Кариосистематическое и молекулярно-филогенетическое исследование дикорастущих представителей рода Avena L.

Тюпа, Наталья Борисовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Кариосистематическое и молекулярно-филогенетическое исследование дикорастущих представителей рода Avena L.
ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Кариосистематическое и молекулярно-филогенетическое исследование дикорастущих представителей рода Avena L."

Нд правах рукописи

ТЮПА Наталья Борисовна

КАРИОСИСТЕМАТИЧЕСКОЕ И МОЛЕКУЛЯРНО-ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИКОРАСТУЩИХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ рода А УЕМ4 Ь.

03.00.05 - «Ботаника»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена в Ботаническом институте им. В.Л. Комарова Российской Академии Наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук, старший научный сотрудник Родионов Александр Викентьевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Конарев Алексей Васильевич

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Гельтман Дмитрий Викторович

Ведущая организация: Институт молекулярной биологии

им. В. А. Энгельгардта РАН

1 г- Ч ,/гАС

Защита диссертации состоится _£)_ апреля 2006 г. в 4-> часов на заседании

диссертационного совета К 002.211.01 при Ботаническом Институте им. В.Л. Комарова

РАН по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. проф. Попова, д. 2. Тел.: (812) 234-12-37,

факс: (812)234-45-12

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ботанического института им. ВЛ. Комарова РАН

Автореферат разослан" Ц " марта 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук \ (Ор\ \1 Юдина О.С.

Обшая характеристика работы

Актуальность темы. Avena L. (Овес) - род однолетних и многолетних злаков трибы Aveneae В странах древнего Средиземноморья распространено около 25-28 видов овса, из которых встречаются на территории бывшего СССР 12 (A sterilisL., A ludoviciana Dur., A byzantina C.Koch, A fatua L., A sativa L., A barbata Pott ex Link, A strigosa Schreb., A. wiestii Steud., A. clauda Dur., A pilosa M.B., A. ventricosa Balan., A. bruhnsiana Gran.) (Лоскутов, 2003) или 16 видов (кроме вышеперечисленных, H.H. Цвелев (1976) признает видовой статус за A. aemulans Nevski, A. volgensis (Vav.) Nevski, A. chinerais {Fisch, ex Roem. et Schult.) Metzg. и A. nuda L.). Вопросы происхождения и родства многих видов и эколого-географических форм Avena, их таксономическое положение и таксономический статус - предмет дискуссий, в ходе которых существенными аргументами являются результаты кариологических и молекулярно-генетических исследований (обзоры: Legge«, 1992; Лоскутов, 2003).

Развитие методов молекулярной цитогенетики и геносистематики в конце XX века открыло принципиально новые возможности для сравнительного анализа геномов и кариотипов животных и растений. Эти подходы стали продуктивным инструментом современной биосистематики, направленной на изучение степени сходства и дивергенции исследуемых таксонов и определение наиболее вероятных путей их возникновения в эволюции. Применялись они и при исследовании таксономии и видообразования в роде Avena (Fominaya et al., 1988a,b; Leggett, Markhand, 1995; Li et al., 2000; Перчук и соавт.,2002; Drossou et al., 2004). Тем не менее, надо констатировать, что из всех родов злаков, представители которых являются экономически важными биологическими ресурсами (таких, как Triticum, Secale, Oryza, Zea, Hordeum), род Avena наименее изучен с молекулярно-цитогенетической и молекулярно-филогенетической точек зрения. Достаточно сказать, что, до начала наших исследований, данных о Q(DAPI)- и СМА-исчерченности хромосом Avena не было, а в базах данных нуклеотидных последовательностей можно было найти лишь последовательности ITS A. longiglumis (Chatterton et al., 1992) и A. sativa (Grebenstein et al., 1998), до сих пор только у двух ввдов Avena (A. fatua и A. sativa) секвенирован ген rbcL (Duvall et al., 1993; Salamin et al., 2004), только у двух видов (A pilosa и A sativa) частично секвенирован ген trriL (Gielly, Taberlet, 1994; James, Schmidt, 2004; Catalan et al., 2004), только y A. sativa секвенирован ген mafit (Hilu et al., 1999). Эти разрозненные данные не давали информации о генетической (филогенетической) близости большинства видов рода Avena

Цель и задачи работы. Цель нашего исследования сравнительно-кариологическое (с использованием нуклеотид-специфичных флуорохромов) и молекулярно-филогенетическое исследование видов рода Avena. В задачи исследования входило:

1. Изучить дифференциальную исчерченность хромосомных наборов диплоидных видов рода Avena, выявляемую с помощью нуклеотид-специфичных флуорохромов хромомицин A3 (СМА) и DAPI, и определить степень сходства кариотипов исследуемых видов по рисункам Q(DAPI)- и СМА-исчерченности хромосом.

2. Провести сравнительное исследование межвидовой дивергенции дикорастущих и культивируемых видов в роде Avena путем секвенирования и сравнительного анализа внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1 и ITS2 и генов 5.8S рРНК.

3. Определить геномный состав кариотипов недавно открытых видов А. agadiriana B.R.Baum et Fedak и A. insularis Ladiz., а также геномный состав кариотипа и родство с остальными видами рода Avena единственного среди овсов многолетнего перекрестноопыляемого вида A. macrostachya Balansa ex Coss. et Dur., многими своими чертами напоминающего Helictotrichon.

4. Изучить частоты транзиций и трансверсий и определить пути изменений последовательностей ITS1 и ITS2 и генов 5.8S рРНК в ходе дивергенции геномов Avena типа А (подтипы Ad, Ас, Ар, As, AI) и типа С (подтипы Ср и Cv).

5. Картировать иуклеотидные замены, инсерции и делеции относительно элементов вторичной структуры 5.8S рРНК и спейсерных районов пре-рРНК, с целью идентификации и изучения природы эволюционно-лабильных и эволюционно-стабильных участков в пре-рРНК и молекуле 5.8S рРНК, а также выявления случаев возможных синапоморфий и гомоплазий.

6. Определить с помощью методов геиосистематики филогенетические связи меяаду исследуемыми видами Avena и место рода Avena в трибе Aveneae и подсемействе Pooideae.

Дифференциальное окрашивание нуклеотид-специфичными флуорохромами было выбрано нами как инструмент для сравнительного кариологического исследования хромосом Avena так как этот метод позволяет не только выявлять рисунок гетерохроматиновых районов хромосом, но и дает информацию о их нуклеотидном составе (Schweizer, 1981). Выбор участка для секвенирования определялся тем, что исследуемый район включает как эволюционно-лабильные последовательности ITS1 и ITS2, так и эволюционно консервативный ген 5.8S рРНК и потому информативен в геносистемаггических исследованиях как на межвидовом уровне, так и при анализе взаимоотношений таксонов на уровне родов, семейств и таксономических единиц более высокого порядка. Именно этот район рекомендован в качестве одной из основных "мишеней" для сравнительного исследования всех видов растений по программе "ДНК-штихкодирование флоры" (Kress et at., 2005).

Научная новизна. Впервые с помощью нуклеотидспецифичных флуорохромов хромомицина Аз и DAPI проведено сравнительное исследование дифференциальной исчерченности хромосом диплоидных видов Avena longiglumis (геном Al), A prostrata (Ар), A. strigosa (As), A. wiestii (As), A.hirtula (As), A. atlantica (As), A.damascena (Ad) и A.pilosa (Ср) и показана гетерогенность гетерохроматиновых районов хромосом Avena L. по нуклеотидному составу. На основании сравнения рисунка и композиции гетерохроматиновых районов, исследуемые виды могут быть систематизированы следующим образом: (((((A. strigosa, A. wiestii, A.hirtula, A. atlantica) A. prostrata) A. longiglumis) A.damascena) A.pilosa).

Впервые амплифицированы и секвенированы районы внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1 и ITS2 и гены 5.8S рРНК 24 видов рода Avena и с помощью методов геносистематшси изучены филогенетические связи между всеми видами Avena.

Впервые исследована частота транзиций и трансверсий и путей изменения последовательностей ITS1 и ITS2 и генов 5.8S рРНК в разных филогенетических ветвях рода Avena.

Впервые показано, что все виды Avena имеют идентичные последовательности 5.8S рРНК в которых идентифицированы эволюциционно-консервативные и относительно вариабельные районы; впервые показано, что в эволюционно консервативных районах молекулы 5.8S рРНК всех Pooideae сохранились предковые для злаков последовательности, сохранившиеся кроме Pooideae у Bambusoideae и Ehrhartoideae, в то время как все виды арундиноидных триб, то есть, все Panicoideae, Aristidoideae, Centothecoideae, Chloridoideae, Arundinoideae (включая Molinia) и Danthonioideae, несут здесь две синапоморфные замены.

Практическая значимость. Род Avena - это один из таксонов, некоторые представители которого имеют практическое значение как зерновые культуры, а другие как сорные травы, таким образом исследование дикорастущих «родственников» Avena актуально для селекционеров-практиков (Лоскутов, 2003). Изучение филогенетических взаимоотношений дикорастущих и культурных видов овса, может иметь значение для селекции, так как дикорастущие виды являются донорами хозяйственно-ценных признаков. Выявленные видоспецифичные последовательности ITS Avena и других злаков могут быть использованы в качестве ДНК-пггихкодов для определения видовой принадлежности неидентифицируемого морфологически материала растительного происхождения. Результаты работы могут быть использованы при чтении курсов лекций на кафедрах ботаники, цитологии и гистологии, генетики и селекции Санкт-Петербургского государственного университета.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Шестой и Седьмой Санкт-Петербургских Ассамблеях молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 2001,2002), 6-ой и 7-ой Путинских школах-конференциях молодых ученых "Биология - наука 21-го века" (Пущино, 2002, 2003), 14-ом Всероссийском совещании "Структура и функции клеточного ядра" (Санкт-Петербург, 2002), XI съезде Русского ботанического общества. (Новосибирск - Барнаул, 2003), на совместном заседании ВБО секции кариологии и кариосистематики и молекулярной систематики БИН РАН и секции Культурные растения ВИР (Санкт-Петербург, 2003), на семинарах лаборатории Биосистематики и цитологии БИН РАН (2003, 2005), VIII Молодежной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 2004), III съезде ВОГиС (Москва, 2004), XVII International Botanical Congress (Вена, 2005), V Международном совещании по кариологии, кариосистематике и молекулярной филогении (Санкт-Петербург, 2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, описания материалов и методов, изложения результатов и их обсуждения, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 'fffít стр. машинописного текста, и включает 10 таблиц, 18 рисунков и 2 приложения. Список цитируемой литературы содержит 240 наименований, в том числе 180 иностранных авторов.

Материалы и методы.

Всего было исследовано 25 видов рода Avena из коллекции Всероссийского института растениеводства им. Н.И. Вавилова (Санкт-Петербург). Живые растения для выделения ДНК и семена для цитогенетического исследования любезно предоставлены д.б.н. И.Г. Лоскутовым. Для сравнительного исследования хромосом Avena использовались методы окрашивания хромосом нуклеотидспецифичными флуорохромами (Schweizer, Ambros, 1994). Геномную ДНК выделяли по Doyle & Doyle (1987). Амплификация и секвенирование внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1 и ITS2 и генов 5.8S рРНК Avena проводились с использованием праймеров ITS If (Gardes, Brunes, 1993) и ITS4 (White et al. 1990). Для секвенирования применяли технику с использованием терминирующих аналогов нуклеотидов по Сэнжеру. Каждая последовательность секвенировалась в двух направлениях. В работе использованы флуоресцентно меченые 2',3'-ddNTP набора Big Dye Terminator Kit v.2.0 ("PerkinElmer Life Sciences, Inc.", USA). Секвенирующая ПЦР производилась на секвенаторе ABI Prizm 377 ("Applied Biosystems", USA) на базе научно-производственной фирмы "Омникс" (Санкт-Петербург). Секвенированные последовательности депонированы в базе данных NCBI (www.ncbi.nlm.nih.gov). Выравнивание последовательностей проводили с помощью программ ClustalW (Thompson et а!., 1995). Филогенетический анализ первичной структуры ITS проводили методами максимальной парсимонии, UPGMA и Фитча-Марголиша, реализованными в пакетах программ DAMBE (Xia, Xie, 2001) и MEGA 3.1 (Kumar et al., 2004). Статистическая проверка полученных филогенетических древ проводилась методом bootstrap-анализа (Ней, Кумар, 2004). Возможные вторичные структуры РНК рассчитывали с помощью программы RNA Structure 3.1, работающей на основе алгоритма Zuker'a (Zuker et al., 1999).

Результаты и обсуждение

Сравнительная кариология /птпрпидиьге ртпрв Avena: дифференциальная исчерченность хромосом Avena, полученная с помощью нуклеотид-специфичных Флуорохромов DAPI и хромомицин А?

Используя нуклеотид-специфичные флуорохромы DAPI и хромомицин Аз мы исследовали дифференциальная исчерченность хромосом у диплоидных видов Avena с геномом A: A. iongiglumis (кариотип А1А1), A prostrata (АрАр), A. strigosa (AsAs), A. wiestii (AsAs), A. atlantica (AsAs) и A. hirtula (AsAs) и с геномом С - A pilosa (СрСр). Несмотря на различия в размерах и расположении Q-блоков в хромосомах разных диплоидных видов Avena с геномами типа А, существуют общие закономерности,

касающиеся иуклеотидного состава этих блоков: 1) прицентромерные и интеркалярные блоки С-гетерохроматина у всех видов содержат GC-богатую ДНК; 2) DAPI-позитивиые сегменты во внутренних районах хромосом выявляются только после контрастирования ахтиномицином D, то есть они содержат относительно протяженные кластеры поли-АТ; 3) теломерные блоки гетерохроматина гетерогенны - дистальный конец хромосомы представлен GC-богатой ДНК, непосредственно к нему прилегает AT - богатый участок гетерохроматина; 4) район вторичной перетяжки, дистальный и проксимальный участки спутника GC-обогащены, срединный участок спутника и теломерный участок короткого плеча ядрышкообразующей хромосомы несут АТ-богатый гетерохроматин. Для вида A. pilosa (СрСр) характерны очень мелкие терминальные блоки GC-богатого гетерохроматина и почти полное отсутсвие прицентромерных AT- или GC-богатых блоков.

На основании сравнительного анализа рисунков индуцируемой флуорохромами дифференциальной исчерченности митотических хромосом диплоидных видов Avena исследованные виды Avena можно разделить на несколько групп: во-первых, это группа близкородственных видов с геномами типа A: A. strigosa, A. wiestii, A. hirtula, A. atlantica (геном As), межвидовых различий по рисунку Q-исчерченности хромосом у которых мы не выявили, и вид A. prostarta (Ар) - для этих видов характерны прицентромерные блоки GC -богатого гетерохроматина на 2-3 парах хромосом; во-вторых, A. longiglumis (Al), A. damascena (Ad) - виды у которых не выявляется гтрицентромерный гетерохроматин. Таким образом, отталкиваясь от наших данных по Q-окрашиванию, можно предположить такую схему родства видов с геномами типа А: (((A. strigosa, A. wiestii, A. hirtula, A. atlantica) A. prostarta) A. longiglumis, A. damascena).

Исследование последовательностей внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1 и ITS2. а также последовательностей генов 5.8S рРНК у представителей рода Avena

Для того чтобы определить взаимоотношения видов в роде Avena и место Avena среди других родов триб Aveneae и Роеае, мы амплифицировали и секвенировали ITS-последовательности и гены S.8S рРНК 25 видов Avena. Секвенированные нами последовательности гена 45 S рРНК имели длину около 700 пар нукпеотидов (пн) и включали в себя фрагмент гена 18S рРНК, ITS1, ген 5.8S рРНК, ITS2 и фрагмент гена 26S рРНК. Далее, мы определили предполагаемую предковую последовательность ITS, существовавшую у общего предка всех Avena. Для этого мы сравнили каждую из позиций ITS1 и ITS2 у всех видов Avena и исследованных видов других родов из трибы Aveneae и нескольких видов Роеае. Если у видов с геномом С и геномом А в какой-то позиции были разные нуклеотиды, считали, что у общего предка Avena в этом положении находился такой нуклеотид, как у большинства других видов Aveneae, и, прежде всего, у Arrhenatherum elathius - вида, наиболее близкого к Avena из всех ранее исследованных. Таким образом, однозначно определялась анцестральная последовательность ITS1 и, за исключением одной позиции (149), предковая

последовательность ITS2. Длина ITS1 у Avena составила 218 п.н. для геномов С Avena и 219 п.н. для геномов A Avena.

Таблица 1. Изменчивые позиции нуклеотидов ITS1 представителей трибы Aveneae и

Роеае

Tritioaae TntxcuB

Brahypodiacaaa Brachypodium Consensúa Avanea*

Aveneaa

Avanaaa

Eo«aa

Eoaaa

Phlaaaa

AVUMM

Avanwa

Awiaaa

Avuiau

Avenase

Aveneae

Avanaaa

Aveneae Anceetral

Zingaria trichopoda z. biabarstainiana Colpodium Poa

Baoknannia

Alopacurus

ffeaudarrbanatharum

Daachangiaia

Holcus

Koalaria

Lagurus

Trisatum

Helictotrichon

Calamagroatis Agrostis Arrhanatharum Avena

tcccaatcgc-caccgcccggtccccagcctaggacc^gcatttaccccvtca tccc8L-tcac-tgctgcccgggcaccagcccaggaecggcggtttcccagtct tccca-gogoa?gc?gcccgggacTeagectaggacoggaggtt?ccccgtca

• t.tt-____-t..t.t.t.........................a.. ..t.t

.t.tt-.. . .-t. .tat.t.........-...............a.......t

• tttt-____-t. .t.. .t................a........a^......t

• t.t. . .tt.

.t.t. . . .t.

• ca.gt.

-tg.

Ancestral Avana

Aveneae CmCa Avanaaa Cv Aveneae Cp Avanaaa Cp Avaneae As Avanaaa Aa Aveneae Aa Aveneae As Avanaaa As Avanaaa Al Avanaaa Ac Avanaaa Ap Avanaaa Ad Avanaaa AB Avanaaa AB Avanaaa AB Aveneae AC Aveneae AC

Avanaaa 7? Avanaaa ?? Avanaaa ACD Avanaaa ACD Avanaaa ACD Avanaaa ACD Avanaaa ACD Aveneae ACD

.-tg.

• t.t. • t.t.

• t...-to.t.t.-o..-____

.....-.o..-c.-c.......

.....-.ot..c..c...t...

.....Я.......t

.....9.......t

.....g.a...o.t

. ag.........g.....o.t

. .g.......Т.д.a. . .o.t

■ gt.

A. oacroa tachya A. vantricosa A.clauda A.pilosa A.hirtula3

A.hirtulalO A.atlantica A.strigosa A.wiastij. A. longigluiai-s A.canariansis A.proatrata A. danaaoana A.barba ta A.abyasinioa A. vaviloviana A.aagna A.murphyi

A. insular is A.agadiriana A. occi. don talia A. fatua A.ludoviciana A.starilia A.sativa A.bytantina

......... —с.. Y t. . . . t..........tg.......c.g.....c.t

..a.......-ca.t.................atg.......c.g.....e.t

. .a.— t.c. .o.......ttga........gtg.......a----ao..

totta-ttgoaogoogcccgggtatoagcctagggtaggcggttgctccgcca 1111111111111111111111111222 2334444445555666677778990001112336667777778899999000 46590125690248024823497351452490384670134797804569258 tctta-ttgcaogccgcccgggtctcagcctagggteggcggttgctoogcoa ,...c....a.............g..........t.t...c.t.ta....

......-.........t.

......-.T.......t.

......-.Y.......t,

i...t...t.t. .M.-., i...t.. .t.t. .M.-. ,

a.T.t.

-t.t.

.T.t.. .t.t____-

...*....t.t..Y.-

Ka.. .t.. .t.t____-

ira.. .t.. .t.t.

..t...t.t...R-Y.t. . .t.t____-

a...t...t.t... a...t...t.t... a...t...t.t... a...t...t.t... a...t...t.t... a...t...t.t... a...t...t.t... a...t..Rt.t... a..,t.,at,t... a...t...t.t... ira.. .t. .Rt.t.8. ..t..Rt.t... ..t. .Rt.t.. .

. .да. .ataa.. .t.t.......t.....

. .gaM. ..aa...t.t...с.t.t.К... . .дам. . - ал. . .t.t.. .с.t.t.К. . .

.t.K.t......t.. .aa.......t...

.t.t.t. t.t.t. .t...t.

.t...t.

.t.. .aa.......t...

• t.. .aa.......t. . .

.t..-t. .t.t.t.

• aRY.

-t...t. .t.K.t.

.t...t. .t...t. .t.t.t.

.t.t.t. ■Y...t.

...t. ■t...t. .Y...t. .....t.

.t...aa. .t...aa. ■t...aa. .t...aa.

.t... .t... .t... .t... .t. .. ■ t... .t... .t.M. .t... .t...

Условные обозначения: средние три строчки - координаты нуклеотида (от начала Ш51 и 1Т82). В таблице используется стандартные символы стандарта ШВ: А -аденинозин; в -гуанозин; С - цитидин, Т - тимидин; М=А или С, Я=А или О, W=A или Т, С или й, У= С или Т, КК} или Т, К- неидентифицированный нуклеотид).

Для последовательности ITS1 определено 38 «значащих» позиции, по которым нами зафиксированы точечные мутации и индели (делеции или инсерции) (табл.1). Зная анцестральную последовательность нуклеотидов у гипотетического предка Avena, мы рассчитали число и тип мутаций ДНК в каждой из групп Avena. Всего, в ITS1-последовательностях у разных Avena нами отмечено три трансверсии (замены пурина на пиримидин или наоборот), 17 транзиций (замены пурина на пурин или пиримидина на пиримидин) и 3 инделя. Для видов с геномами типа А были характерны 9 транзиций, две трансверсии, одна вставка и одна делеция, которые, вероятно, произошли при формировании этой группы. 9 транзиций, одна трансверсия и одна делеция произошли в линии Avena с геномами С. Диплоидные виды с геномами типа С A. clauda, A. pilosa и A. ventricosa имеют специфические замены и отличаются от A. macrostachya тремя транзициями (положения 68, 133, 138) и одной делецией (положение 45). Виды с геномом Ср (A. clauda и A. pilosa), почти не отличимые морфологически один от другого1, отличий в нуклеотидных последовательностях ITS1 не имеют. При этом они отличаются от вида A. ventricosa двумя транзициями. A. ventricosa имеет две видоспецифичные трансверсии и, несомненно, отличается от двух видов с геномами типа Ср. Единственный среди Avena многолетний и единственный перекрестноопыляемый вид A. macrostachya отличается от всех видов Avena двумя транзициями (положения 45 и 54) и одной трансверсией (положение 196), однако, в общем, его ITS1 похож на ITS1 видов с геномами типа С. Особо отметим, что в ITS1 две транзиции в положении 35 и 194, и одна трансверсия в положении 42 отличают представителей рода Avena от других представителей трибы Aveneae.

Длина ITS2 у Avena составила 212 п.н. для видов с геномами типа С и 213 п.н, для видов с геномами типа А. В спейсере ITS2 обнаружено 37 мутирующих сайтов (табл.2), в них у разных видов Avena произошло 12 транзиций, 11 трансверсий, три делеции и одна вставка. 4 транзиции, три трансверсии, и две делеции характерны только для видов с геномом С. В линии овсов с геномом А мы видим 8 транзиций, 9 трансверсий, одну делецию, характерную только для видов с геномами типа А.

Диплоидные виды с геномом Ср A. clauda и A. pilosa отличаются от всех остальных видов Avena тремя транзициями (положения 20, 71 и 163 ITS2), при этом между собой отличий в нуклеотидных последовательностях не имеют. Поскольку эти два вида не отличаются и по последовательностям ITS 1, морфологически мало различимы, имеют перекрывающиеся ареалы и хорошо скрещиваются между собой (Ladizinsky, 1998; Лоскутов, 2001, 2003), мы соглашаемся с мнением М.Е. Cosson и G. Ladizinsky о том, что это один биологический вид - Avena clauda var. eriantha Coss. & Dur., 1854 или Avena clauda ssp. eriantha Ladiz., 1998.

' Различия состоят в числе и сочленениях цветков в колосе (3-5, все с сочленениями у A clauda и 2-3, с сочленением только под нижним цветком у A pilosa) (см. Leggett, 1992).

Таблица 2. Изменчивые позиции нуклеотидов ITS2 представителей трибы Aveneae и Роеае

Triticeae Tritieum

Brahypodiaeeae Brachypodium

Ancestral Aven««« Awnue Zingeria triohopoda Av«naae Z.bieb«rst«iniana Colpodlum Pos

Beckaaxmia Alopecuros Pseudarrenatharua Deschámpele Holeus Koelari« Laguxus Trisatua Cálaugroatli Agrostis Arrhenatberua

Pbleeee Phleeae

Aveneae

Aveneae Aveneae Av«n«a« Avenaa« Av*n«a« Av«n«a«

Av«n««« Cp Av«n«a« Cp

Aventu Ai Av«n««« A* Av«n«aa Aa Av«n«a« Aa Aven««« As Aveneae Al Aveneae Ac

Avenene Ap

Aveneae Ad Av«n*a« AB Avan««« AB Avaneaa AB Aveneae AC

Av«n«aa AC

Av«n«a« ACD Av«n«aa ACD Aveneae ACD Aveneae ACD Avaneaa ACD Aven««« ACD

Ancestral Avena

Anoaatral Avena Avaneaa CBCa A.aacrostacbya Aveneae Cv A. van tricosa A. deuda A.plloaa A.hirtula3 A.hirtulalO A. a ti an tic» A.atrigoM A.irlaatii A. longigluais A. canariansis A. pro »trata A.daaaaoena A.barbata A.abyssinioa A.vavilovi&na A.sagna A. «urphyi A.lnaularia A.agadlriana A.ocoidantalis A.fatua A. ludevleiana A.sterili» A. sativa A.byxantina

caaatocagtegaoctttgagtgctcgtctaoatccgcggcgttttgaagaacc-ta ccettctcggcaatcttegggcgcttgattcc-tgcgtcccgoaaaa-agaaat-ca cccctc?egg?g?ccttgggg??ee?g??tteatecgeggoa???ga?agttgttoa

.....«c.. .o-t.....t. .go.tt.at.a.....a.t.. .tat. .-. .а.а...

.....ас...t-t.t...t..5c.tt.at.а.....a.t,..tct..-.-a.a...

.....ac. . .c-t.....t. .ge.tt.at..t. . . .a.t.. .tot. .a.a. . .

......t...—g. .oa.at.gt. .e.aa. . .g. . . .ac.. .tgt-.-. .a.gg. .

......t...t.g..e..c..gt.tt.ae.............tct. ,-t.a.aa.t

. .a.c-t.. .t.g. .c. .a. .gc.to.ac.........a.. .tgt---t.a.aa.t

t.....t..tc.g..c..t..at..c.ac.............tgc... -ca...

......t. .-ttg. .c. .ca.gtttc.at.....t.......tgoa. .a.aac.

.....tt. . .t.g. .c. .t. .ttttc.ac. .t..........tcg.ta.....a.t

t...c.t...e.g.tc.....at.to.toa.......t. . . .cgct.-........

-.....t. .tc.g.ta.....attto.tt........aa.. .egt. .tt.......

ti. .c-tM. .c.g.to. .K. .at.tc.tta.t.....к____одек.-........

t.....t...ttg.ta.....at.ta. ас ...д...а.,а.. tga. . -.. а... с.

-.....t...a.g..a..c. .at.tcaac........д. .. .tget.- . . . .t.o.

t.....t—. .tag.to.....at.tt.ac.. .o. . .ag. .t.tact.-........

tccctatagacatctctggggatcccaactta?tccaeggcatgogaaa-ttgttca

111111111111111111111111-1111222 111222223334455556678899022233445555555666677786-8899001 1568013460124902594612335215638890124568358978901-8906292 tcectctagacatctotggggatoccaaotte?tecaoggeatgogaaa-ttgttea ..a.....a.......с.............a.a-...a......t..t...

• at.

.a..-tcg.. .a...tcg.. .a...tcg.. .a...tcg.. .a...tcg.. -a...tcg.. .a...tcg.. .a...tcg.. .a...tcg.. .a. . tcg. . .a...tcg.. .a...tcg.. .a...tcg.. .a...tcg.. .a...tcg.. .a.. .togK. -a...tog.. .a...tag.. .а. . . tcg. . .а. . .tcg.. .а...tcg.. .а...tcg..

•ta..c. •te..c. ■te..c. •ta..a. .te..a. • ta. .0. •te..c. •ta..c. .te..c.

.t.t. ■ t.t. .t.t. -t.t. • t.t. • t.t. .t.t. ■ t.t. • t.t. .t.t. • t.t.

.-t......а.

а.te. .т. а.te. .Т.

а. te____

а.ta. -Т.

а. te____

а.te.... а.ta.... а.ta....

...t.. ...t..

• а. .д. .а. .д.

■ а. .д. .а..д.

■ а. .д.

• аа.д.

• a.tg.

• а. .д.

• а.. ,t. .gt а...t..gt ■......gt

.а. . .К. .gt .а...t..gt .а...t..gt

• a......gt

■ »......gt

• a......gt

■ te. .c. •ta..0. •te..c. •ta..c. •te..a. .te..0. .te..a. •te..c. .ta..a. -te. .c. .te..с. .te..с. •te..c.

■ t.t. -t.t. • t.t. .t.t. ■ t.t. • t.t. .t.t. .t.t, ■ t.t, .t.t .t.t • t.t .t.t

a.te.... a.te. .T. a.te. .1.

a. te____

a.te.... a.te.T.. a.te....

a.te____

a.te.... a.te.T..

a.te____

a. .g. a. -g. a. .g. a. .g. aR.g. aa.g. a. .g. ,aR.g. .aa.g. .a. .g. .aa.g. • aR.g. •aa.g,

•a...t..gt

• a. . .t. .gt

• a...t. .gt .a...t. .gt .a...t. .gt

■ a.. .*. .gt -a.. .t. .gt .a...t..gt •a..at..gt .a. . .t. .gt

• a. . -t. .gt .a. . .t. .gt

■ a. . .t. .gt

A. macrostachya имеет четыре видоспецифичных мутации в ITS2: две транзиции и две трансверсии. A. ventricosa имеет одну видоспецифичную замену - транзицию в положении 18, но, в общем, близок по последовательностям ITS2 к A. ventricosa, с которым имеет общие замены в положениях 102 (С -» Т) и 125 (А —► Т).

Тип мутаций в ITS2, закрепившийся у современных представителей рода Avena, заметно отличается от мутаций, закрепившихся в ITS1. Отношение частоты транзиций к частоте трансверсий (ft=P*/Q*, где Р* и Q* - измеряемые частоты транзиций и трансверсий, соответственно) в ITS1 18:3 (Й.=6), а в ITS2 - 12:12 ((Й.=1). Теоретически, частота трансверсий при равной вероятности замен и неизменяющемся GC-составе

должна быть в два раза выше, чем частота транзнций (fe=0.5), однако для многих ядерных генов эта величина находится в интервале 0.5-2 (Ней, Кумар, 2004). Причина заметных различий между ITS1 и ITS2 по индексу Й. остается неясной и требует дальнейших исследований.

Сравнение последовательностей ITS1 и ITS2 позволяет разделить все виды рода Avena на две группы - виды с геномами типа А и виды с геномами типа С A. macrostachya, судя по последовательностям ITS, имеет геном С-типа. На том же основании можно сделать вывод, что недавно открытые виды Avena A. insularis и A. agadiriana имеют в своем кариотипе геномы А-типа.

Результаты амплификации и секвенирования ITS-последовательностей диплоидных видов рода Avena с A-геномами и с С-геномами показали, что эти геномы различаются по многим позициям. Отсюда, можно было бы ожидать, что у полиплоидных видов с кариотипами ААСС и AACCDD после секвенирования на фореграммах будут наблюдаться двойные пики (одновременное присутствие 2-х разных нуклеотидов) в позициях, по которым геномы А и С различаются. Однако, этого не происходит. Это можно рассматривать как указание на то, что у полиплоидных видов Avena присутствуют преимущественно рРНК гены геномов типа А, а гены рРНК геномов С утрачены полностью или почти полностью. Такого рода явления характерны для генов рРНК полиплоидов (Lim et al., 2000; Kotseruba et al., 2002; Blattner, 2004) и диплоидов, где гомогенизация генов рРНК происходит как между генами одного ЯОР, так и между генами разных ЯОР, находящихся в негомологичных хромосомах (Gonzalez, Sylvester, 2001).

Распределение мутаций вдоль по длине исследуемого участка генома было очень неравномерным (рис. 1). Это могло быть связано с особеностями вторичной структуры пре-рРНК.

ITS1

ITS2

Рисунок 1 Распределение транзнций (•), трансверсий (А), делеции (■) и вставки (П) по ITS1 и ITS2 у видов Avena. (I - мутации, характерные для диплоидных видов Avena содержащих геном Си A macrostachya; П - мутации, характерные для всех видов, содержащих геном А; П1 -видоспецифичные замены у отдельных представителей рода Avena).

Можно предполагать, что не все замены нуклеотидов в районах ITS1 и ITS2 носят случайный характер, поскольку мутации в спейсерах, в том числе и в ITS1 и ITS2, могут изменять вторичную структуру рРНК-предшественника, что может отражаться на процессинге пре-рРНК Так, например, показано, что деления в ITS2 Saccharomyces cerevisiae не только полностью нарушают созревание большой субъединицы рибосом, но и влияют на сборку малой субъединицы рибосомы (Good et al., 1997). Для того, чтобы выяснить, влияют ли мутации в ITS1 и ITS2, накопившиеся в ходе дивергенции видов Avena, на вторичную структуру пре-рРНК и если влияют, то какого рода изменения вторичной структуры ITS при этом происходят, мы, используя программу RNAstructure, рассчитали вероятные вторичные структуры ITS1 и ITS2 у всех исследованных видов Avena.

ITS1, рассчитанная по алгоритму Цукера (Zuker, 1989) с использованием программы RNAstructure 3.71. Маленькими буквами - замены, наблюдавшиеся в филогенетической ветви видов с геномами типа А; большими - в геномах типа С; в квадратах - позиции, по которым отличается от всех других видов Avena A. macrostachya. (А - аденозин; G -гуанозин; С - цитидин; Т - тимидин; М=А или С; R=A или G; W=A или Т; S= С или G; Y= С или Т; K=G или Т).

При построении вторичной структуры ITS1 у видов Avena при помощи алгоритма Zuker'a (программа RNAstructure) мы наблюдали многообразие форм (примерно равных по минимальной свободной энергии), наиболее типичная из которых приведена на рис. 2. В ITS1 можно чаще всего выделить 4-5 шпилек, из них шпильки II, III, IV и терминальная часть шпильки V выявляются во всех вариантах структур. Шпильки П, IV и III (терминальная часть) являются очень консервативными структурами, все зарегистированные мутации в них таковы, что не изменяют их вторичной структуры -что очевидным образом говорит о функциональной значимости этой структуры, вероятно, для процессинга рРНК. Шпилька V более вариабельна, мутации в этой части молекулы некомпенсаторны. Вторичная структура ITS1, по-видимому, неоднозначна, вероятно она может меняться в ходе процессинга пре-рРНК и, в сравнении с ITS2, значительно более вариабельна в эволюции.

Рисунок 3. Вторичная структура предковой для Avena последовательности ITS2. Обозначения в подписи к рис. 2. Линиями отмечены консервативные первичные

последовательности, сохранившиеся в тех-же элементах вторичной структуры ITS2 за время дивергенции Роасеае и Asteraceae.

Вторичная структура предковой для Avena последовательности ITS2 приведена на рис. 3. Она (в отличие от ITS1) удивительно похожа на вторичную структуру ITS2 Asteraceae, рассчитанную в работе Goertzen et al. (2003). Видно, что и вторичные структуры шпилек 2В, 2D Asteraceae и размер шпильки 2С сохранились и у Avena несмотря на то, что со времени дивергенции Роасеае и Asteraceae, по разным оценкам, прошло от 131 до 239 млн. лет (Soltis et al. 2002; Nam et al., 2003).

Полученные данные показывают, что частота изменений нуклеотидных последовательностей в разных районах ITS различна, закрепляются преимущественно такие мутации, которые почти не меняют вторичной структуры пре-рРНК, то есть, на возможные (совместимые с жизнью) типы мутаций в некоторых позициях ITS наложены ограничения, связанные, по-видимому, с тем, что некоторые последовательности и вторичные структуры ITS играют роль в процессинге рРНК. В традиционных расчетах генетических растояний при сравнительном анализе это в настоящий момент не учитывается из-за недостаточной разработанности математического аппарата методов расчета филогенетических древ (см. Ней, Кумар, 2004; Шнеер, 2005). Кроме того, очевидно, что варианты вторичных структур ITS, для которых показана низкая степень гомоплазии, могут использоваться как синапоморфные признаки, позволяющие выявлять и отвергать ошибочные группировки (ветви) на филогенетических деревьях, полученных статистическими методами (см.: Алешин, 2005).

Эволюпионно-консервативный ген 5.8S рРНК в геноме Avena и других злаков.

Ген 5.8S рРНК у всех исследованных 25 видов рода Avena был идентичным. Длина этой последовательности составила 164 нуклеотида, 58.9 % dG+dC. С помощью так называемого, "генетического" алгоритма, лежащего в основе программы GArna (Titov et al., 2002, 2005) и с помощью алгоритма Цукера (Zuker, 1989) с использованием программы RNAstructure 3.71 были построены вероятные вторичные структуры молекулы 5.8S рРНК (рис. 4).

На рис. 4 видно, что вторичная структура 5.8S рРНК у злаков имеет типичные шпильки и однонитевые петли, обнаруженные и у других видов высших растений, грибов, динофлагеллят, амфибий (см.: Hershkovitz, Lewis, 1996; Peculis, Greer, 1998; Gottschling, Plotner, 2004). To, что последовательность 5.8S рРНК относительно консервативна в течение длительного (в эволюционном смысле) времени свидетельствует, что мутации фиксируются в такой последовательности редко, причем образовавшийся вариант последовательности, вероятно, также стабильно поддерживался в течение длительного времени (Петров, Алешин, 2002). Отсюда следует, что 5.8S рРНК может содержать "хорошие" признаки, монофилетического типа для отдельных таксонов разного ранга, которые можно рассматривать как синапоморфии. Для того, чтобы найти такие признаки, мы сопоставили наши данные

По последовательностям 5.8S рРНК у Aveneae и Роеае с результатами секвенирования генов 5.8S рРНК у других представителей Роасеае (www.ncbi.nlm.nih.gov).

Рисунок 4. Вторичная структура молекулы 5.8S рРНК, характерная для видов рода Avena, и ее взаимодействие с 26S рРНК. Римскими цифрами la, Ib, II и III обозначены шпильки. Звездочками отмечены позиции, мутации по которым возникают неоднократно в разных трибах Роасеае; Треугольниками - синапоморфные замены, характерные для всех злаков клады PACCAD (см. в тексте).

В качестве внешней группы для Роасеае мы взяли представителя сем. Joinvilleaceae - Joinvillea plicata • единственного представителя порядка Poales, не относящегося к семейству Роасеае, для которого известна последовательность нуклеотидов 5.8S рРНК (Hsiao et al., 1998). Анализ последовательностей 5.8S рРНК позволил нам обнаружить характерные синапоморфии, подтверждающие предполагаемое Grass Phylogeny Working Group (2001) и другими авторами (Soreng, Davis, 1998; Barker et al., 1999) раннее разделение Роасеае на две филогенетических ветви - на группу арундиноидных триб, называемую, обычно, кладой PACCAD (то есть, Panicoideae-Aristidoideae-Centothecoideae-Chloridoideae-Arundinoideae (включая

Molinia)-Danthonioideae) и кладу ВЕР (Bambusoideae-Ehrhartoideae-Pooideae). Последовательности 5.8S рРНК растений клады ВЕР, также как Joinvillea plicata и примитивные, занимающие базальное положение на древе Роасеае злаки Streptochaeta sodiroana и Pharus latifalius, несут G в положении 55 и С в положении 103. У всех паникоидных злаков клады PACCAD в положении 55 стоит А, а в положении 103 - U.

и—о

420

Первая из этих замен произошла в петле первой шпильки (1а) в результате чего образуется поли A-трек (АААА) (рис.1). Вторая транзиция (С—>U) также затронула неспаренный район и не влияет на вторичную структуру 5.8S рРНК (рис. 4).

В пределах подтрибы Avenirme (Овсовые), кроме исследованных нами 25 видов Avena, известны последовательности 5.8S рРНК Helictotrichon asiaticum, 3 видов Dichelachne и Arrhenatherum elatius (см.: www.ncbi.nlm.nih.gov). Все они, кроме Arrhenatherum, имеют одинаковые последовательности 5.8S рРНК (рис. 5А). У райграса же (Arrhenatherum elatius), в III-шпильке 5.8S рРНК, в положении 127 и 136 были обнаружены две замены (рис. 5Б). Анализ вторичной структуры РНК показал, что, несмотря на 2 мутации, у этого вида полностью сохраняется вторичная структура рРНК, так как обе замены произошли в комплементарной позиции в третьей шпильке, то есть, в этом случае мы наблюдаем яркий пример компенсаторной мутации. Обнаружение сразу двух нуклеотидных замен в высоко консервативной спирали у Arrhenatherum показывает, что сначала произошла замена С —► U или G —► А, дестабилизировавшая спираль, преведшая ее в нестабильное "возбужденное" состояние (см. Алешин, 2005) и, затем, возникла и была поддержана отбором компенсаторная мутация, вернувшая спирали стабильность.

^о П

и -В

G—С У

С—6

•А-и .

fN О

A. Avena spp. Б. Arrhenatherum elatius

Рис. 5. Вторичная структура третьей шпильки 5.8S рРНК злаков. Стрелками указаны мутирующие позиции.

Такая же последовательность 5.8S рРНК как у Avena обнаружена также у Calamagrostis epigejos, представителя подарибы Agrostidinae (Полевицевые). Однако последовательность 5.8S рРНК у трех других исследованных видов этой подтрибы иная: у нами секвенированного Agrostis capillaris (Kim et a., 2004) и 6 других видов Agrostis, секвенированных другими авторами (Gardner et al., 2004), имеется замена С—»U в положении 137, при этом вторичная структура рРНК сохранена, а у Zingeria biebersteiniana и Z. trichopoda обнаружены сразу три нуклеотидных замены в трех рядом лежащих позициях - UUC заменилось на CCU. Точно такие же замены найдены еще у трех видов злаков (Arctophila fulva, Dupontia fisheri и Colpodium versicolor), все они относятся к подгрибе Poinae (Мятликовые). Вторичная структура

5.8S рРНК при этом не меняется, так как все три нуклеотида лежат в неспаренном участке. Это один из аргументов в пользу того, что род Zingeria ближе к Мятликовым, чем к Овсовым.

Первичная последовательность нуклеотидов в шпильке III - самый вариабельный район 5.8S рРНК, но при этом все обнаруженные у Роасеае изменения ее не нарушают вторичной структуры, что, вероятно, говорит о роли вторичной структуры этой части молекулы в упаковке или работе рибосомы.

Филогенетические связи между дядями Avena и место A vena среди Aveneae и Роеае по данным молекулярно-филоненетического анализа ITS1 и ITS2.

На основании рассчитанных генетических расстояний между видами по результатам секвенирования последовательностей ITS1 и ITS2 с использованием методов Фитч и Марго ли аш, ближайшего соседа, метода максимальной парсимонии и метода UPMGA были построены филогенетические древа, отражающие наиболее вероятные топологии филогенетического древа всех исследованных нами видов рода Avena (в качестве внешней группы взяты Arrhenatherum elatius и Triticum aestivum) (рис.6,7). Наши данные показывают, что все исследованные нами виды рода Avena представляют собой монофилетическую группу (bootstrap-индекс = 98-100). В свою очередь, виды с геномами А (включая полиплоиды) и виды с геномами С формируют отдельные клады в пределах рода Avena, (bootstrap = 100). Эти данные хорошо совпадают с результатами сравнительного анализа RAPD и AFLP - паттернов (Перчук и др., 2002; Drossou et al., 2004). Гипотеза (основанная на сходстве морфологии спутничных хромосом), что вид с кариотипом СрСр A. pilosa и виды A. longiglumis (А1А1) и A. strigosa (AsAs) имеют общее недавнее происхождение (Rajhathy, Dyck, 1963) не согласуется с нашими данными, полученными при дифференциальном окрашивании хромосом флуорохромами и при анализе ITS.

Обладающий многими примитивными для Avena чертами вид-эндемик Атласских гор A. macrostachya имеет в своем геноме гены рРНК, характерные для С-генома Avena, что согласуется с данными GISH-гибридизации, полученными Леггетгом и Маркхэнд (Leggett, Markhand, 1995). Этот вид отличается от прочих представителей Avena sp. не только иными жизненным циклом, перекрестным опылением (остальные вида рода -самоопылители), но и по своим морфологическим признакам, и, как полагает И.Г. Лоскутов (2001, 2003), может быть отнесен к Avenastrum (Heiictothrichon). То, что строение хромосом A. macrostachya, особенно выявляемое при С-окрашивании (Hutchinson, Postoyko, 1986), уникально и не встречается ни у одного из других исследованных представителей рода Avena, позволяет выделить этот тип генома как особый вариант С-генома -Cm-геном. Наши данные, о том, что A macrostashya имеет в своем геноме рРНК С-генома подтверждают результаты GISH (Legget, Markhand, 1995)

и, по-видимому, окончательно доказывают, что геном A macrostachya близок по происхождению к видам A. ventricosa, A. pilosa, A. clauda.

Ahiitula Aoccida<italia Abyzantina Aproatrata Aabyseinica A-Hirtula-1 Aatarisis Aagadiriana Aatlantica 56 A-ineulari»-94 A-sativa Adamascara A-fatua Avaviloviana Astngoea Abarbeta Amagna Aínsularis-12 Awiest» Amurphy L Alongiglumis — A-canariensie Amacrotfachya Aventncosa

100

. Aclauda

1001 Arpiloea -Airhenatherutn

0.01

Рис. 6. Филогенетические взаимоотношения между видами рода Avena, рассчитанные на основании сравнения индексов генетических расстояний Juckes-Cantor-1969 между последовательностями ITS1+ITS2 методом UPGMA.

Все наиболее вероятные филогенетические древа, построение методом максимальной парсимонии, наиболее вероятные филогенетические древа, построенные методом «ближайшего соседа» и Фрича-Марголиаша, в статистически достоверных их частях в основном согласуются с традиционными представлениями о взаимоотношениях между родами Роеае и Aveneae. В частности, представители всех родов, взятых в анализ, кроме НеИЫоМскоп, формировали достоверные клады.

5Z-

100

-Deschampiia app. -Po» tiMaUe

100

■ Alopecuros vaglnatus -Bedanannia eruoifarmea

г—Zlngerla tridupoda -angaria ЫеЬетеШша

-Шла lanstua

"Agmtb espillarla -Calamagrartfe epigejoe

-Avena rnnarieiata Юс

-Avena attandca MAt

j-Avena ЫгШа AMI« -Avena *Лй*Ш AaA*

100

rí

100

1 r Avena cativa MCCOD

Avena «tsrfflf АЛССОО íí-Avena lon0^anb MM Arana pOora GpCp Aven* daoda CpCp Avena тавИсоя CvCv Avena uiaimlailiyi CmCmCtnCnt Axiliemüierum alatiua -Lagarta ovatu»

1001-Koeferia st>p.

-Paaudarrtienatherum lonalfolium

-Bracbjpodtmn dlstachyon

~Вгашш cathartfcus

-TrWrmn aeadvum

Рисунок 7. Филогенетическое древо, отражающее дивергенцию последовательностей ITS1 и ITS2 видов Avena с С и A-геномами и положение Avena среди представителей трибы Овсовых (Aveneae) и некоторых Мятликовых (Роеаё), рассчитанное по р-растояниям методом Fitch-Margoliash. Цифрами обозначены bootstrap-индексы.

Взаимоотношения Avena с родом Helictotrichon остаются неясными. Одна из причин этого состоит в том, что, как показали ранее Grebenstein и соавт., ITS-последовательности этого рода очень полиморфны (Grebenstein et al., 1998). Среди множества клонированных и затем секвенированных последовательностей ITS1 представителей рода Helictotrichon (Grebenstein et al., 1998) есть последовательность HPR389153, близкая к ITS1 видов Avena с геномом А - р-расстояние между ними равно 0.0237, в то время как различия между этой последовательностю и последовательностью ITS1 A. macrostachya достигают 0.1221. Последовательность HAD389117, напротив, близка к ITS1 видов Avena с геномом С (p-distance между ней и ITS1 видов с геномом С равна 0.0189, отличия же ее от ITS1 видов с геномом А достигают 0.1221). HPR389153 (близкая А-геномам) - это одна из последовательностей, выделенных из геномной ДНК Н. pratense (L.) Besser (2n=84-140 - см.: Röser, 1998)

HAD389117 - из Я. adsurgens (Schnur ex Simonk.) Conert (2n=120-126) (см.: Röser, 1998). Оба вида относятся в высокополиплоидной (2п=16-18х) группе северно-средиземноморских представителей Helictotrichon (Röser, 1998) - рода, по-видимому, полифилетичного, о чем, в частности, говорит то, что другие клонированнные последовательности ITS из геномов этих и других видов близки ITS других представителей Овсовых, но заметно отличаются от ITS Avena (Grebenstein et al., 1998). Возможно, появление высокополиплоидных форм Н. pratense и Н. adsurgens было связано с межвидовой гибридизацией, в которой принимали участие средиземноморские овсы с геномами А и С.

Наши данные о месте Avena среди других Роасеае согласуются со старыми представлениями Трабо (Trabut, 1890, цит. по Baum, 1968), что близким родственником рода Avena является Arrhenatherum. Степень близости Avena к Helictotrichon, активно обсуждаемая в некоторых публикациях (напр.: Лоскутов, 2001; 2003), как уже сказано, требует специального исследования.

® ш

Кшичаспо тршсмрсм* Количастяо трвмямций Количество »делай

Рисунок 8. Эволюция кариотипов на ранних этапах дивергенции видов Луеллгеномами. Цифры в кружках отражают число трансверсий, в квадратах- число транзкций, в треугольниках - число инделей. 4Х - акт тетраплоидизации.

Начальные этапы эволюции кариотипов овсов, на основании наших данных и Данных литературных источников, сейчас можно представить так (рис. 8): предок Avena имел диплоидный хромосомный набор с "симметричными" хромосомами, похожими в этом отношении на кариотипы Arrhenatherum (Mitchell et al., 2003), хромосомные наборы A. macrostachya и кариотипы диплоидных видов овсов с геномом А.

Далее произошло разделение филогенетических линий овсов с геномами А и С, сопровождавшееся накоплением различий по рассеяным повторам (определяющим, по-видимому, результаты GISH-гибридизации) и накоплением специфичных для каждой ветви транзиций и трансверсий. Затем в линии С-геномов произошло разделение филогенетических ветвей предка А. macrostachya и предка других видов с геномами С, после чего у предка А. macrostachya произошло удвоение хромосомного набора и появились крупные блоки С-гетерохроматина в прицентромерных районах хромосом, а у предка других видов с геномом С (Л. clauda, A. pílisa и A. ventricosa) имели место хромосомные перестройки, изменившие положение центромеров и уменьшение размера теломерных блоков GC-богатого С-гетерохроматина. Изменение нуклеотидного состава прицентромерного и прителомерного С-гетерохроматина в хромосомах С-геномов привело к тому, что у диплоидных видов Avena с С-геномом рисунок Q-исчерченности стал трудно идентифицируемым.

Выводы:

1. С помощью нукпеотидспецифичных флуорохромов хромомицина Аз и DAPI проведено сравнительное исследование дифференциальной исчерченности хромосом диплоидных видов Avena longiglumis (геном Al), A. prostrata (Ар), A. strigosa (As), A wiestii (As), A.hirtula (As), A. atlantica (As), A.damascena (Ad) и A.pilosa (Cp). Показана гетерогенность гетерохроматиновых районов хромосом Avena по нуклеотидному составу. На основании сравнения рисунка и композиции гетерохроматиновых районов, исследуемые виды могут быть систематизированы следующим образом: (((((A. strigosa, A wiestii, A.hirtula, A. atlantica) A. prostrata) A longiglumis) A. damascena) A.pilosa).

2. Секвекированы районы внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1 и ITS2 и гены 5.8S рРНК ядерного генома 25 видов рода Avena. Показано, что род Avena монофилетичен и на основании сравнения ITS может быть разделен на две филогенетические ветви - диплоидные виды с геномами типа С и все диплоидные и полиплоидные виды, в составе кариотипов которых есть геномы типа А.

3. Виды Avena с геномом типа С (A. ventricosa, A. pilosa и A. clauda - секция Ventricosa Baum) имеют уровень межгеномной ,OHBepreHiuui-(p-distance) 2.0% (lim 0.52.8%); уровень дивергенции видов Avena с геномом типа А низкий (средняя p-distance =0.96%, lim 0.00-1.62%) и вопрос о таксономическом статусе некоторых из них требует обсуждения.

4. Показано, что все виды Avena имеют идентичные последовательности 5.8S рРНК, в которых идентифицированы эволюциционно-консервативные и относительно вариабельные районы; показано, что в эволюционно консервативных районах молекулы 5.8S рРНК всех Pooideae сохранились предковые для злаков последовательности, сохранившиеся кроме Pooideae у Bambusoideae и Ehrhartoideae, в то время как все виды арундиноидных триб (все Panicoideae, Arisíidoideae, Centothecoideae, CMoridoideae, Arundinoideae (включая Molinia) и Danthonioideae) несут здесь две синапоморфные мутации.

5. Показано, что частота транзиций и трансверсий в ITS1 и ITS 2 различна. Выявлены эволюционно консервативные участки ITS2, сохраняющиеся у покрытосеменных по крайней мере со времени дивергенции однодольных и двудольных.

6. Вид A. macrostachya входит в состав рода Avena L. и имеет в своем кариотипе геном, близкий к геному С. По крайней мере один из субгеномов тетраплоидных видов AAnsularis и A.agadiriana относится к типу геномов А.

7. Предложена гипотеза о путях эволюции кариотипов Avena на ранних этапах дивергенции видов этого рода.

Публикации НБ. Тюпа по материалам диссертации

1. Тюпа Н.Б. Исследование эволюции кариотипов в трибе Aveneae методами молекулярной цитогенетики // Шестая Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов. Санкт-Петербург. 2001. С.58.

2. Тюпа Н.Б.. Пунина Е.О., Родионов A.B. Исследование кариотипов злаков трибы Aveneae с помощью методов дифференциального окрашивания хромосом нуклеотид-специфичными флуорохромами // В сб.: Тез. 6-ая Путинская школа-конференция молодых ученых "Биология - наука 21-го века" Пущино. 20-24 мая 2002. Т.1. С 337-338.

3. Тюпа Н.Б. Исследование эволюции кариотипов в трибе Aveneae методами молекулярной цитогенетики // Седьмая Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов. Санкт-Петербург. 2002 г. С.61.

4. Тюпа Н.Б.. Пунина Е.О., Родионов A.B., Лоскутов И.Г., Гриф В.Г. Исследование хромосомных комплексов дикорастущих представителей Aveneae с помощью нуклеотидспецифичных флуорохромов и С-бэндинга // Цитология. 2002. Т. 44. Ks 9. С.911-912.

5. Тюпа Н.Б.. Ким Е.С., Ефимов A.M., Лоскутов И.Г., Родионов A.B. Секвенирование и сравнительный анализ внутренних транскрибируемых спейсоров рибосомальных генов ITS1, ITS2 н генов 5.8S рРНК у дикорастущих представителей рода Avena И 1-ая Путинская школа-конференция молодых ученых "Биология - наука 21-го века" 2003. С. 190.

6. Тюпа Н.Б.. Ким Е.С., Лоскутов И.Г., Родионов A.B. Секвенирование и сравнительный анализ ITS-последовательностей и генов 5.8S рРНК у дикорастущих представителей рода Avena И Ботанические исследования в Азиатской России. Материалы XI съезда Русского ботанического общества. Барнаул. 2003. Т. 2. С. 278279.

7. Тюпа Н.Б., Ким Е.С., Ефимов А.М., Родионов A.B. Исследование геномного состава автотетраплоида Avena macrostachya по результатам секвенирования ITS-последовательностей ядерных генов рРНК// Материалы VIII Молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге 17-21 мая 2004. Санкт-Петербург, 2004. С. 250.

8. Ким Е.С., Пунина Е.О., Тюпа Н.Б.. Родионов A.B. Монофилетичное происхождение двухромосомных (2п=4) злаков Zingeria biebersteiniana и Colpodium versicolor II Материалы VIII Молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге 17-21 мая 2004 г. Санкт-Петербург, 2004. С. 245.

9. Родионов A.B., Ким Е.С., Тюпа Н.Б.. Лоскутов И.Г. Молекулярно-филогенетическое исследование дикорастущих видов рода Avena L. с геномами А и С: секвенирование н сравнительный анализ ITS1, ITS2 и генов 5.8S-pPHK // Материалы III съезда "Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития". 6-12 июня, Москва. 2004. Т. 2. С. 269.

10. Родионов A.B., Тюпа Н.Б.. Ким Е.С., Мачс Э.М., Лоскутов И.Г. Геномная конституция автотетраплоидного овса Avena macrostachya, выявленная путем сравнительного анализа последовательностей ITS1 и ITS2: к вопросу об эволюции карнотипов овсов и овсюгов на ранних этапах дивергенции видов рода Avena II Генетика. 2005. Т. 41. №5. С. 646-656.

11. Rodionov A.V., Kim E.S., Punina Е.О., Mach« E.M., Tvnpa N.B„ Dobroradova M.A., Nosov N.N. Molecular phylogenetic study of Colpodium versicolor and some other Aveneae and Poeae species // XVII International Botanical Congress. Vienna, Austria, Europe. Austria Center, Vienna 17-23 July. 2005. P. 431-432.

12. Кнм E.C., Мачс Э.М., Тюпа Н.Б.. Пуннна E.O., Родионов A.B. Происхождение двухромосомных злаков Zingeria biebersteiniana и Colpodium versicolor. молекулярно-филогенетическое исследование // V Международное совещание по кариологии, кариосистематике и молекулярной филогении. 12-15 октября, Санкт-Петербург, 2005. С. 48-49.

Подписано в печать 02.03.06. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ 14.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

44 01

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Тюпа, Наталья Борисовна

Список сокращений

Введение

Глава I. Обзор литературы

1. Систематика рода Avena L.

1.1 История изучения представителей рода A vena

1.2. История изучения систематики рода Avena

1.3. Описание морфологии видов Avena 22 • 2. Кариология рода Avena

2.1. История кариологических исследований видов рода Avena. Геномный состав 34 кариотипов Avena

2.2. Описание морфологии хромосом и кариотипов видов представителей рода

Avena L.

2.3. Дифференциальное окрашивание хромосом Avena

3. Молекулярно-филогенетические исследования рода Avena

3.1. RFLP-анализ межвидовых отношений в роде Avena

3.2. Амплификация мини-, микросателлитов, RAPD- и AFLP как инструмент для анализа межвидовых отношений в роде Avena

3.3. Геносистематика Avena: сравнительный анализ нуклеотидных 57 последовательностей генов

Введение Диссертация по биологии, на тему "Кариосистематическое и молекулярно-филогенетическое исследование дикорастущих представителей рода Avena L."

Актуальность темы. Avena L. (Овес) - род однолетних и многолетних злаков трибы Aveneae. В странах древнего Средиземноморья распространено около 25-28 видов овса, из которых встречаются на территории бывшего СССР 12 (A. sterilis L., A. ludoviciana Dur., A. byzantina C.Koch, A. fatua L., A. sativa L., A. barbata Pott ex Link, A. strigosa Schreb., A. wiestii Steud., A. clauda Dur., A. pilosa M.В., A. ventricosa Balan., A. bruhnsiana Grun.) (Лоскутов, 2003) или 16 видов (кроме вышеперечисленных, H.H. Цвелев (1976) признает видовой статус за A. aemulans Nevski, A. volgensis (Vav.) Nevski, A. chinensis (Fisch, ex Roem. et Schult.) Metzg. и A. nuda L.). Вопросы происхождения и родства многих видов и эколого-географических форм Avena, их таксономическое положение и таксономический статус -предмет дискуссий, в ходе которых существенными аргументами являются результаты кариологических и молекулярно-генетических исследований (обзоры: Leggett, 1992с; Лоскутов, 2003).

Развитие методов молекулярной цитогенетики и геносистематики (молекулярной филогении) в конце XX века открыло принципиально новые возможности для сравнительного анализа геномов и кариотипов животных и растений. Эти подходы стали продуктивным инструментом современной биосистематики, направленной на изучение степени сходства и дивергенции исследуемых таксонов и определение наиболее вероятных путей их возникновеиия в эволюции. Применялись они и при исследовании таксономии и видообразования в роде Avena (Fominaya et al., 1988a,b; Leggett, Markhand, 1995; Li et al., 2000; Перчук и соавт., 2002; Drossou et al., 2004). Тем не менее, надо констатировать, что из всех родов злаков, представители которых являются экономически важными биологическими ресурсами (таких, как Triticum, Secale, Oryza, Zea, Hordeum), род Avena наименее изучен с молекулярно-цитогенетической и молекулярно-филогенетической точек зрения. Достаточно сказать, что, до начала наших исследований, данных о Q(DAPI)- и СМА-исчерченности хромосом Avena не было, а в базах данных нуклеотидных последовательностей можно было найти лишь последовательности ITS A. longiglumis (Chatterton et al., 1992) и A. sativa (Grebenstein et al., 1998), до сих пор только у двух видов Avena {A. fatua и A. sativa) секвенирован ген rbcL (Duvall et al., 1993; Salamin et al., 2004), только у двух видов (A. pilosa и A. sativa) частично секвенирован ген trriL (Gielly, Taberlet, 1994; James, Schmidt, 2004; Catalan et al., 2004), только y A. sativa секвенирован ген matK (Hilu et al., 1999). Эти разрозненные данные не давали информации о генетической (филогенетической) близости большинства видов рода Avena.

Кариосистематическое (с привлечением методов дифференциального окрашивания хромосом) и молекулярно-филогенетическое исследование дикорастущих представителей рода Avena L. представлялось нам актуальной темой исследований так как , это один из таксонов, некоторые представители которого имеют практическое значение как зерновые культуры, а другие как сорные травы, таким образом исследование дикорастущих «родственников» Averia актуально для селекционеров-практиков (Лоскутов, 2003). Изучение филогенетических взаимоотношений дикорастущих и культурных видов овса, может иметь значение для селекции, так как дикорастущие виды являются донорами хозяйственно-ценных признаков.

Важное обстоятельство, оказавшее влияние на выбор объекта настоящего исследования - доступность для кариологического и молекулярно-филогенетического исследования всех или почти всех видов этого рода, имеющего самое разнообразное географическое распространение, благодаря наличию богатой коллекции Всероссийского института растениеводства им. Н.И. Вавилова РАСХН, начало которой положили

A.И. Мальцев и Н.И. Вавилов (Мальцев, 1930; Вавилов, 1965; Лоскутов, Мережко, 1997).

3. Определить геномный состав кариотипов недавно открытых видов A. agadiriana

B.R.Baum et Fedak и A. insularis Ladiz., a также геномный состав кариотипа и родство с остальными видами рода Avena единственного среди овсов многолетнего перекрестноопыляемого вида A. macrostachya Balansa ex Coss. et Dur., многими своими чертами напоминающего Helictotrichon.

6. Определить с помощью методов геносистематики филогенетические связи между исследуемыми видами Avena и место рода Avena в трибе Aveneae и подсемействе Pooideae.

Дифференциальное окрашивание нуклеотид-специфичными флуорохромами было . выбрано нами как инструмент для сравнительного кариологического исследования хромосом Avena так как этот метод позволяет не только выявлять рисунок гетерохроматиновых районов хромосом, но и дает информацию о их нуклеотидном составе (Schweizer, 1981). Выбор участка для секвенирования определялся тем, что исследуемый район включает как эволюциопно лабильные последовательности ITS1 и ITS2, так и эволюционно консервативный ген 5.8S рРНК и потому информативен в геносистематических исследованиях как на межвидовом уровне, так и при анализе взаимоотношений таксонов на уровне родов, семейств и таксономических единиц более высокого порядка. Именно этот район рекомендован в качестве одной из основных "мишеней" для сравнительного исследования всех видов растений по программе "ДНК-штихкодирование флоры" (Kress et at., 2005).

Научная новизна. Впервые с помощью нуклеотид-специфичных флуорохромов хромомицина Аз и DAPI проведено сравнительное исследование дифференциальной исчерченности хромосом диплоидных видов Avena longiglumis (геном Al), A. prostraía (Ар), A. strigosa (As), A. wiestii (As), A. hirtula (As), A. atlantica (As), A. damascena (Ad) и A. pilosa (Cp) и показана гетерогенность гетерохроматиновых районов хромосом Avena L. по нуклеотидному составу. На основании сравнения рисунка и композиции гетерохроматиновых районов, исследуемые виды могут быть систематизированы следующим образом: (((((A. strigosa, A. wiestii, A. hirtula, A. atlantica) A. prostrata) A. longiglumis) A. damascena) A. pilosa).

Впервые амплифицированы и секвенированы районы внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1 и ITS2 и гены 5.8S рРНК 25 видов рода Avena и с помощью методов геносистематики изучены филогенетические связи между всеми видами Avena.

Впервые показано, что все виды Avena имеют идентичные последовательности 5.8S рРНК, в которых идентифицированы эволюциционно консервативные и относительно вариабельные районы; впервые показано, что в эволюционно консервативных районах молекулы 5.8S рРНК всех Pooideae сохранились предковые для злаков последовательности, сохранившиеся кроме Pooideae у Bambusoideae и Ehrhartoideae, в то время как все виды арундиноидных триб, то есть, все Panicoideae, Aristidoideae, Centothecoideae, Chloridoideae, Arundinoideae (включая Molinia) и Daníhonioideae, несут здесь две синапоморфные замены.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Шестой и Седьмой Санкт-Петербургских Ассамблеях молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 2001, 2002), 6-ой и 7-ой Пущинских школах-конференциях молодых ученых "Биология - наука 21-го века" (Пущино, 2002, 2003), 14-ом Всероссийском совещании "Структура и функции клеточного ядра" (Санкт-Петербург, 2002), XI съезде Русского ботанического общества. (Новосибирск - Барнаул, 2003), па совместном заседании ВБО секции кариологии и кариосистематики и молекулярной систематики БИН РАН и секции Культурные растения ВИР (Санкт-Петербург, 2003), на семинарах лаборатории Биосистематики и цитологии БИН РАН (2003, 2005), VIII Молодежной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 2004), III съезде ВОГиС (Москва, 2004), XVII International Botanical Congress (Вена, 2005), V Международном совещании по кариологии, кариосистематике и молекулярной филогении (Санкт-Петербург, 2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Тюпа, Наталья Борисовна

Выводы:

1. С помощью нуклеотид-специфичных флуорохромов хромомицина Аз и DAPI проведено сравнительное исследование дифференциальной исчерченности хромосом диплоидных видов Avena longiglumís (геном Al), A. prostrata (Ар), A. strigosa (As), A. wiestii (As), A. hirtula (As), A. atlantica (As), A. damascena (Ad) и A. pilosa (Cp). Показана гетерогенность гетерохроматиновых районов хромосом Avena по нуклеотидному составу. На основании сравнения рисунка и композиции гетерохроматиновых районов, исследуемые виды могут быть систематизированы следующим образом: (((((A. sírigosa,

A. wiestii, A. hirtula, A. atlantica) A. prostratá) A. longiglumis) A. damascena) A. pilosa).

2. Секвеиированы районы внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1 и ITS2 и гены 5.8S рРНК ядерного генома 25 видов рода Avena. Показано, что род Avena монофилетичен и на основании сравнения ITS может быть разделен на две филогенетические ветви - диплоидные виды с геномами типа С и все диплоидные и полиплоидные виды, в составе кариотипов которых есть геномы типа А.

3. Виды Avena с геномом типа С (A. veníricosa, A. pilosa и A. clauda - секция Ventricosa Baum) имеют уровень межгеномной flHBepreimHH-(/?-distance) 2.0% (lim 0.5

2.8%); уровень дивергенции видов Avena с геномом типа А низкий (средняя ^-distance

0.96%, lim 0.00-1.62%) и вопрос о таксономическом статусе некоторых из них требует обсуждения.

4. Показано, что все виды Avena имеют идентичные последовательности 5.8S рРНК, в которых идентифицированы эволюциционно-консервативные и относительно вариабельные районы; показано, что в эволюционно консервативных районах молекулы 5.8S рРНК всех Pooideae сохранились предковые для злаков последовательности, сохранившиеся кроме Pooideae у Bambusoideae и Ehrhartoideae, в то время как все виды арундиноидных триб (все Panicoideae, Aristidoideae, Ceníothecoideae, Chloridoideae, i Arundinoideae (включая Molinia) и Danthonioideae) несут здесь две синапоморфные мутации.

5. Показано, что частота транзиций и трансверсий в ITS1 и ITS2 различна. Выявлены эволюционно консервативные участки ITS2, сохраняющиеся у покрытосеменных по крайней мере со времени дивергенции однодольных и двудольных.

6. Вид A. macrostachya входит в состав рода Avena L. и имеет в своем кариотипе геном, близкий к геному С. По крайней мере один из субгеномов тетраплоидных видов A. insularis и A. agadiriana относится к типу геномов А.

7. Предложена гипотеза о путях эволюции кариотипов Avena на ранних этапах дивергенции видов этого рода.

Заключение.

Кариологический анализ видов Avena L. - один из основных (наряду с гибридологическим) инструментов анализа геномного состава и филогенетических отношений видов этого рода. Это проявляется при рутинном окрашивании хромосом и особенно, при дифференциальном окрашивании по С-методу. Исследования видов Avena с помощью С-окрашивания хромосом проводились и проводятся (Шелухина и др., 2005). Однако кариосистематических исследований хромосом Avena с помощью флуорохромирования хромосом до сих пор не проводилось. Между тем, практически важно, что существуют флуорохромы, которые специфически связываются с АТ-обогащенными последовательностями ДНК (DAPI, "Hoechst 33258"), с GC-обогащенными последовательностями (оливомицин, хромомицин A3 (СМА)), и флуорохромы, связывание которых с ДНК не зависит от нуклеотидного состава (иодид пропидия (PI)), бромид этидия (EtBr), акридиновый оранжевый (АО), акрихин-иприт (Гэйл и др., 1975; Schweizer, 1981; Зеленин и др., 1987). В качестве контрастирующих агентов при флуорохромировании используются нефлуоресцирующие агенты, специфически связывающиеся с АТ-(дистамицин A (DA)) и GC-богатой ДНК (актиномицин Д (AMD) (Гэйл и др., 1975; Schweizer, 1981; Зеленин и др., 1987).

Смысл и значение дифференциального окрашивания хромосом флуорохромами состоит в том, что после его проведения районы хромосом, различающиеся по нуклеотидному составу или по состоянию двойной спирали ДНК, флуоресцируют ярко или тускло (Schweizer, 1981; Зеленин и др., 1987). В результате, метод дифференциального окрашивания хромосом флуорохромами, как показала практика, может быть полезен в двух отношениях:

1) у многих видов цветковых растений он позволяет идентифицировать все хромосомы набора и выделить в составе всех или некоторых хросомом отдельные хромосомные районы, что повышает разрешение сравнительного кариологического анализа (см., напр.: Раскина и др., 1992; Пунина, Гриф, 1998; Пунина и др., 2000, 2001, 2005; Ким и др., 2002; Cremonini et al., 2002; Мякошина и др., 2004).

2) сравнительное исследование рисуноков окрашивания хромосом AT- и GC-специфичными флуорохромами позволяет делать вывод о молекулярной организации хромосомных районов (Schweizer, 1981).

Для сравнительного исследования кариотипов Avena метод до сих пор не применялся.

Второе современное направление геномного анализа, которое имеет большое значение для биосистематики, основано на методах амплификации и секвенирования нуклеиновых кислот. Это направление широко применяется в биосистематических исследованиях за рубежом, однако почти не развито в России. Из всех родов растений, представители которых являются экономически важными биологическими ресурсами, род Avena единственный, который не изучен с молекулярно-филогенетической точки зрения с привлечением наиболее информативной при внутривидовых сравнениях последовательностей ITS1 и ITS2. Между тем, филогенетические взаимоотношения между видами рода с привлечением методов геносистематики остаются неисследованными.

Глава II. Материалы и методы 1. Материалы

Для проведения исследования были взяты образцы семян представителей рода Avena (Овес) из коллекции Всероссийского института растениеводства им. Н.И.Вавилова РАСХН (таб. 3).

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Тюпа, Наталья Борисовна, Санкт-Петербург

1. Абрамова Л.И., Ковалева С.Н. Метод дифференциального окрашивания в применении к хромосомам овса и ячменя // Тр. по прикл. бот., ген. и. сел.- J1., 1983. Т. 74. С. 3-6.

2. Авдулов Н.П. Карио-систематическое исследование семейства злаков. JL, 1931. 428 с.

3. Алешин В.В. Синапоморфные признаки в РНК малой субъединицы рибосом беспозвоночных. Автореф. дисс. док. биол. наук. М., 2005. 48 с.

4. Антонов A.C. Основы геносистематики высших растений // М: МАИК Наука/ Интерпериодика. 2000.135 с.

5. Антонов A.C. Геносистематика: от Э. Чаргаффа и А.Н. Белозерского до наших дней // Молекулярная биология. 2005. Т. 39. №4. С. 581-589.

6. Бадаева Е.Д. Молекулярно-цитогенетическое исследование внутривидового хромосомного полиморфизма Aegilops crassa II Генетика. 1997. Т. 33(5). С. 635-643.

7. Бадаева Е.Д. Оценка филогенетических отношений между пятью полиплоидами Aegilops L. содержащим U-геном с помощью хромосомного анализа // Генетика. 2002. Т. 38(6). С. 799-811.

8. Бадаева Е.Д., Чикида H.H., Филатенко A.A., Зеленин A.B. Сравнительный анализ хромосом М геномов Aegilops comosa и Aegilops heldreichii методами С-дифференциального окрашивания и гибридизации in situ II Генетика. 1999. Т. 35(6). С. 791-799.

9. Боброва В.К., Горемыкин В.В., Троицкий A.B., Вальехо-Роман K.M., Антонов A.C. Молекулярно-биологические исследования происхождения покрытосеменных растений // Журнал общей биологии. 1995. Т. 56. № 6. С. 645 660.

10. Вавилов Н.И. Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям. М., 1919. С. 180-184.

11. Вавилов Н.И. Избранные труды. 1965. Т. 5. 520 с.

12. Ванюшин Б.Ф. Энзиматическое метилирование ДНК эпигенетический контроль за генетическими функциями клетки // Биохимия. 2005. Т. 70. № 5. С. 598-611.

13. Вишнякова Х.С., Бадаева Е.Д., Зеленин A.B. Analysis of intraspecific polymorphism in C-banding patterns of Aegilops umbellulata L. chromosomes // Генетика. 1997. Т. 33(5). С. 623-627.

14. Гейл Э.Ф., Кандлифф Э., Рейнолдс П. и др. Молекулярные основы действия антибиотиков. М.: Мир, 1975.500 с.

15. Дегтярев В.В., Ефимов A.M., Родионов A.B. Исследование полиморфизма геномов Polygonalum odoralum и Р. mullißorum с помощью RAPD-анализа // Тезисы XI Междунар. совещания по филогении растений. М. 2003. С.41-42.

16. Жегалов С.И. Скрещивание пленчатых овсов с голыми // Науч. агр. журн. 1924. Т. 1. Вып.2. 130с.

17. Лоскутов И.Г. Видовое разнообразие и селекционный потенциал рода Avena L. Автореф. уч. степени док. биол. наук. СПб. 2003. 38 с.

18. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. // Молекулярное Клонирование.1984, Москва: Мир, 479 с. Мордвипкииа А.И. Овес // Хлебные злаки.Часть II. Л., 1936. С. 333-447. Мусаев С.Г., Исаев Я. М. Овёс Брунса эндемичный вид флоры Азербайджана // Докл. АН

19. Невский С.А. Труды Среднеаз. ун-та. 1934. Сер.8. Т. 17. С. 4-6.

20. Ней М., Кумар С. Молекулярная эволюция и филогенетика. Киев: КВ1Ц. 2004. 405 с.

21. Николаева А.Г. Применение цитологического метода при решении некоторых вопросов генетики // Тр. III Всерос. съезда по сел. и сем-ву. Саратов. 1920. Вып. 1. С. 39.

22. Николаева А.Г. Цитологический метод в селекции и генетике // Научные известия. М. 1922. Сб. 4. С. 183-188.

23. Перчук И.Н., Лоскутов И.Г., Окуно К. Изучение видового разнообразия овса с использованием RAPD-анализа // Аграрная Россия. 2002. № 3. С. 41-44.

24. Пунина Е.О., Гриф В.Г. Идентификация хромосом кариотипа при помощи нуклеотидспецифичных флуорохромов на примере Eremurus altaicus (Asphodeliaceae) // Ботан. журн. 1998. Т. 83. № 1. С. 54-58.

25. Пунина Е.О., Мачс Э.М., Ким Е.С., Мякошина Ю.А., Родионов A.B. Кариосистематика и молекулярная филогения представителей сем. Trilliaceae II Биологические мембраны. 2005. Т. 22. № 3. С. 247-255.

26. Пунина Е.О., Родионов A.B., Мякошина Ю.А., Гриф В.Г. Нуклеотидная композиция холодочувствительных районов хромосом Paris hainanensis Merrill. II Генетика. 2001. Т. 37. №7. С. 939-946.

27. Пунина Е.О., Муравенко О.В., Беляев A.A. Разработка и применение компьютерных программ хромосомного анализа // Цитология. 1999. Т. 41. №12. С.1077-1078.

28. Раскина О.М., Родионов A.B., Смирнов А.Ф. Гетерохроматиновые районы хромосом овсяницы луговой Festuca pratensis Huds. (Poaceae) II Цитология. 1992. Т. 34. № 7. С. 30-34.

29. Родионова Н.Г., Солдатов В.Н., Мережко В.Е. и др. Овес // Культурная флора. 1994. Т.П., ч. 3.-368 с.

30. Рожевиц Р.Ю. Овес // Флора СССР. Л., 1934. Т. 2. С. 259-260.

31. Сидоренко А.П., Муха A.B. Выявление внутривидового (межлинейного) полиморфизма структуры внутренних транскрибируемых спейсеров рибосомной ДНК кукурузы Zea mays II Молекулярная биология. 2000. Т. 4. № 3. С. 363 365.

32. Стрельченко П.П., Митрофанов О.П., Малышев JI.JL, Конарев A.B., Терами Ф.• Генетическая дифференциациф евразийского подвида мягкой пшеницы по данным RAPD-анализа // Аграгная Россия. 2002. № 3. С. 11-23.

33. Фасмер М. Этимологический словарь русского языка. М.: Прогресс, 1987. Т. 3. С.113.

34. Цвелев H.H. Злаки СССР Л., 1976. 788 с.

35. Цвелев H.H. Порядок Злаки (Poales) // Жизнь растений. Т. 6./ ред. А.Л. Тахтаджян. М. 1982. С. 341-377.

36. Чемерис A.B., Вахитов В.А. Первичная структура гена 5.8S рРНК и внутренних транскрибируемых спейсеров рДНК у диплоидной пшеницы Triticum urartu Thum. ex.

37. Gandil. // Молек. Биол. (Москва). 1989. Т. 23. №1. 320-326.

38. Чупов B.C., Пунина Е.О., Мачс Э.М., Родионов A.B. CpG и CpNpG элементы рибосомального кластера таксонов однодольных растений разного уровня эволюционного развития // Ботанические исследования в Азиатской России. Т. 2.• Барнаул. 20036. С. 290.

39. Шепелева Е.М. Кариосистематическое исследование культурных и диких овсов // Доклады Академии Наук СССР. 1939. Т. XXV. № 3. С. 215-218.

40. Эмме Е.К. Кариосистематичеекие исследование овса секции Avena // Тр. по прик. бот., ген. и сел. 1932. Сер. 41. №1. С. 8-11.

41. Эмме Е.К. Генетическое исследование 14- и 28-хромосомных овсов // Биол. журн. 1938. № 7. С. 69-90.

42. Ainouche M.L., Bayer R.J. On the origins of the tetraploid Bromus species (section Bromus, Poaceae): insights from internal transcribed spacer sequences of nuclear ribosomal DNA // Genome. 1997. Vol. 40. P. 730-743.

43. APG 2003. The angiosperm phylogeny group classification for the orders and families of flowering plants APG II // Bot. Journ. of the Linnean Soc. 2003. Vol. 141. P. 399-436.

44. Arrighi F.E., Hsu T.C. Localization of heterochromatin in human chromosomes // Cytogenetics. 1971. Vol. 10. P. 81-86.

45. Barker N.P., binder H.E., Harley E.H. Sequences of the grasspecific insert in the chloroplast rpoC2 gene elucidate genetic relationships of the Arundinoideae (Poaceae) // Sys. Bot. Vol. 23. P. 327-350.

46. Baum B.R. Classification of the oat species using various taxymetric methods and an information-theoretic model // Can. J. Bot. 1974. Vol. 52. N. 11. P. 2241 2261.

47. Baum B.R. Delimitation of the genus Avena (Gramineae) // Can. J. Bot. 1968. Vol. 46. P. 121 -132.

48. Baum B.R. Oats: wild and cultivated. Monograph of the Genus Avena L. // Poaceae. Canada. Ottawa. 1977. N. 14. 463 p.

49. Baum B.R., Fedak G. A new tetraploid species of Avena discovered in Morocco // Can. J. Bot. 1985a. Vol. 63. P. 1379 1385.

50. Baum B.R., Fedak G. Avena atlantica, a new diploid species of the oat genus from Morocco // Can. J. Bot. 1985b. Vol. 63. P. 1057-1060.

51. Baum B.R., Rajhathy T. A study of Avena macrostachya II Can. J. Bot. 1976. Vol. 54. P. 24342439.

52. Baum B.R., Rajhathy Т., Sampson D.R. An impotant new diploid Avena species discovered on the Canary Island // Can. J. Bot. 1973. Vol. 51. P. 759-762.

53. Baum B.R., Johnson D.A., Bailey L.G. Defining orthologous groups among multicopy genes prior to inferring phylogeny, with special emphasis on the Triticeae (Poaceae) II Hereditas. 2001. Vol. 135. P. 123-138.

54. Blattner P.R. Phylogenetic analysis of Hordeum (Poaceae) as inferred by nuclear rDNA ITS sequences // Molecular Phylogenetics and Evolution. 2004. Vol. 33. P. 289-299.

55. Botstein D., White R.L., Skolnick M., Davis R.W. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragments length polymorphisms // Am. J. Hum. Genet. 1980. Vol. 32. P.314-331.

56. Boudraa M., Perrin P. CpG and TpA frequencies in the plant system // Nucl. Acids Res. 1987. Vol. 15. P. 5729-5737.

57. Biol. Evol. 1996b. Vol. 13. P. 623-632. Caspersson Т., Farber S., Foley G.E. Chemical differentiation along metaphase chromosomes //

58. Exp. Cell. Res. 1968. Vol. 49. P.219-222. Catalan P., Torrecilla P., Rodriguez J.A.L., Olmstead R.G., не опубликовано, см.: www.ncbi.nlm.nih.gov.

59. Clark L.G., Weiping Zhahg, Wendel J.F. A phylogeny of the grass family (Poaceae) based onndhF sequence data// Syst. Bot. 1995. Vol. 20. P. 436-460. Clayton W.D., Renvoize S.A. Genera Graminum, grasses of the world // Kew Bull. 1986. XIII.

60. Cosson M.E. Classification des especes du gerne Avena du groupe de V A vena saliva II Bui. Soc. • Bot. France. 1854. Vol. 1. P. 11 -17.

61. Cosson M.E., Durieu de Maisonneuve M.C. Notes sur quelques Graminees d'Algerie // Bull. Soc.

62. Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation prosedure for small quantities of fresh leaf tissue //

63. Phytochem. Bull. 1987. Vol. 19. P. 11 -15. Drossou A., Katsiotis A., Leggett J.M., Loukas M., Tsakas S. Genome and species relationships in i genus Avena based on RAPD and AFLP molecular markers // Theor. Appl. Genet. 2004.1. Vol. 109. P. 48-54.

64. Duvall M.R., Morton B.R. Molecular phylogenetics of Poaceae: an expanded analysis of rbcL sequence data // Molecular Phylogenetics and Evolution. 1996. Vol. 5. P. 352-358.

65. Fitch W., Margoliash E. Construction of phylogenetic trees // Science. 1967. Vol. 155. P. 279-284.

66. Fominaya A., Vega C., Ferrer E. Giemsa C-banded karyotypes of Avena species // Genome. • 1988a. Vol. 30. P.627-632.

67. Fominaya A., Vega C., Ferrer E. C-banding and nucleolar activity of tetraploid Avena species // Genome. 1988b. Vol. 30. P. 633-638.

68. Gardner R.C., Keeling J., de Lange P.J., Wright S.D., Cameron E.K. A New Zealand biodiversity database // http://www.ncbi.nlm.nih.gov/. 2004. Locuses AY705885, AY705884, AY705883, AY705882, AY705881, AY705880.

69. Gaut B.S., Tredway L.P., Kubik C., Gaut R.L., Meyer W.A. не опубликовано, см.: www.ncbi.nlm.nih.gov.

70. Gawel N.J., Jarret R.L. A modified СТАВ DNA extraction procedure for Musa and Ipomoea II Plant Mol. Biol. Report. 1991 Vol. 9. P. 292-296.

71. Gielly L., Taberlet P. The use of chloroplast DNA to resolve plant phylogenies: noncoding versus rbcL sequences // Mol. Biol. Evol. 1994. Vol. 11 (5). P. 769-777.

72. Goertzen L.R., Cannone J.J., Gutell R.R., Jansen R.K. ITS secondary structure derived from i comparative analysis: implications for sequence alignment and phylogeny of the Asteraceae

73. Molecular Phylogenetics and Evolution. 2003. Vol. 29. P. 216-234.

74. Gonzalez I.L., Sylvester J.E. Human rDNA: evolutionary patterns within the genes and tandem arrays derived from multiple chromosomes // Genomics. 2001. Vol. 73. P. 255-263.

75. Good L., Intine R.V.A., Nazar R.N. Interdependence in the processing of ribosomal RNAs in Schizosaccharomycespombe Hi. Mol. Biol. 1997. Vol. 273. P. 782-788.

76. Gottschling M., Hilger H.H., Wolf M., Diane N. Secondary structure of the ITS1 transcript and its application in a reconstruction of the phylogeny of Boraginales II Plant Biol. 2001. Vol. 3. P. 629-636.

77. Gottschling M., Plotner J. Secondary structure models of the nuclear internal transcribed spacer regions and 5.8S rRNA in Calciodinelloideae (Peridiniaceae) and other dinoflagellates // Nucleic Acids Res. 2004. Vol. 32. P. 307-315.

78. Grass Phylogeny Working Group / Phylogeny and Subfamilial classification of the Grasses (Poaceae) // Annals of the Missouri Botanical Garden. 2001. Vol. 88. P. 373-430.

79. Hemleben V., Grebenstein В., Herges H., не опубликовано, см.: www.ncbi.nlm.nih.gov. Hershkovitz M.A., Lewis L.A. Deep level diagnostic value of the rDNA ITS region // Mol. Biol.

80. Evol. 1996. Vol. 13. P. 1276-1295. Hershkowitz M.A., Zimmer E.A. Conservation patterns in angiosperm rDNA ITS2 sequences // Nucleic Acids Res. 1996. Vol. 24. P. 2857 2867.

81. Hilu K.W., Alice L.A., Liang H. Phylogeny of Poaceae inferred from matK sequences // Ann.

82. Pflanzenbauwiss. 1990. Vol. 3. P. 373-376. Hsaio C., Chatterton N.J., не опубликовано, см.: www.ncbi.nlm.nih.gov. » Hsiao С., Chatterton N.J., Asay К., Jensen K.B. Phylogenetics relationships of 10 grass species:

83. Jakob S.S., Blattner F.R., не опубликовано, см.: www.ncbi.nlm.nih.gov.

84. James D., Schmidt A.-M. Use of an intron region of a chloroplast tRNA gene (trnL) as a target for PCR identification of specific food crops including sources of potential allergens // Food Res. Intern. 2004. Vol. 37. P. 395-402.

85. Jellen E.N., Gill B.S. C-banding variation in the Moroccan oat species Avena agadiriana (2n=4x=28) // Theor Appl Genet. 1996. Vol. 92. P. 726-732.

86. Jellen E.N., Ladizinsky G. Giemsa C-banding in Avena insularis Ladizinsky // Genet. Resour. Crop Evol. 2000. Vol. 47. P. 227-230.

87. Jellen E.N., Phillips R.L., Rines H.W. Chromosomal location and polymorphisms of ribosomal DNA in oat (Avena ssp.) // Genome. 1994. Vol. 37. P. 23-32.

88. Jessen К. Deutsche Gräser und Getreidearten. Leipzig, 1863.

89. Jobes D.V., Thien L.B. Conserved motif in the 5.8S ribosomal RNA (rRNA) gene is a useful diagnostic marker for plant internal transcribed spacer (ITS) sequences // Plant Molecular Biology Reporter. 1997. Vol. 15. P. 326-334.

90. Kihara H. Über cytologische Studien bei einigen Getreidearten. II. Chromosomenzahlen und Verwandschaftsverhälthisse unter Avena Arten // Bot. Mag. Tokyo. 1919. Vol. 33. N. 385. P. 94-97.

91. Kihara H., Nishiyama I. The genetics and cytology of certain cereals. III. Different compatibility in reciprocal crosses of Avena with reference to tetraploid hybrids between hexaploid anddiploid species // Can. J. Bot. 1932. Vol. 6. P. 245-305.

92. Kotseruba V., Gernand D., Meister A., Houben A. Uniparental loss of ribosomal DNA in the allotetraploid grass Zingeria trichopoda (2n=8) // Genome. 2003. Vol. 46. P. 156-163.

93. Kress W.J., Wurdaek K.J., Zimmer E.A., Weigt L.A., Janzen D.H. Use of DNA barcodes to » identify flowering plants // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. Vol. 102. P. 8369-8374.

94. Cromosoma. 1973. Vol. 42. P. 105-110. Ladizinsky G. Cytogenetic relationships between the diploid oat A. prostrata and the tetraploids

95. Avena L. II Euphytica. 1971. Vol. 20. № 3. P. 380-395. Laroche J., Li P., Bousquet J. Mitochondrial DNA and monocot-dicot divergence time // Mol.

96. Biol. Evol. 1995. Vol. 12. P. 1151-1156. Leggett J.M. Interspecific hybrids involving the perennial oat species Avena macrostachya II Can.

97. D., Zhang X. Physical localization of the 18S-5.8S-26S rDNA and sequence analysis of ITS regions in Thinopyrum ponticum {Poaceae: Triticeae): implications for concerted evolution // Ann. Bot. (Lond). 2002. Vol. 90. P. 445-452.

98. Mathews S., Tsai R.C., Kellog E.A. Phylogenetic structure in the grass family (Poaceae): evidence from the nuclear gene phytochrome B // Am. J. of Botany. 2000. Vol.87. P. 96107.

99. Melekhovets Y.F., Good L., Abou Elela S., Nazar R.N. Intragenic processing in yeast rRNA is dependent on the 3' external transcribed spacer // J. Mol. Biol. 1994. Vol. 239. P. 170-180.

100. Mitchell C.C., Parkinson S.E., Baker T.J., Jellen E.N. C-banding and localization of 18S-5.8S-26S rDNA in tail oatgrall species // Crop Science. 2003. Vol. 43. P. 32-36.

101. Moore L.A., Field C.B. A technique for identifying the roots of different species in mixed samples using nuclear ribosomal DNA // J. Veg. Sci. 2005. Vol.16. P. 131-134.

102. Morikawa T. Isozyme and chromosome polymorphisms of the genus Avena and its geographic » distribution in Morocco // Wheat Inf. Serv. 1991. Vol. 72. P. 104-105.

103. Morikawa T., Leggett J.M. Cytological variations in wild populations of Avena canariensis from the Canary Islands// Genes Genet. Syst. 1996. Vol. 71 P. 15-21.

104. Murphy H.C., Sadanaga F., Zillinsky F.J., Terrell E.E., Smith R.T. Avena magna: an impotant new tetraploid species of oats // Science 1968. Vol.159. P.103-104.

105. Murray B.E., Graig I.L., Rajhathy T.A. Protein electrophoretic study of three amphiploid and eight species \n Avena I I Can. J. Gen. Cyt. 1970. Vol. 12. P. 651-665.

106. Musters W., Boon K., van der Sande C.A.F.M., van Heerikhuizen H., Planta R.J. Functional analysis of transcribed spacers of yeast ribosomal DNA // EMBO. 1990. Vol. 9. P. 39893996.

107. Nam, J., dePamphilis C.W., Ma H., Nei M. Antiquity and Evolution of the MADS-Box Gene Family Controlling Flower Development in Plants// Mol. Biol. Evol. 2003. Vol. 20. P. 14351447.

108. Nazar N. R. Ribosomal RNA processing and ribosome biogenesis in Eukaryotes IIIUBMB Life. 2004. Vol. 56. P. 457-465.

109. Pal N., Sandhu J.S., Domier L.L., Kolb F.L. Development and Characterization of Microsatellite and RFLP-Derived PCR Markers in Oat // Cell Biology and Molecular Genetics. Crop Science. 2002. Vol. 42. P. 912-918.

110. Peculis B.A. The sequence of the 5'-end of the U8 small nucleolar RNA is critical for 5.8S and 28S rRNA maturation//Mol. Cell. Biol. 1997. Vol. 17. P. 3702-3713.

111. Peculis B.A., Greer C.L. The structure of the ITS2-proximal stem is required for pre-rRNA processing in yeast // RNA. 1998. Vol. 4. P. 1610-1622.

112. Pohler W., Hoppe H.D. Homoeology between the chromosomes of Avena macroslachya and the Avena C genome // Plant Breed. 1991. Vol. 106. P. 250-253.

113. Post G.E. Flora of Syria, Palestina and Sinai // Beirut. 1933. Vol. II.

114. Postoyko J., Hutchinson J. The identification of Avena chromosomes by means of C-banding // In Proceedings of the 2nd International Oat Conference. University College of Wales. Welsh Plant Breeding Station. Aberystwyth. 1985. P. 50-51.

115. Rajhathy T. Chromosomal differentiation and speciation in diploid Avena II Can. J. Genet. Cytol. 1961. V.3. P.372-377.

116. Rajhathy T. A standart karyotype for A. sativa II Can. J. Genet. Cytol. 1963. Vol. 5. P. 127-132. Rajhathy T. Evidence and a hypothensis for the origin of the C genome of hexaploid Avena II Can.

117. J. Genet. Cytol. 1966. Vol. 8. № 4. P. 175-179. Rajhathy T. Cromosome Polymorphisma in Avena ventricosa II Cromosoma 1971a. Vol. 35. P. 206-216.

118. Rajhathy T. The alloploid model in Avena II Stadler Symp. 1971b. Vol. 3. P. 71-87.

119. Rajhathy T., Morrison J.W. Genome homology in the genus Avena II Can. J. Genet. Cytol. 1960. Vol. 2. P. 278-285.

120. Rajhathy T., Sadasivaiah R.S. The chromosome of Avena magna II Can. J. Genet. Cytol. 1968. Vol. 10. P. 385-389.

121. Rajhathy T., Thomas H.T. Chromosomal differentiation and speciation in diploid Avena II Can. J.

122. Genet. Cytol. 1967. Vol. 9. № 1. P. 52-68. Rajhathy T., Thomas H. Cytogenetics of Oats (Avena L.) // Ottawa: Genet. Soc. Can. Misc. Publ. 1974. No. 2. P. 1-90.

123. Romero Zarco C. Sinopsis del genero Avena L. (Poaceae, Avenae) en Espana peninsular y

124. Baleares // Lagascalia. 1996. Vol. 18. № 2. P. 171-198. Roser M. Character evolution of the genus Helictotrichon (Poaceae: Aveneae) reconsidered in view of recent results in Ibero-Mauritanian and Eurasian species // Flora. 1998. Vol. 193. P. 425-447.

125. Sadasivaiah R.S., Rajhathy T. Genome relationships in tetraploid Avena II Can. J. Genet. Cytol.1968. Vol. 10. P. 655-669.

126. Salamin N., Hodkinson T., Savolainen V., van der Bank M. Dating of grasses // http://www.nebi.nlm.nih.gov/2004.

127. Salinas J., Matassi G., Montero L.M., Bernardi G. Compositional compartmentalization and compositional patterns in the nuclear genomes of plants // Nucleic Acids Res. 1988. Vol. 16. P. 4269-85.

128. Schweizer D. Counterstain-enhanced chromosome banding // Hum Genet. 1981. Vol. 57. P.l- 4.

129. Schweizer D., Ambros P.F. Chromosome banding // Meth. Mol. Biol. Chromosome Analysis Protocols / Ed. Gosden J.R., Totowa N.Y.: Humana Press Inc. 1994. Vol. 29. P. 97-112.i

130. Singh R.M., Wallace A.T. Monosomies of Avena byzantina C.Koch. 1. Karyotype and chromosome pairing studies // Can. J. Genet. Cytol. 1967. Vol. 9. P. 87-96.

131. Soreng R.J., Davis J.I. Phylogenetics and character evolution in the grass family (Poaceae): simultaneous analysis of morphological and chloroplast DNA restriction site character sets // The Botanical Review. 1998. Vol. 64. P. 1-89.

132. Stebbins G.L. Variation and Evolution in Plants // New York: Columbia Univ. Press, 1960.

133. Stebbins G.L. Chromosonal evolution in higher plants // L., 1971. 216 p.

134. Steer W.M., Holden J.H.W., Gunning B.E.S. Avena chloroplasts: species relationships and the occurrence of stromacentres // Can. J. Genet. Cytol. 1970. Vol. 12. № 1. P. 21-28.

135. Suh Y., Thien L.B., Zimmer E.A. Nucleotide sequences of the internal transcribed spaers and 5.8S rRNA gene in Canella winterana (Magnoliales: Canellaceae) // Nucleic Acids Res. 1992. Vol. 20. P. 6101-6102.

136. Taberner A., Dopazo J., Castacera P. Genetic characterization of populations of a de novo arisensugar beet pest, Aubeonymus mariaefranciscae (Coleoptera). 1997.

137. Takaiwa F., Oono K., Iida Y., Sugiura M. The complete nucleotide sequence of a rice 25S.rRNA gene // Gene. 1985. Vol. 37. P. 255-259.

138. The Arabidopsis Sequencing Consortium // Cell. 2000. Vol. 100. P. 377-386.

139. Thellung A. Die Übergangsformen von Wildhafertypus Avenae agrestes zum Saathafertypus (Avena sativa) // Extrait du des travaux botanigues Neerlandais. 1928. Vol. XXV-a.

140. Thellung A. Neuere Wege und Ziele der botanischen Systematik, erläutert am Beispiele unserer Getreidearten // Naturwiss. Wochenschr. 1919. B. 17. S. 32-33.

141. Thomas H. The addition of single chromosomes of Avena hirtula to cultivated hexaploid oat A. saliva II Can. J. Genet. Cytol. 1968. Vol. 10. P. 551-563.

142. Thomas H. Cytogenetic relationships between the cultivated oat Avena sativa (6x) and A. venlricosa (2x) // Can. J. Genet. Cytol. 1970. Vol. 12. №1.P. 36-43.

143. Thomas H., Jones M.L. Chromosomal differentiation in diploid species of Avena II Can. J. Genet. Cytol. 1965. Vol.5. P. 108-111.

144. Thompson J.D., Higgins D.G., Gibson T.J. CLUSTAL W: Improving the sensitivity of progressive sequence alignment through sequence weighting, position, specific gap penalties and weight matrix choice //Nucleic Acids Res. 1995. Vol. 23. P. 4673-4680.

145. Titov I.I., Vorobiev D.G., Ivanisenko V.A., Kolchanov N.A. GArna: Predicting 2D structure of RNA by genetic algorithm // http:www.icg.sbras.ru/rus/ResourcesRus.html.

146. Titov I.I., Vorobiev D.G., Kolchanov N.A. Mass analysis of RNA secondary structures using a genetic algorithm // Proc. 2nd Int. Conf. on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure. Novosibirsk. Russia. 2002. Vol. 2. P. 138-141.

147. Voss P.R., Hogers R., Bleeker M., Reijans M., van de Lee T., Homes M. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting // Nucleic Acids Res. 1995. Vol. 23. P. 4407-4414.

148. Waltson L., Dallwitz M.J. The Grass genera of the wold // CAB International. Wallingford. UK. 1992.

149. Wang J.B., Wang C., Shi S.H., Zhong Y. ITS regions in diploids of Aegilops (Poaceae) and their phylogenetic implications // Hereditas. 2000a. Vol. 132. P. 209-213.

150. Wang J.B., Wang C., Shi S.H., Zhong Y. Evolution of parental ITS regions of nuclear rDNA in allopolyploid Aegilops {Poaceae) species // Hereditas 2000b. Vol. 133. P. 1-7.

151. Welsh J. McClelland M. Fingerprinting genomes using PCR with arbitrary primers // Nucleic » Acids Res. 1990. Vol. 18. P. 7213-7218.

152. Xia X., Xie Z. DAMBE: Data analysis in molecular biology and evolution // J. Heredity. 2001. Vol. 92. P. 371-373.

153. Yang Z., Yoder A.D. Estimation of the transition/transversion rate bias and species sampling // J.

154. Мне хотелось бы поблагодарить также проф. Грифа Валерия Григорьевича и всех сотрудников, а также студентов и аспирантов лаборатории биосистематики и цитологии БИН РАН за постоянное внимание, заботу и науку.

155. Автор благодарит за техническую и дружескую поддержку при секвенировании фирму ООО «Омникс» и, в частности, Андрейчука Ю.В., Маркова A.B. и Куликова В.Н.

156. Автор благодарен Шумилиной Галине Михайловне за неоценимую дружескую помощь при написании диссертации и моральную поддержку.

157. Автор благодарен своей семье и родным за моральную поддержку на протяжении всей работы над диссертацией.

Информация о работе

Тюпа, Наталья Борисовна
кандидата биологических наук
Санкт-Петербург, 2006
ВАК 03.00.05

Диссертация

Кариосистематическое и молекулярно-филогенетическое исследование дикорастущих представителей рода Avena L. - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы