произрастая в таких различных по природным условиям районах, как Таймыр, Эвенкия, Западная

Якутия, Забайкалье, лиственница Гмелина безусловно, должна дифференцироваться на более мелкие внутривидовые таксоны.

Уровень межвидовой дифференциации, включенных в анализ популяций лиственницы Гмелина и лиственницы сибирской, значительно выше уровня внутривидовой дифференциации лиственницы Гмелина. Среднее генетическое расстояние между популяциями разных видов равно 0.0566, что почти в 2 раза больше среднего генетического расстояния между популяциями лиственницы Гмелина из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья.

Лиственница Гмелина (Э-1) Лиственница Гмелина (Э-Ш) Лиственница Гмелина (Э-П) Лиственница Гмелина (В-3)

Лиственница Гмелина (Своб) Лиственница Гмелина (Мог.) Лиственница Гмелина (Амг.) Лиственница сибирская Лиственница Чекановского

0,00 0,01 0,02 0.03 0,04 0,05 0,06

Рис Дендрограмма генетической дифференциации популяций лиственницы

Проведенные исследования лиственницы Гмелина методом изоферментного анализа свидетельствуют о генетической неоднородности этого вида в пределах ареала и подтверждают правомерность выделения В.А. Поварницыным [1949] на основе эколого-морфологических признаков лиственницы, произрастающей в Восточном Забайкалье, в качестве самостоятельного внутривидового таксона, который был определен им как забайкальский экотип.

7.2 Внутри- и межпопуляционная изменчивость интродуцированных популяций лиственницы Гмелина

Исследование интродуцированных популяций лиственницы Гмелина из Хабаровского края, Читинской и Амурской областей показало, что они имеют более низкое в целом аллельное разнообразие и уровень ожидаемой гетерозиготности по сравнению с изученными природными популяциями этого вида из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья. Из 44 аллельных вариантов, выявленных в 17 ген-ферментных локусах в природных популяциях лиственницы Гмелина, в интродуцированных популяциях обнаружено лишь 36. Несколько выше в изученных интродуцированных популяциях, по сравнению с природными популяциями, оказалась лишь наблюдаемая гетерозиготность соответственно).

Кроме того, интродуцированные популяции обнаруживают незначительный по сравнению с природными популяциями дефицит гетерозиготных генотипов. В среднем инбридинг особи относительно популяции (F^) составляет 4.89%, относительно вида в целом (Fit) — 8.23%.

Сравнение показателей генетической изменчивости в природной и интродуцированной популяциях лиственницы Гмелина из Читинской области подтверждает выявленные в целом для включенных в исследование интродуцированных популяций отличия по уровню внутрипопуляционного генетического разнообразия (табл. 8).

Таблица 8

Показатели генетической изменчивости в природной и интродуцированной

Популяции А<п н„ н. пе

Природная 58.82 70.59 1.882 0.122 0.140 1.216

Интродуцированная 47.06 70.59 1.706 1.118 0.127 1.169

Аналогичные нашим данные были получены при исследовании интродуцированных и природных популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestries L.) в Беларуси [Гончаренко и др., 1989]. Наблюдаемая гетерозиготность клонов на плантации практически не отличалась от среднего значения этого показателя в природных популяциях. Другие параметры изменчивости (ожидаемая гетерозиготность, среднее число аллелей на локус) оказались на плантации значительно ниже. Снижение генетического разнообразия на клоновых плантациях сосны обыкновенной отмечал также З.Х. Шигапов [1993, 1995]. Им показано, что при создании искусственных насаждений не сохраняется генетический потенциал природных популяций. Более низкое аллельное разнообразие на плантациях по сравнению с природными популяциями было установлено при изучении Pinus radiata D. Don. [Brown, Moran, 1981; Moran et al., 1980], Pinus taeda L. [Adams, Joly, 1980; Conkle, 1981] Pinus banbiana Lamb. [Knowles, 1985].

В то же время в некоторых работах, посвященных Pinus strobus L. [Eckert et al., 1981; Ryu, Eckert, 1983], Picea abies (L.) Karst. [Гончаренко и др., 1989], Picea mariana (Mill.) B.S.P. [Knowles, 1985], получены данные, свидетельствующие о том, что уровень генетической изменчивости на лесосеменных плантациях был даже выше, чем в природных популяциях. Не выявлено снижения генетического потенциала в природных и в искусственно созданных популяциях сосны крымской (Pinus pallasiana D. Don.) и сосны обыкновенной в Приазовье [Бычков, 2000].

Установлено, что исследованные интродуцированные популяции лиственницы Гмелина в целом менее дифференцированы (F$t = 0.0352, D = 0.0078) по сравнению с природными популяциями. Уровень наблюдаемых между ними различий по классификации К.В. Крутовского с соавторами [1989] характерен для географически близких популяций хвойных. На дендрограмме (см. рис.), построенной для всех изученных популяций лиственницы, популяции из Приамурья образуют единый кластер, значительно обособленный от популяций из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья. Для определения таксономического статуса лиственницы, произрастающей в Приамурье, требуются дополнительные исследования в природных популяциях.

Таким образом, проведенные с помощью изоферментного анализа исследования природных и интродуцированных популяций лиственницы Гмелина свидетельствуют

о генетической неоднородности этого вида в пределах ареала. Существенные

различия между популяциями наблюдаются как по генетической структуре, так и по

уровню внутрипопуляционной изменчивости.

ВЫВОДЫ

1. Аллозимное разнообразие исследованных ферментов лиственницы Гмелина находится под контролем 17 локусов. Анализы сегрегации подтверждают, что выявленные аллозимные варианты наследуются как моногенные признаки и могут быть использованы в качестве маркеров структурных генов в генетико-популяционных исследованиях лиственницы.

2. В среднем в природных популяциях лиственницы Гмелина из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья в полиморфном состоянии находится более 76% генов, кодирующих ферменты. Среднее число аллелей на локус составляет 2.588, эффективное число аллелей - 1.210, средняя наблюдаемая и ожидаемая гетерозиготности равны соответственно 0.100 и 0.141.

3. В изученных природных популяциях наблюдается дефицит гетерозиготных генотипов, вызванный инбридингом. Наибольший недостаток гетерозиготности установлен в эвенкийских популяциях. В среднем каждая особь в этих популяциях испытывает 26.72%-ный дефицит гетерозигот.

4. Анализ популяционной структуры лиственницы Гмелина с помощью F-статистик Райта показал, что более 92% выявленной генетической изменчивости реализуется внутри популяции. На долю межпопуляционной составляющей приходится 7.89%, что свидетельствует о генетической неоднородности вида в пределах ареала.

5. Произрастающая в Восточном Забайкалье лиственница существенно отличается по составу и частотам аллелей 17 ген-ферментных локусов от лиственницы из Центральной Эвенкии. Среднее генетическое расстояние между забайкальской и эвенкийскими популяциями достигает значения 0.03, характерного для популяций, принадлежащим к разным расам одного вида. Полученные данные указывают на генетическую обособленность популяций лиственницы Гмелина из Эвенкии и Забайкалья и могут быть обоснованием для выделения их в отдельные внутривидовые таксоны.

6. Изучение генетического разнообразия интродуцированных в Восточном Забайкалье популяций лиственницы из Приамурья показало, что они характеризуются меньшим аллельным разнообразием и более низкой в среднем ожидаемой гетерозиготностью по сравнению с природными популяциями. Более высокой в интродуцированных популяциях оказалась лишь наблюдаемая гетерозиготность.

7. Интродуцированные популяции лиственницы из Приамурья менее дифференцированы и в меньшей степени испытывают дефицит гетерозиготных генотипов, обусловленный инбридингом, по сравнению с природными популяциями лиственницы.

8. Популяции лиственницы Гмелина из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья значительно отличаются от популяции лиственницы сибирской из Нижнего Приангарья. Среднее генетическое расстояние между популяциями этих видов ф = 0.0566) более чем в три раза выше аналогичного показателя для популяций одного вида лиственницы Гмелина ф = 0.0168). Близкий уровень межвидовых различий выявлен между интродуцированными популяциями лиственниц Гмелина и Чекановского ф = 0.0527).

9. Полученные данные о генетическом разнообразии, популяционной структуре и степени внутривидовой дифференциации природных и интродуцированных популяций лиственницы Гмелина значительно расширяют и дополняют сведения о ее генетической неоднородности и могут быть использованы в работах по таксономическому анализу и селекции этого вида.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ларионова А.Я., Яхнева Н.В., Губима С.Н. Генетическая изменчивость

лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) из Красноярского края // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений: Матер. Н-й Всеросс. н.-пр. конф. (с междунар. участием). - Красноярск: СибГТУ, 1999. - С. 25 -26.

2. Яхнева Н.В. Аллозимный полиморфизм в популяции лиственницы сибирской {Larix sibirica Ledeb.) // Агроэкология и устойчивое развитие регионов: Матер. П-й Всеросс. науч. конф. студ. и мол. уч. - Красноярск: КрасГАУ, 2000. - Ч. 2. - С. 39 -40.

3. Яхнева Н.В., Ларионова А.Я. Полиморфизм ферментных систем лиственницы сибирской // Студенческая наука - городу и краю: Матер, межвуз. науч.-практ. конф. студ. и асп. - Красноярск: КРО НС "Интеграция", 2000. - С. 65 - 66.

4. Ларионова А.Я., Яхнева Н.В. Генетическая изменчивость лиственницы сибирской из Красноярского Приангарья // Лесная генетика и селекция - на рубеже тысячелетий: Тез. докл. науч.-практ. конф. - Воронеж: НИИЛГиС, 2001. - С. 8.

5. Яхнева Н.В., Ларионова АЛ. Генетическая изменчивость ангарской популяции лиственницы сибирской // Классификация и динамика лесов Дальнего Востока: Матер, междунар. конф. - Владивосток: Дальнаука, 2001. - С. 312-314.

6. Yakhneva N. V. Genetic polymorphism of Larix gmelinii (Rupr.) Rupr. in Central Evenkia // Boreal forests and environment: local, regional and global scales.: Abstracts of XI International Conference IBFRA and Wokshop GOFC. - Krasnoyarsk, 2002. - P. 101.

7. Milyutin L.I., Muratova E.N., Kuzm'ma NA., Kuznetsova G.V., Larionova A.Ya.t Novikova T.N., Tarasova V.V., Vladimirova O.S., Yakhneva N.V., Kokorin D.V.

Ecology-genetic studies of forest forming tree species on the Yenisey Transect // Boreal forests and environment: local, regional and global scales.: Abstracts of XI International Conference IBFRA and Wokshop GOFC. - Krasnoyarsk, 2002. - P. 58.

8. Larionova A. Ya., Yakhneva N. V. Genetic polymorphism of Larix sibirica and Larix gmelinii in the Middle Siberia // Proceedings of an international Symposium "Improvement of larch (Larix sp.) for better growth, stem form and wood quality". -France, 2002.-P. 19-24.

9. Яхнева Н.В., Ларионова А.Я. Генетическая изменчивость лиственницы Гмелина в Эвенкии // Актуальные проблемы генетики: Матер. П-й науч. конф. МОГиС. - М.: Изд-во МСХА, 2003. -Т. 1. - С. 310 - 311.

10. Яхнева Н.В. Популяционно-генетические параметры лиственницы Гмелина (Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.) в Эвенкии // Биология - наука XXI века: 7-ая Путинская школа-конференция мол. уч.: Сборник тезисов. - Пущино, 2003. С. 395.

11. Яхнева Н.В. Генетическое разнообразие лиственницы Гмелина в Эвенкии // Исследования компонентов лесных экосистем Сибири: Материалы конф. мол. уч. - Красноярск, 2003. - С. 69 - 71 (на русском). Yakhneva N.V. Genetic diversity of Gmelin larch in Evenkia // Studies on components of Siberia forest ecosystems;

Proceedings of young scientists conference. - Krasnoyarsk, 2003 b. - P. 69 - 71 (in english).

12Ларионова А.Я., Яхнева Н.В., Кузьмина НЛ. Генетическая изменчивость

лиственницы сибирской в Нижнем Приангарье // Лесоведение. - 2003. - № 4. - С. 17-22

13.Милютин Л.И., Муратова Е.Н., Ларионова А.Я., Кузьмина НЛ., Кузнецова Г.В., Владимирова О.С., Яхнева Н.В., Кокорин Д. В. Биоразнообразие лесообразующих

видов древесных растений в бассейне Енисея // Сибирский экологический журнал. - 2003. - Т. 10, № 6. - С.687 - 695.

14.Ларионова А.Я., Яхнева Н.В. Наследование аллозимных вариантов у лиственницы Гмелина // Хвойные бореальной зоны. - 2003. - Вып. 1. - С 60 - 66.

15. Ларионова АЛ., Яхнева Н.В., Экарт А.К. Генетическое разнообразие, популяционная структура и дифференциация лиственницы Гмелина в Центральной Эвенкии // Роль мерзлотных экосистем в глобальном изменении климата. Влияние климатических и экологических изменений на мерзлотные экосистемы: Труды 2 Международной конференции. -Якутск, 2003. - С. 304 -308 (на русском). Larionova A. Ya., Yakhneva N. V., Ekari A.K. Genetic diversity and population structure and differentiation of Larix gmelinii (Rupr.) Rupr. in Central Evenkia // The role of permafrost ecosystems in global climate change. Influence of climatic and ecological changes on permafrost ecosystems: Proceedings of II International conference. - Yakutsk, 2003. - P. 218 - 221 (in english).

16. Яхнева Н.В., Ларионова А.Я. Особенности генетической структуры лиственницы Гмелина в Восточном Забайкалье // Материалы конференции, посвященной 100-летию организации 1-ой селекционной станции при Московском сельскохозяйственном Институте (Тимирязевская академия) и начала научной селекции в России. - М.: Изд-во МСХА, 2003. - С. 189 - 190.

17Ларионова АЛ., Яхнева Н.В., Абаимов А.П. Генетическое разнообразие и дифференциация популяций лиственницы Гмелина в Эвенкии (Средняя Сибирь) // Генетика - 2004 (в печати).

УОП ИЛ СО РАН Заказ № 154, тираж 100 экз.

• ff О 79

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Яхнева, Наталья Викторовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИСТВЕННИЦА ГМЕЛИНА И ЕЕ МЕСТО В

СИСТЕМАТИКЕ РОДА LARIX.

1.1 История таксономического изучения лиственницы Гмелина.

1.2 Таксономическое положение лиственницы ф Гмелина.

1.3 Морфологическое описание и географическое распространение лиственницы Гмелина.

ГЛАВА 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗОФЕРМЕНТОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ И ВНУТРИВИДОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ВИДОВ РОДА LARIX.

2.1 Использование изоферментов в качестве биохимических маркеров генов при изучении генетического разнообразия хвойных.

2.2 Использование изоферментов в генетикоф популяционных исследованиях видов рода Larix.

2.2.1. Наследование изоферментов.

2.2.2. Внутрипопуляционная изменчивость видов рода Larix.

2.2.3. Межпопуляционная изменчивость видов рода

Larix.

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1 Характеристика лиственницы Гмелина из Центральной Эвенкии.

3.2 Характеристика лиственницы Гмелина из Восточного Забайкалья.

3.3 Характеристика лиственницы сибирской из

Красноярского Приангарья.

3.4 Материалы и методы исследования.

ГЛАВА 4. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА

ФЕРМЕНТОВ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Генетико-таксономический анализ популяций лиственницы гмелина"

Актуальность проблемы. Изучение генетического разнообразия лесообразующих видов хвойных, выполняющих средообразующую, ресурсную, рекреационную и других функции, является одной из важных проблем современной биологии. Под воздействием дестабилизирующих природных и антропогенных факторов происходит постепенное истощение генетических ресурсов лесов, снижение их устойчивости и продуктивности. Поэтому необходимы точные сведения о генетической структуре популяций различных видов хвойных, уровнях их внутри- и межпопуляционного разнообразия, степени генетической дифференциации в различных частях ареала. Полученные материалы позволят оценить генетический потенциал видов хвойных и разработать для каждого из них комплекс мероприятий по рациональному использованию, сохранению и воспроизводству генетических ресурсов, а так же по отбору ценных популяций.

Одним из наиболее информативных методов изучения генетического разнообразия хвойных является метод электрофоретического анализа изоферментов, представляющих собой внутриклеточные продукты отдельных генов. Исследуя состав изоферментов, можно получить сведения об изменчивости гена, кодирующего синтез данного фермента. Использование изоферментов в качестве биохимических маркеров генов позволяет дать количественную оценку уровня генетической изменчивости, то есть определить число полиморфных локусов в генофонде популяций, гетерозиготность отдельных деревьев, степень генетических различий между популяциями и видами. В последние годы появились новые возможности и методы для определения уровня генетической изменчивости, основанные на изучении непосредственного носителя генетической информации — ДНК, однако метод электрофоретического анализа изоферментов продолжает оставаться одним из наиболее широко используемых в генетико-популяционных исследованиях хвойных.

Лиственница Гмелина (Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.) является одним из основных лесообразующих видов рода Larix в нашей стране [Абаимов, Коропачинский, 1984; Абаимов, Милютин, 1995; и др.]. Обладая высокой экологической пластичностью, она формирует огромные массивы монодоминантных лесов и редколесий в высоких широтах азиатской части страны. Этот вид занимает около 35% общей площади лиственничных лесов Российской Федерации.

Несмотря на широкое географическое распространение, большую экологическую и ресурсную значимость, генетический полиморфизм лиственницы Гмелина изучен недостаточно. К настоящему времени опубликованы лишь отдельные результаты генетических исследований нескольких популяций этого вида из Восточной Сибири [Semerikov et al., 1999] и Дальнего Востока [Потенко, Разумов, 1996]. Отсутствие данных из многих районов естественного распространения лиственницы Гмелина не позволяет оценить генетический потенциал вида в целом, степень его внутривидовой дифференциации.

В задачи исследования входило:

1) изучение генного контроля электрофоретического разнообразия ферментов у лиственницы Гмелина;

3) сравнительная оценка уровней внутри- и межвидовой дифференциации популяций лиственницы Гмелина, сибирской и Чекановского. Научная новизна. Впервые проведено исследование генетической изменчивости лиственницы Гмелина в Центральной Эвенкии и Восточном Забайкалье. Определены значения основных параметров генетического разнообразия, получены оценки подразделенности и степени дифференциации популяций в этих регионах. Установлено, что в Центральной Эвенкии лиственница Гмелина испытывает дефицит гетерозиготных генотипов, вызванный инбридингом. Впервые на основе анализа генов, кодирующих ферменты, получены данные о генетическом полиморфизме и степени дифференциации лиственницы Гмелина в географических культурах. Показано, что интродуцированные популяции этого вида характеризуются более низким аллельным разнообразием и менее дифференцированы по сравнению с природными популяциями.

Stem Form and Wood Quality» (Франция, 2002); на II Международной конференции «Роль мерзлотных экосистем в глобальном изменении климата» (Якутск, 2002); на конференции молодых ученых «Исследования компонентов лесных экосистем Сибири» (Красноярск, 2003); на конференции, посвященной 100 - летию организации 1-ой селекционной станции при Московском сельскохозяйственном Институте (Тимирязевская академия) и начала научной селекции в России (Москва, 2003),

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 157 страницах компьютерного текста, содержит 25 таблиц и 18 рисунков. Библиографический список включает 208 наименований, 100 из которых на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Яхнева, Наталья Викторовна

ВЫВОДЫ

8. Популяции лиственницы Гмелина из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья значительно отличаются от популяции лиственницы сибирской из Нижнего Приангарья. Среднее генетическое расстояние между популяциями этих видов (D = 0.0566) более чем в три раза выше аналогичного показателя для популяций одного вида лиственницы Гмелина (D = 0.0168). Близкий уровень межвидовых различий выявлен между интродуцированными популяциями лиственниц Гмелина и Чекановского (D = 0.0527).

Заключение

Таким образом, проведенные с помощью изоферментного анализа исследования природных и интродуцированных популяций лиственницы Гмелина позволили получить данные о генетическом разнообразии, популяционной структуре, внутривидовой дифференциации этого широко распространенного в Средней и Восточной Сибири вида лиственницы. Показано, что, произрастая в различных климатических условиях в пределах огромного ареала, лиственница Гмелина неоднородна по своему генотипическому составу.

Существенные различия между популяциями из разных частей ареала наблюдаются как по генетической структуре популяций, так и уровню внутрипопуляционной изменчивости.

Количественная оценка степени генетических различий между природными популяциями этого вида из Центральной Эвенкии и Восточного Забайкалья подтверждает обоснованность, предложенного ранее В.А. Поварницыным [1949] по эколого-морфологическим признакам, выделения лиственницы Гмелина, произрастающей в Забайкалье, в качестве самостоятельного внутривидового таксона — забайкальского экотипа лиственницы Гмелина.

Существенно выделяется по частотам аллелей среди исследованных нами в географических культурах интродуцированных популяций лиственница Гмелина и лиственница из Хабаровского края. Однако уровень генетических различий, выявленных между популяцией лиственницы из Хабаровского края и популяциями из Амурской и Читинской областей, не позволяет выделить ее в качестве какого-либо внутривидового таксона. На дендрограмме (рис. 7.1), построенной по генетическим расстояниям для всех изученных нами популяций лиственницы, популяции из Приамурья образуют единый кластер с генетическими расстояниями, характерными для географически близких популяций одного вида, значительно обособленный от популяций из Эвенкии и Забайкалья. Для определения таксономического статуса лиственницы, произрастающей в Приамурье, требуются дополнительные исследования в природных популяциях.

Лиственница Гмелина (Э -I)

Лиственница Гмелина (Э - III) -

Лиственница Гмелина (Э - П) --

Лиственница Гмелина (В - 3) —

Лиственница Гмелина (Своб.)

Лиственница Гмелина (Мог.) -

Лиственница Гмелина (Амг.)

Лиственница сибирская

Лиственница Чекановского

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

Рис. 7.1 Дендрограмма генетической дифференциации популяций лиственницы

В целом можно отметить, что использованный нами для изучения генетической изменчивости метод изоферментного анализа, несмотря на появление более точных методов, основанных на анализе ДНК, может успешно использоваться, наряду с другими методами, в генетико-таксономических исследованиях видов рода Larix. Полученные этим методом данные способствуют более объективной оценке внутривидовой и межвидовой дифференциации этого сложного в таксономическом плане рода хвойных.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Яхнева, Наталья Викторовна, Красноярск

1. Абаимов А.П. Лиственничные леса и редколесья Севера Сибири (Разнообразие, особенности экологии и лесообразовательного процесса): Дисс. . докт. биол. наук. Красноярск, 1997. — 537 с.

2. Абаимов А.П., Бондарев А.И. Проблемы притундрового лесоводства Сибири // Лесн. хоз-во. 1994. - № 6. - С. 29 - 31.

3. Абаимов А.П., Бондарев А.И., Зырянова О.А., Шитова С.А. Леса Красноярского Заполярья. — Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1997 а. 208 с.

4. Абаимов А.П., Кар пел ь Б.А., Коропачинский И.Ю. О границах ареалов сибирских видов лиственницы // Ботанический журнал. — 1980. — Т. 65, № 1. — С. 118-120.

5. Абаимов А.П., Коропачинский И.Ю. Лиственницы Гмелина и Каяндера. -Новосибирск: Наука, 1984. 120 с.

6. Абаимов А.П., Милютин Л.Н Современные представления о лиственницах Сибири и проблемы их изучения // Сукачевские чтения. -Новосибирск: РАН, 1995. 60 с.

7. Абаимов А.П., Прокушкин С.Г., Зырянова О.А., Каверзина JI.H. Особенности формирования и функционирования лиственничных лесов на мерзлотных почвах // Лесоведение. 1997 б. - № 5. — С. 13 - 23.

8. Айала Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику. — М.: Мир, 1984.-230 с.

9. Айала ФКайгер Дж. Современная генетика: В 3-х т. Т.З. Пер. с англ. — М.: Мир, 1988.-335 с.

10. Алтухов Ю.П., Солменкова Е.Ф. Полиморфизм ДНК в популяционной генетике // Генетика. 2002. - Т. 38, № 9. - С. 1173 - 1195.

11. Атлас лесов СССР. М., 1973. - 222 с.

12. Бобров Е.Г. История и систематика лиственниц // Комаровские чтения. -Л.: Наука, 1972. Т. 25. - 35 с.

13. Бобров Е.Г. Лесообразующие хвойные СССР. Л.: Наука, 1978. — 189 с.

14. Буторина Т.Н. Биоклиматическое районирование Красноярского края. -Новосибирск: Наука, 1979. 232 с.

15. Бычков С.А. Интродукционный потенциал Pinus pallasiana D. Don. и Pinus sylvestris L. в техногенных загрязненных территориях Приазовья): Автореф. дис. канд. биол. наук. Киев, 2000. - 19 с.

16. Васьковский А.П. Краткий очерк растительности, климата и хронологии четвертичного периода в верховьях рек Колымы и Индигирки и на северном побережье Охотского моря. В сб.: Ледниковый период. — М.: 1959. - С. 510 -545.

17. Галахов Н.Н. Климат зоны травяных лесов и островов лесостепи Красноярского края // Природное районирование центральной части Красноярского края и некоторые вопросы природного хозяйства. М.: 1962. - С. 5-26.

18. Глазко В.И., Глазко Г.В. Русско-английский толковый словарь по прикладной генетике, ДНК-технологии и биоинформатике. Киев: Изд-во «КВ1Ц», 2001.-588 с.

19. Гончаренко Г.Г. Генетика и эволюционная филогения лесообразующих хвойных Палеарктики. Минск: Тэхналопя, 1999. - 188 с.

20. Гончаренко Г.Г. Генный поток в природных популяциях сосен (Палеарктика) // Лесоведение. 2002. - № 4. - С. 30 - 36.

21. Гончаренко Г.Г., Падутов В.Е. Руководство по исследованию древесных видов методом электрофоретического анализа изоферментов. — Гомель: БелНИИЛХ, 1988.-66 с.

22. Гончаренко Г.Г., Падутов В.Е., Крутовский К.В., Поджарова З.С., Киргизов Н.Я., Политое Д. В. Уровень генетической изменчивости у Pinus sibirica на Алтае // ДАН СССР. 1988. - Т. 299, № 1. - С. 222 - 225.

23. Гончаренко Г.Г., Падутов В.Е., Поджарова З.С., Крутовский К.В. Генетическая изменчивость у кедровой сосны сибирской // ДАН БССР. 1987. — Т. 31, №9.-С. 848-851.

24. Гончаренко Г.Г., Падутов В.Е., Потенко В.В. Руководство по исследованию древесных видов методом электрофоретического анализа изоферментов. Гомель: БелНИИЛХ, 1989. - 164 с.

25. Гончаренко Г.Г., Падутов В.Е., Силин А.Е. Степень генетической подразделенности и дифференциации в природных популяциях кедровых сосен СССР // Докл. АН СССР. 1991. - Т. 317, № 6. - С. 1477 - 1483.

26. Гончаренко Г.Г., Падутов В.Е., Силин А.Е. Генетическая изменчивость и дифференциация у Pinus pumila (Pall) Regel в популяциях Чукотки и Сахалина // Генетика. 1992 а. - Т. 28, № 7. - С. 107 - 119.

27. Гончаренко Г.Г., Падутов В.Е., Силин Л.Е. Генетическая структура, изменчивость и дифференциация в популяциях Pinus sibirica Du Tour // Генетика. 1992 б. - Т. 28, № 10. - С. 114 - 128.

28. Гончаренко Г.Г., Силин А.Е. К вопросу о генетической изменчивости и дифференциации лиственницы курильской {Larix kurilensis Мауг.) илиственницы японской {Larix kaempferi Sarg.) // ДАН. 1997. - Т. 354, № 6. - С. 835 - 838.

29. Горбачев В.Н. Почвы Нижнего Приангарья и Енисейского кряжа. — М.: Наука, 1967. 139 с.

30. Дылис Н.В. Сибирская лиственница. Материалы к систематике, географии и истории. М.: Изд-во МОИП, 1947. - 137 с.

31. Дылис Н.В. Лиственница Восточной Сибири и Дальнего Востока. М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 209 с.

32. Дылис Н.В. Лиственница. Библиотечка «Древесные породы» - М.: Лесная промышленность, 1981. - 96 с.

33. Завадский К.М. Вид и видообразование. — Л.: Наука, 1968. 404 с.

34. Ирошников А.И. Полиморфизм популяций кедра сибирского // Изменчивость древесных растений Сибири. Красноярск, 1974. - С. 77 — 103.

35. Ирошников А.И. Проблемы селекции и внутривидовой дифференциации лесных древесных растений в работах В.Н. Сукачева // Проблемы лесной биогеоценологии. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1980. — С. 15 — 33.

36. Карпель Б.А. Хранение семян лиственницы даурской // Охрана природы Якутии. Иркутск, 1971.-С. 95- 101.

37. Карпель Б.А. Плодоношение даурской лиственницы в Юго-Западной Якутии: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. — Красноярск, 1974. — 22 с.

38. Карпель Б.А., Медведева Н.С. Плодоношение лиственницы даурской в Якутии. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1977. - 117 с.

39. Классификация и номенклатура ферментов. М.: Изд-во Иностранная литература, 1962.

40. Козу бое Г.М.у Муратова Е.Н. Современные голосеменные Л.: Наука, -1986.-192с.

41. Комаров ВЛ. Класс Coniferales II Флора СССР. Т. 1. JL: Изд-во АН СССР, 1934.-С. 130- 135.

42. Конвенция о биологическом разнообразии II Программа действий: Повестка дня на 21 век и другие документы конференции в Рио-де-Жанейро в популярном изложении. — Женева, Швейцария: Изд-во «Центр за наше общее будущее», 1993. С. 66 67.

43. Коропачинский И.Ю., Встовская Т.Н. Древесные растения Азиатской России. Новосибирск: Изд-во СО РАН филиал «Гео», 2002. - 707с.

44. Коропачинский НЮ., Милютин Л.И. Интрогрессивная гибридизация лиственниц сибирской и даурской в южной части их ареала. — В кн.: Селекция древесных пород в Восточной Сибири. М.: Наука, 1964. - С. 20 — 31.

45. Коропачинский И.Ю., Милютин Л.И. Естественная гибридизация лесообразующих пород СССР и ее лесохозяйственное значение // Известия СО АН СССР. Сер. биол. наук. 1979. - Вып. 1, № 5.- С. 29 - 35.

46. КорочкинЛ.И Взаимодействие генов в развитии. — М.: Наука, 1976.

47. Корочкин Л.И., Серов ОЛ., Пудовкин А.И., Аронштам А.А., Боркин Л.Я., Малецкий С.И., Полякова Е.В., Манченко Г.П. Генетика изоферментов. -М.: Наука, 1977. 275 с.

48. Корчагин А.А. Внутривидовой (популяционный) состав растительных сообществ и методы его изучения // Полевая геоботаника. Т. 3. - M.-JL: Наука, 1966.-С. 63-131.

49. Коршиков И.И., Пирко Я.В. Генетическая изменчивость и дифференциация болотных и суходольных популяций сосны горной (Pinus mugo Turra) в высокогорье Украинских Карпат // Генетика. 2002. - Т. 38, № 9. -С. 1235 - 1241.

50. Крутовский К.В., Гафаров Н.И., Алтухов Ю.П., Духарев В.А. Аллозимный полиморфизм в природной популяции ели европейской (Picea abies (L.) Karst.) Сообщение II. Частота редких аллелей и мутаций de novo II Генетика. 1986. - Т. 22, № 9. - С. 2310 - 2316.

51. Крутовский К.В., Политое Д. В., Алтухов Ю.П. Генетическая изменчивость сибирской кедровой сосны Pinus sibirica Du Tour. Сообщение I. Механизмы генного контроля изоферментных систем // Генетика. — 1987. Т. 23, № 12.-С. 2216-2228.

52. Крутовский К.В., Политое Д.В., Алтухов Ю.П, Межвидовая генетическая дифференциация кедровых сосен Евразии по изоферментным локусам // Генетика. 1990. Т. 26, № 4. - С. 694 - 707.

53. Крюссман Г. Хвойные породы. Пер. с нем. / Ред. и предисловие канд. биол. наук Н.Б. Гроздовой. М.: Лесн. пром-сть, 1986. - 256 с.

54. Кутафьев В.П. Лиственничные леса Эвенкийской провинции. — В кн.: Исследования в лесах Сибири. Ч. 1. Красноярск, 1968. - С. 7 — 11.

55. Кутафьев В.П. Лесорастительное районирование и леса центральной части Средней Сибири: Автореф. дис. канд. биол. наук. — Красноярск, 1971. -29 с.

56. Ларионова А.Я. Генетический полиморфизм и внутривидовая изменчивость лиственницы Сукачева // Развитие генетики и селекции в лесохозяйственном производстве: Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания. Москва, 1988 а. - С. 31 - 33.

57. Ларионова А.Я. Генетическая изменчивость лиственницы сибирской из Южного Забайкалья // Флора, растительность и растительные ресурсы Забайкалья: Тезисы докладов. — Чита, 1997. С. 100 - 101.

58. Ларионова А.Я. Изменчивость и дифференциация в природных популяциях лиственницы Сукачева // Реконструкция гомеостаза: Материалы IX Международного симпозиума. Красноярск, 1998. - Т. 2. — С. 95 - 99.

59. Ларионова А.Я., Яхнева Н.В. Наследование аллозимных вариантов у лиственницы Гмелина // Хвойные бореальной зоны. 2003. - Вып. 1. - С 60 - 66.

60. Ларионова А.Я., Яхнева Н.В., Абаимов А.П. Генетическое разнообразие и дифференциация популяций лиственницы Гмелина в Эвенкии // Генетика. — 2004. (в печати)

61. Ларионова А.Я., Яхнева Н.В., Кузьмина Н.А. Генетическая изменчивость лиственницы сибирской в Нижнем Приангарье // Лесоведение. 2003 а. - № 4. -С. 17-22.

62. Левонтин Р. Генетические основы эволюции. М.: Мир, 1978. — 350 с.

63. Лузганов А.Г., Абаимов А.П. Роль речных бассейнов и ветра в расселении и эволюции лиственниц, кедра сибирского и других древесных пород. В кн.: Лиственница. Т. 8,1977. - С. 31 - 38.

64. Макаров В.П., Бобринев В.П., Милютин Л.И, Географические культуры лиственницы в Восточном Забайкалье. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2002. -192 с.

65. Матвеев А.В. Эколого-генетическая изменчивость лиственницы сибирской {Larix sibirica Ldb) на северном пределе ареала: Автореф. канд. биол. наук. Екатеринбург, 1995. - 16 с.

66. Милютин Л.И. Интрогрессивная гибридизация лиственниц сибирской и даурской и структура популяций. В кн.: Теоретические основы внутривидовой изменчивости и структура популяций хвойных пород. - Свердловск, 1974. - вып. 90.-С. 102-107.

67. Милютин Л.И. Взаимоотношения и изменчивость близких видов древесных растений в зонах контакта их ареалов (на примере лиственницы сибирской и даурской): Дис. д-ра биол. наук. Красноярск, 1982. - 418 с.

68. Милютин Л.И, Кутафьев В.П. О границе между ареалами лиственниц сибирской и даурской // Изв. СО АН СССР. 1967. - № 10, Сер. биол.-мед. наук, вып. 2.-С. 91-97.

69. Милютин Л.И, Муратова Е.Н., Ларионова А.Я. Генетико-таксономический анализ популяций лиственниц сибирской и Сукачева // Лесоведение. 1993. - № 5. - С. 55 - 63.

70. Милютин Л.И., Муратова Е.Н., Ларионова А.Я., Кузьмина Н.А., Кузнецова Г.В., Владимирова О.С., Яхнева Н.В., Кокор ин Д.В.

71. Биоразнообразие лесообразующих видов древесных растений в бассейне Енисея // Сибирский экологический журнал. 2003. - № 6. — С. 687 — 695.

72. Муратова Е.Н. Хромосомный полиморфизм в природных популяциях лиственницы Гмелина Larix gmelinii (Rupr.) Rupr. // Цитология и генетика. — 1994. Т. 28, № 4. - С. 14 - 22.

73. Муратова Е.Н. Кариосистематика семейства Pinaceae Lindl. Сибири и Дальнего Востока: Автореф. дис. . докт. биол. наук. — Новосибирск, 1995. 32 с.

74. Поварницын В.А. Леса даурской лиственницы СССР // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1949. - Т. 54, № 3. - С. 53 - 67.

75. Поздняков JI.K. Леса верхнего течения Яны // Материалы о лесах Якутии. Вып. VII. М., 1961. - С. 162 - 242.

76. Поздняков JI.K. Даурская лиственница. М.: Наука, 1975. - 303 с. Поздняков JI.K. Лес на вечной мерзлоте. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1983.-96 с.

77. Поздняков JI.K. Мерзлотное лесоведение. Новосибирск: Наука, 1986.130 с.

78. Политое Д.В. Аллозимный полиморфизм, генетическая дифференциация и система скрещивания сибирской кедровой сосны Pinus sibirica Du Tour: Автореф. дис . канд. биол. наук. М: ИОГен АН СССР, 1989. - 190 с.

79. Потенко В.В., Криеко В.Г. Изменчивость и сцепление изоферментных локусов у ели восточной Picea orientalis (L.) Link. II Генетика. - 1993. - Т. 29, № 4.-С. 632-637.

80. Потенко В.В., Разумов П.Н. Генетическая изменчивость и популяционная структура лиственницы даурской на территории Хабаровского края // Лесоведение. 1996. - № 5. - С. 11 - 18.

81. Семериков ВЛ. Оценка генетической изменчивости лиственницы сибирской (Larix sibirica LDB.) // Материалы совещания "Вид и его продуктивность в ареале". Санкт-Петербург Гидрометеоиздат, 1993. - С. 332 -334.

82. Семериков ВЛ., Матвеев А. В. Изучение генетической изменчивости лиственницы сибирской {Larix sibirica Ldb.) по изоферментным локусам // Генетика. 1995.-Т.31,№ 8.-С. 1107-1113.

83. Серов ОЛ. Генетика изоферментов // Генетика. — 1968. — Т. 4, № 10. С. 134-144.

84. Смагин В.Н., Семечкин И.В., Поликарпов Н.П. Лесохозяйственное районирование Сибири // Лесные растительные ресурсы Сибири. Краснояск, 1978.-С. 5-23.

85. Сукачев В.Н. К истории развития лиственниц // Лесное дело. М., Л., Новая деревня, 1924. - С. 12 - 44.

86. Сулимова Г.Е., Салменкова Е.А., Политое Д.В., Зинченко В.В., Глазер В.М. Практикум по полиморфизму ДНК и белков. — М.: Изд-во «Ойкос», 2002. — 80 с.

87. Тимерьянов А.Ш. Генетическая изменчивость лиственницы Сукачева на Южном Урале. Пространственная дифференциация популяций // Генетика. -1996. Т. 32, № 5. - С. 663 - 667.

88. Тимерьянов А.Ш.у Cmapoea Н.В., Бахтиярова P.M. Генетическая изменчивость лиственницы Сукачева {Larix sukaczewii Dyl.) на Южном Урале. II Уровни изоферментной изменчивости в природных популяциях // Генетика. -1996. Т. 32, № 2. - С. 267 - 271.

89. Тимерьянов А.Ш., Шигапов З.Х., Янбаев Ю.А. Генетическая изменчивость лиственницы Сукачева на Южном Урале. I Механизм генногоконтроля изоферментных систем // Генетика. 1994. - Т. 30, № 9. - С. 1243 -1247.

90. Тимофеев В.П. Выращивание лиственницы. — В кн.: Внедрение лиственницы в лесные культуры. М.: Лесн. пром-сть, 1968. - С. 18 — 76.

91. Усольцев В.А. Фитомасса лесов Северной Евразии: база данных и география. Екатеринбург: УрО РАН, 2001.

92. Шигапов З.Х. Генетический анализ природных популяций и лесосеменных плантаций сосны обыкновенной: Автореф. дис.канд. биол. наук. Красноярск, 1993. — 25 с.

93. Шигапов З.Х. Сравнительный генетический анализ лесосеменных плантаций и природных популяций сосны обыкновенной // Генетика. 1995. - Т. 32, №3.-С. 19-24.

94. Шигапов З.Х., Путенихин В.П., Шигапова А.Ш., Уразбахтина К.А. Генетическая структура уральских популяций лиственницы Сукачева // Генетика. 1998. - Т. 34, № 1. - С. 65 - 74.

95. Шумилов JI.B. Ботаническая география Сибири. — Томск: Изд. Том. ун-та, 1962.-440 с.

96. Шурхал А.В., Подогас А.В., Семериков ВЛ., Животовский JI.A.

97. Аллозимный полиморфизм лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) // Генетика. 1989. - Т. 25, № 10. - С. 1899 - 1901.

98. Щербаков И.П. Лесной покров Северо-Востока СССР. Новосибирск: Наука, 1975. - 344 с.

99. Щербаков И.П. Леса верхнего и среднего течения реки Вилюй // Ботанические исследования в криолитозоне. Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1992. - С. 91 -104.

100. Янбаев Ю.А., Шигапов З.Х., Путенихин В.П., Бахтиярова P.M.

101. Дифференциация популяций ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) на Южном Урале // Генетика. 1997. - Т. 33, № 9. - С. 1244-1249.

102. Яхнева Н.В., Ларионова А.Я. Генетическая изменчивость лиственницы Гмелина в Эвенкии // Актуальные проблемы генетики. Материалы 2-й научной конференции МОГиС, посвященной 115-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова. М.: Изд-во МСХА, 2003. - С. 399.

103. Яхнева Н.В. Популяционно-гентические параметры лиственницы Гмелина (Larix gmelinii (Rupr) Rupr) в Эвенкии // Биология — наука XXI века: 7-ая Пущинская школа-конференция молодых ученых. Сборник тезисов. -Пущино, 2003 а. С. 395.

104. Яхнева Н.В. Генетическое разнообразие лиственницы Гмелина в Эвенкии // Исследования компонентов лесных экосистем Сибири; Материалы конференции молодых ученых. Красноярск, 2003 б. - С. 69 - 71.

105. Abaimov А.Р. The larches of Siberian permafrost zone and their species peculiarities in progressive succession // Proc. Intern. Symp. "Larch genetics and breeding". IUFRO Working Party S.2.02-07. Sweden: Umea, 1995. - P. 11 - 15.

106. Abaimov A.P., Lesinski J.A., Martinsson O., Milyutin L.I. Variability and ecology of Siberian larch species. Umea, Sweden, 1998. - 126 p.

107. Abaimov A.P., Prokushkin S.G., Matsuura Y., Osawa A., Takenaka A.,

108. Abaimov A.P., Zyryanova O.A., Prokushkin S.G. Long-term investigations of larch forests in cryolithic zone of Siberia: brief history, recent results and possible changes under global warming // Eurasian J. For. Res. 2002 6. — N 5 - 2. — P. 95m Ю6.

109. Abaimov A.P., Zyryanova O.A., Prokushkin S.G., Koike Т., Matsuura Y.

110. Forest ecosystems of the cryolithic zone of Siberia; regional features, mechanisms of stability and pyrogenic changes // Eurasian J. For. Res. 2000 6. - N 1. - P. 1-10.

111. Adams W.T. Application of isozymes in tree breeding. — In: Isozymes in plant genetics and breeding. Part A. Amsterdam: Hsevier, 1983. - P. 381 - 400.

112. Adams W.T., Joly R.I. Genetics of Allozyme Variants in Loblolly Pine I I Heredity. 1980. - Vol. 71. - P. 33 - 40.

113. Allendorf F.W., Seeb L.W. Concordance of genetic divergence among sockeyem.salmon populations at allozyme, nuclear DNA and mitochondrial DNA markers // Evolution. 2000. - Vol. 54, N 2. - P. 640 - 651.

114. Beaumout M.A., Nichols R.A. Evaluating loci for use in the genetic analysis of population structure // Proc. Royal Soc. London. 1996. - Vol. 263. - P. 1619 — 1626.

115. Bergmann F. The genetics of some isoenzyme systems in spruce endosperm (Picea abies). И Genetika. 1974. Vol. 6. - P. 353 - 360.

116. Boyle J.B., Morgenstern E.K. Some aspects of the population structure of Black spruce in central New Brunswick // Silvae Genet. 1987. - Bd. 36. - S. 53 - 60.

117. Brewer G.J. Introduction to isozyme techniques. N.Y.-L.: Academ. press., 1970.- 186 p.

118. Brown A.H.D., Moran G.F. Isozymes and genetic resources in forest trees // Proc. of Symp. on Isozymes of North Amer. For. Trees and For. Insects. USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. PSV-48, 1981. P. 1 - 10.

119. Cheliak W.L., Pitel J.A. Inheritance and linkage of allozymes in Larix laricina И Silvae Genet. 1985. - Bd. 34. - S. 142 - 147.

120. Cheliak W.L., Wang JPitel J.A. Population structure and genie diversity in tamarack, Larix laricina (Du Roi) K. Koch // Can. J. For. Res. 1988. - Vol. 18. - P. 1318- 1324.

121. Cheliak W.L., Yeh F.C.H., Pitel J.A. Use of electrophoresis in tree improvement programs // The Forestry Chronicle, 1987. P. 89 - 96.

122. Conkle M.T. Isozyme variation and linkage in six conifer species // Proc. of Symp. on Isozymes of North Amer. For. Trees and For. Insects. USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. PSV-48, 1981. P. 11 - 17.

123. Conkle M.T., Adams W.T. Use of isoonzyme techniques in forest genetics research // Proc. 14th South For. Tree Imp. Conf., Gaineswille. FL, 1977. P. 219 -226.

124. Conkle M.T., Hodgskiss P.D., Nunnally L.B., Hunter S.C. Starch gel electrophoresis of conifer seeds: a laboratory manual. USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. PSW - 64,1982.-18 p.

125. Crawford D.J. Philogenetic and systematic inferences from electrophoretic studies // Isozymes in Plant Genetics and Breeding / Eds Tanksley S.D., Orton T. J. Pt A. Amsterdam: Elsevier Sci. Publ., 1983. P. 257 - 287.

126. Diebel K.E., Feret P.P. Isozyme variation within the fraser fir (Abies fraseri (Pursh) Poir.) population on Mount Rogers, Virginia: lack of microgeographic differentiation // Silvae Genet. 1991. - Bd. 40, H. 2. - S. 79 - 84.

127. Eckert R.T., Joly R.J., Neale D.B. Genetics of isozyme variants and linkage relationships among allozyme loci in 35 eastern white pine clones // Canad. J. Forest Res.- 1981.-Vol. 11,N3.-P. 573-579.

128. Fady В., Conkle M.T. Allozyme variation and possible phylogenetic implications in Abies cephalonica Loudon and some related eastern mediterranean firs // Silvae Genet. 1993. - Bd. 42, H. 6. - S. 351 - 359.

129. Falkenhagen E.R. Isozyme studies in provenance research of forest trees // Theor. Appl. Genet. 1985. - Vol. 69. - P. 335 - 347.

130. Fins L., Seeb L. W. Genetic variation in allozymes of western larch. // Can. J. Forest. 1986. -Vol. 16. - P. 1013 - 1018.

131. Furnier G.R., Adams W.T. Geographic patterns of allozyme variation in Jeffrey pine // Amer. J. Bot. 1986. -Vol. 73. - P. 1009 - 1015.

132. Gaussen H. Les Gymnospermes actuelles et fossiles // Trav. Lab. Forest. Toulouse, 2, 1, 1, 8, 1966. P. 503 - 534.

133. Gottlieb L.D. Electrophoretic evidence and plant systematics // Ann. Missouri Bot. Gard. 1977. - Vol. 64. - P. 161 - 180.

134. Guries R.P., Ledig F.T. Inheritance of some polymorphic isoenzymes in pitch1. Ф.pine (Pinus rigida Mill.) // Heredity. 1978. - Vol. 40. - P. 27 - 32.

135. Guries R.P., Ledig F. T. Gene diversity and population structure in pitch pine сPinus rigida Mill.) // Evolution. 1982. - Vol. 36. - P. 387 - 402.

136. Hamrick J.L. The distribution of genetic variation within and among natural plant populations // Genetics and wild population management / Eds Chambers S., Schonewald-Cox C. Addison-Wesley: Reading, 1983. P. 335 - 349, 501 - 509.

137. Hedrick W. Highly variable loci and their interpretation in evolution and concervation // Evolution. 1999. - Vol. 53, N 2. - P. 313 - 318

138. Holtmeir F.K. European larch in Middle Europe with special reference to the Central Alps // Ecology and Management of Larix Forests: A Look Ahead (Proc. of an Internat. Sympos.) USA, Montana, 1995. - P. 41 - 49.

139. Knowles P. Comparison of isozyme variation among natural stands and plantations: jack pine and black spruse // Canad. J. Forest Res. 1985. - Vol. 15, N 5.-P. 902-908.

140. Knowles P., Furnier G.R., Aleksiuk M.A., Perry D.J. Significant levels of self-fertilization in natural populations of tamarack // Can. J. Bot. 1987. - Vol. 65, N 6. -P. 1087-1091.

141. Knowles P., Grant M.C. Genetics patterns associated with growth variability in ponderosa pine // Am. J. Bot. 1981. - Vol. 68. - P. 942 - 946.

142. Krzakova M., Matras J., Slivinska E. Genetic variations of European larch {Larix decidua Mill) provenances in Poland with special reference to L. decidua Mill subsp. sudetica (Domin) Svoboda and L. decidua Mill subsp. polonica (Racib.)

143. Majer J. Genetic variability in European larch {Larix decidua Mill.) // Ann. Sci. For. 1992. - Vol. 49. - P. 39 - 47.

144. Markert C.L., Moller F, Multiple forms of enzymes: tissue, ontogenetic and species specific patterns // Proceedings of National Academy of Sciensies. USA, 1959. - Vol. 45, N 5. - P. 753 - 763.

145. Martinsson О. Systematics and differentiation in the genus Larix in Eurasia. Proposal for an international research project // Proc. IUFRO Working Party S 2.0207. Larch genetics and breeding. Sweden, Umea, 1995. - P. 93 — 98.

146. Matthes-Sears U., Stewart S.C., Larson D.W. Sources of allozymic variation in Thuja occidentalis in Southern Ontario, Canada // Silvae Genet. 1991. - Bd. 40,1. H. 3/4.-S. 100-105.

147. Millar C. I. Inheritance of allozyme variants in bishop pine (Pinus muricata D. Don) // Biochem. Genet. 1985. - Vol. 23. - P. 933 - 946.

148. Milyutin L.I. Larches of Russia (Taxonomy, intraspecific variability) // Larix-98: World Resources for Breeding, Resistance and Utilization; Abstracts, IUFRO Interdivisional Symposium. Krasnoyarsk, 1998. - P. 65 - 66.

149. Milyutin L.I., Abaimov A.P., Muratova E.N., Larionova A.Ycu Biodiversity of Siberian larches // Proceedings of an international Symposium "Improvement of larch (Larix sp.) for better growth, stem form and wood quality". France, 2002. — P. 41 — 46.

150. Milyutin L.I., Vishnevetskaia K.D. Larch and larch forests of Siberia // Ecology and Management of Larix Forests: A Look Ahead (Proc. of an Internat. Sympos.). USA, Montana, 1995. - P. 50 - 53.

151. Mitton J.B., Linhart Y.B., Sturgeon К. V., Hamrick J.L. Allozyme polymorphisms detected in mature needle tissue of ponderosa pine // Heredity. 1979. -Vol. 70.-P. 86-89.

152. Mitton J.В., Sturgeon K.B., Davis M.L. Genetic differentiation in ponderosa pine alond a steep elevational transect // Silvae Genet. 1980. - Bd. 29 - S. 100 - 103.

153. Moran G.F., Bell J.C., Matheson A.C. The genetic structure and levels of inbreeding in Pinus radiata D.Don, seed orchard // Silvae Genet. 1980. - Bd. 29, H.1.-S. 190-193.

154. Neale D.B., Adams W.T. Inheritance of isozyme variants in seed tissue of balsam fir (Abies balsamea) II Can. J. Bot. 1981. - Vol. 59. - P. 1285 - 1291.

155. Nei M. Genetic distance between populations // Amer. Natur. 1972. - Vol. 106.-P. 283-291.

156. Nei M. Analysis of gene diversity in subdivided populations // Proc. Acad. Sci. USA. 1973. - Vol. 70. - P. 3321 - 3323.

157. Nei M. F-statistics and analysis of gene diversity in subdivided populations // Ann. Human. Genet. 1977. - Vol. 41. - P. 225 - 233.

158. Nevo E., Beiles A., Ben-Shlomo R. The evolutionary significance of genetic diversity: ecological, demographic and life history correlates. — In: Evolutionary dynamics of genie diversity. Lecture notes in biomathematic. 1984. - Vol. 53. - P. 13 -213.

159. Ostenfeld C.H., Larsen C.S. The species of the genus Larix and their geographical distribution // Danske Videnskabernes Selbskab, Biol. Meddlelser. — 1930.-Vol. 9, N2. P. 1-107.

160. Perry D.J., Knowles P. Evidence of high self-fertilization in natural populations of eastern white cedar (Thuja occidentalism II Can. J. Bot. 1990. - Vol. 68.-P. 663-668.

161. Plessas M.E.y Strauss S.H. Allozyme differentiation among populations, stands, and cohorts in Monterey pine // Can. J. For. Res. 1986. - Vol. 16. - P. 1155 -1164.

162. Potenko V. V., Velikov A.V. Genetic diversity and differentiation of natural populations of Pinus koraiensis (Sieb. et Zucc.) in Russia // Silvae Genet. 1998. -Bd. 47, H. 4. - S. 202 - 208.

163. Prokushkin S.G., Prokushkin A.S., Stasova V. V., Mori S., Sakamoto K, Quoreshi A.M., Koike T. Reaction of Larix gmelinii roots under low soil temperatures in northern parts of Central Siberia // Eurasian J. For. Res. 2002. - N 4.-P. 25-38.

164. Ridgway G.J., Sherburne S. W., Lewis R.D. Polymorphism in the Esterases of Atlantic Harring // Trans. Am. Fish. Soc. 1970. - Vol. 99. - P. 147 - 151.

165. Rudin D., Ekberg I. Linkage studies in Pinus sylvestris L. using macro-gametophite allozymes // Silvae Genet. - 1978. - Bd. 27. - S. 1 - 12.

166. Ryu J.B.y EckertR.T. Foliar isozyme variation in twenty seven privenances of Pinus strobus L.: genetic diversity and population structure // Proc. 28th Northeastern For. Tree Improv. Conf. Durham, 1983. P. 249-261.

167. Semerikov V.L., Semerikov L.F., Lascoux M. Intra- and interspecific allozyme variability in Eurasian Larix Mill, species // Heredity. 1999. — Vol. 82. - P. 193 -204.

168. Schmidt, Wyman C. Around the World with Larix: an introduction // Ecology and Management of Larix Forests: A Look Ahead, 1995. P. 6 - 10.

169. Shaw C.R. Electrophoretic variation in enzymes // Science. 1965. - Vol. 149, N 3687. - P. 936 - 943

170. Shaw C.R., Prasad R. Starch gel electrophoresis of enzymes a compilation of recipes // Biochem. Genet. - 1970. - Vol. 4. - P. 297 - 320.

171. Sneath P.H.A., Sokal R.R. Numerical taxonomy. San Francisco: W.H. Freeman; 1973. - 573 p.

172. Stewart S.C., Schoen J. Segregation at enzyme loci in megagametophytes of white spruce, Picea glauca И Can. J. Genet. Cytol. 1986. - Vol. 28. - P. 149 - 153.

173. Swofford D.L., Selander R.B. BIOSYS-1: A FORTRAN program for the comprehensive analysis of electrophoretic data in population genetics and systematics // Heredity. 1981. - Vol. 72. - P. 281 - 283.

174. Surso M.V. Intraspecific polymorphism and genetic variability in North European populations of larch // Improvement of larch (Larix sp.) for better growth, stem form and wood quality (proceedings of an international symposium); France, 2002.-P. 54-62.

175. Timerjanov A. Sh. Lack of allozyme variation in Larix sukaczewii Dyl. from the Southern Urals // Silvae Genet. 1997. - Bd. 46, H. 2/3. - S. 61 - 64.

176. Whitt G.S. Plant isozymes II SABCO Journal. 1967. - Vol. 3, N 1. - P. 1 - 50.

177. Wright J. W. Genetics of forest tree improvement. FAO Forest, and For. Prod, stud. Rome, 1962. - N 16.

178. Yeh F.C.H., El-Kassaby Y.A. Enzyme variation in natural populations of Sitka spruce (Picea sitchensis). I Genetic variation patterns among trees from 10 IUFRO prove nuances // Can. J. For. Res. 1980. - Vol. 10, N 5. - P. 415 - 422.

179. Yeh F.C.H., Layton С. The organization of genetic variability in central and marginal populations of lodgepole pine (Pinus contorta ssp. latifolia) H Canad. J. Genet. Cytol. 1979, Vol. 21. - P. 487 - 503.

180. Yeh F.C.H., O'Malley D. Enzyme variations in natural populations of Douglas-fir, Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco, from British Columbia. 1. Genetic variation patterns in coastal populations // Silvae Genet. 1980. - Bd. 29. - S. 83-92.

181. Yeh F.C.H., YangR., Boyle T. POPGENE Version 1.32: Microsoft Windows -based Freeware for population genetic analysis, 1999.

182. Ying L., Morgenstern E.K. Inheritance and linkage relationships of some isozymes of Larix laricina in New Brunswick, Canada // Silvae Genet. 1990. - Bd. 39.-H. 5-6.-S. 245-251.

183. Ying L., Morgenstern E.K. The population structure of Larix laricina in New Brunswick. Canada // Silvae Genet. 1991. - Bd. 40, H. 5. - S. 180- 184.

Информация о работе

Яхнева, Наталья Викторовна
кандидата биологических наук
Красноярск, 2004
ВАК 03.00.05

Диссертация

Генетико-таксономический анализ популяций лиственницы гмелина - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы