vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2021-66-2-223-231vestib-748Research ArticleСтатьиОценка генетической изменчивости белорусских популяций офрис насекомоносной (Ophrys insectifera L.) с использованием молекулярных iPBS-маркеровEvaluation of the genetic variability of Ophrys insectifera L. populations growing in Belarus using molecular iPBS markersСамохваловаН. В.SamokhvalovaN. V.

Самохвалова Наталья Владимировна, мл. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 2в, 220012, г. Минск

Natalia V. Samokhvalova, Junior Reseаrcher

2v, Surganov Str., 220012, Minsk

N.Samakhvalava@cbg.org.byКручонокА. В.KruchonokA. V.

Кручонок Алеся Владимировна, науч. сотрудник, заведующий сектором

ул. Сурганова, 2в, 220012, г. Минск

Alesia V. Kruchonok, Reseаrcher, Sector Manager

2v, Surganov Str., 220012, Minsk

A.Kruchonok@cbg.org.byАношенкоБ. Ю.AnoshenkoB. Yu.

Аношенко Борис Юрьевич, канд. биол. наук, заведующий лабораторией

ул. Сурганова, 2в, 220012, г. Минск

Boris Yu. Anoshenko, Ph. D. (Biol.), Head of the Laboratory

2v, Surganov Str., 220012, Minsk

B.Anoshenko@cbg.org.byТитокВ. В.TitokV. V.

Титок Владимир Владимирович, член-корреспондент, д-р биол. наук, доцент, директор

ул. Сурганова, 2в, 220012, г. Минск

Vladimir V. Titok, Corresponding Member, D. Sc. (Biol.), Associate Professor, Director

2v, Surganov Str., 220012, Minsk

V.Titok@cbg.org.byЦентральный ботанический сад НАН БеларусиCentral Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Belarus202112052021662223231Copyright © Самохвалова Н.В., Кручонок А.В., Аношенко Б.Ю., Титок В.В., 20212021Самохвалова Н.В., Кручонок А.В., Аношенко Б.Ю., Титок В.В.Samokhvalova N.V., Kruchonok A.V., Anoshenko B.Y., Titok V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/748

Проведен анализ генетической гетерогенности двух популяций офрис насекомоносной (Ophrys insectifera L.), произрастающих в Лепельском районе (Березинский биосферный заповедник) и в Ушачском районе (окрестности д. Веркуды). Вид имеет I категорию охраны (CR – критическая угроза исчезновения). Результаты, полученные с помощью использования iPBS-маркеров, показали, что у популяции из д. Веркуды более высокий уровень генетической гетерогенности, чем у популяции из Березинского биосферного заповедника. Анализ молекулярной вариансы (AMOVA) показал, что основная доля генетической изменчивости является внутрипопуляционной (64 %). Определен коэффициент генетической дифференциации популяций (Gst = 0,26). Анализ главных координат (PCoA) выявил две группы, которые совпадали с природными популяциями, и подтвердил большую генетическую гетерогенность у популяции из д. Веркуды.

An analysis of genetic heterogeneity was performed for two populations of Ophrys insectifera L. located in the Berezinsky Biosphere Reserve and the Verkudy village. The species are critically endangered (CR). The analysis of data obtained using iPBS markers detected the higher risk of extinction of the population in the Berezinsky Biosphere Reserve than the population from the Verkudy village, since the level of population genetic heterogeneity from the Verkudy is higher compared to the Berezinsky Biosphere Reserve. Molecular variance analysis (AMOVA) and other parameters of genetic variation showed the major fraction of intrapopulation variation (64 %, Gst = 0.26). Principal Coordinates Analysis (PCoA) revealed two groups that coincided with natural populations, and confirmed a larger genetic heterogeneity in the population from the Verkudy.

молекулярные iPBS-маркерыOphrys insectifera L.ретротранспозоныгенетическое разнообразиемобильные генетические элементыДНКПЦРAMOVAPCoAMolecular IPBS markersOphrys insectifera L.retrotransposonsgenetic diversitymobile genetic elementsDNAPCRAMOVAPCoAReferencesPopulation extinctions driven by climate change, population size, and time since observation may make rare species databases inaccurate / T. N. Kaye [et al.] // PLoS ONE. – 2019. – Vol. 14, N 10. – P. e0210378 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210378Kaye T. N., Bahm M. A., Thorpe A. S., Gray E. C., Pfingsten I., Waddell C. Population extinctions driven by climate change, population size, and time since observation may make rare species databases inaccurate. PLoS ONE, 2019, vol. 14, no. 10, p. e0210378. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210378Hamouda, M. Molecular analysis of genetic diversity in population of Silybum marianum (L.) Gaertn in Egypt / M. Hamouda // J. Gen. Eng. Biotechnol. – 2019. – Vol. 17, N 1. – Art. 12. https://doi.org/10.1186/s43141-019-0011-6Hamouda M. Molecular analysis of genetic diversity in population of Silybum marianum (L.) Gaertn in Egypt. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 2019, vol. 17, no. 1, art. 12. https://doi.org/10.1186/s43141-019-0011-6Neel, M. C. Conservation of genetic diversity in the endangered plant Eriogonum ovalifolium var. vineum (Polygonaceae) / M. C. Neel, N. C. Ellstrand // Conservation Genetics. – 2003. – Vol. 4, N 3. – P. 337–352. https://doi.org/10.1023/A:1024017029933Neel M. C., Ellstrand M. C. Conservation of genetic diversity in the endangered plant Eriogonum ovalifolium var. vineum (Polygonaceae). Conservation Genetics, 2003, vol. 4, no. 3, pp. 337–352. https://doi.org/10.1023/A:1024017029933Genetic diversity and population structure of the rare and endangered plant species Pulsatilla patens (L.) Mill in East Central Europe / M. Szczecińska [et al.] // PloS ONE. – 2016. – Vol. 11, N 3. – P. e0151730. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0151730Szczecińska M., Sramko G., Wołosz K., Sawicki J. Genetic diversity and population structure of the rare and endangered plant species Pulsatilla patens (L.) Mill in East Central Europe. PloS ONE, 2016, vol. 11, no. 3. p. e0151730. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0151730Красная книга Республики Беларусь. Растения: редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды дикорастущих растений / И. М. Качановский [и др.]. – 4-е изд. – Минск : Беларус. энцыкл., 2015. – 448 с.Kachanovskii I. M., Nikiforov M. E., Parfenov V. I., Borodin O. I., Pugachevskii A. V., Baichorov V. M., Gapienko O. S., Giryaev A. S., Evdaseva T. P. The Red Book of the Republic of Belarus. Plants: rare and endangered species of wild plants. 4th ed. Minsk, Belaruskaya Entsyklapedyya Publ., 2015. 448 p. (in Russian).Созинов, О. В. Ophrys insectifera L. – новый вид сем. Orchidaceae для флоры Беларуси / О. В. Созинов // Ботаника (исследования) : сб. науч. тр. / Ин-т эксперим. бот. НАН Беларуси. – Минск, 2010. – Вып. 38. – С. 428–431.Sozinov O. V. Ophrys insectifera L. – new species of Orchidaceae for flora of Belarus. Botanika (issledovaniya): sbornik nauchnykh trudov [Botany (research): collection of scientific papers]. Minsk, 2010, iss. 38, pp. 428–431 (in Russian).Оценка морфо-экологических характеристик Ophrys insectifera L. двух удаленных ценопопуляций / А. В. Кручонок [и др.] // Мониторинг и оценка состояния растительного мира : материалы 5-й Междунар. науч. конф. (Беларусь, Минск, Беловежская пуща, 8–12 октября 2018 г.). – Минск, 2018. – С. 246–248.Kruchonok A. V., Kozlova O. N., Ivkovich E. N., Avtushko S. A., Ivkovich V. S. Assessment of the morpho-ecological characteristics of two remote coenopopulations of Monitoring i otsenka sostoyaniya rastitel’nogo mira: materialy 5 Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii (Belarus’, Minsk, Belovezhskaya pushcha, 8–12 oktyabrya 2018 goda) [Monitoring and assessment of the state of the flora: materials of the 5th International scientific conference (Belarus, Minsk, Belovezhskaya Pushcha, October 8–12, 2018)]. Minsk, 2018, pp. 246–248 (in Russian).Sanford, M. The Orchids of Suffolk / M. Sanford. – Ipswich : Suffolk Naturalists Society, 1991. – 123 p.Sanford M. The Orchids of Suffolk. Ipswich, Suffolk Naturalists Society, 1991. 123 p.An efficient protocol for total DNA extraction from the members of order Zingiberales-suitable for diverse PCR based downstream applications / K. D. Devi [et al.] // SpringerPlus. – 2013. – Vol. 2. – Art. 669. https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-669Devi K. D., Punyarani K., Singh N. S., Devi H. S. An efficient protocol for total DNA extraction from the members of order Zingiberales- suitable for diverse PCR based downstream applications. SpringerPlus, 2013, vol. 2, art. 669. https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-669DNA molecular markers in plant breeding: current status and recent advancements in genomic selection and genome editing / M. A. Nadeem [et al.] // Biotechnol. Biotechnol. Equipment. – 2018. – Vol. 32, N 2. – P. 261–285. https://doi.org/10.1080/13102818.2017.1400401Nadeem M. A., Nawaz M. A., Shahid M. Q., Doğan Y., Comertpay G., Yildiz M. [et al.]. DNA molecular markers in plant breeding: current status and recent advancements in genomic selection and genome editing. Biotechnology and Biotechnological Equipment, 2018, vol. 32, no. 2, pp. 261–285. https://doi.org/10.1080/13102818.2017.1400401IPBS: a universal method for DNA fingerprinting and retrotransposon isolation / R. Kalendar [et al.] // Theor. Appl. Gen. – 2010. – Vol. 121, N 8. – P. 1419–1430. https://doi.org/10.1007/s00122-010-1398-2Kalendar R., Antonius K., Smýkal P., Schulman A. H. IPBS: a universal method for DNA fingerprinting and retrotransposon isolation. Theoretical and Applied Genetics, 2010, vol. 121, no. 8, pp. 1419–1430. https://doi.org/10.1007/s00122-010-1398-2Mobile genomic element diversity in world collection of safflower (Carthamus tinctorius L.) panel using iPBS-retrotransposon markers / F. Ali [et al.] // PLoS ONE. – 2019. – Vol. 14, N 2. – P. e0211985. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0211985Ali F., Yılmaz A., Nadeem M. A., Habyarimana E., Subaşı I., Nawaz M. A. [et al.]. Mobile genomic element diversity in world collection of safflower (Carthamus tinctorius L.) panel using iPBS-retrotransposon markers. PLoS ONE, 2019, vol. 14, no. 2, p. e0211985. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0211985AFLP markers reveal high polymorphic rates in ryegrass (Lolium spp.) / I. Roldán-Ruiz [et al.] // Mol. Breeding. – 2000. – Vol. 6. – P. 125–134. https://doi.org/10.1023/A:1009680614564Roldán-Ruiz I., Dendauw J., van Bockstaele E., Depicker A., De Loose M. AFLP markers reveal high polymorphic rates in ryegrass (Lolium spp.). Molecular Breeding, 2000, vol. 6, pp. 125–134. https://doi.org/10.1023/A:1009680614564Genetic diversity and population structure of naturally rare Calibrachoa species with small distribution in southern Brazil / A. L. de Wallau John [et al.] // Gen. Mol. Biol. – 2019. – Vol. 42, N 1. – P. 108–119. https://doi.org/10.1590/1678-4685-gmb-2017-0314De Wallau John A. L., Geraldo M., Jeferson F. N., Loreta F. B. Genetic diversity and population structure of naturally rare Calibrachoa species with small distribution in southern Brazil. Genetics and Molecular Biology, 2019, vol. 42, no. 1, pp. 108–119. https://doi.org/10.1590/1678-4685-gmb-2017-0314Зарецкая, М. В. Генетическое разнообразие и популяционная структура вида Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. острова Валаам / М. В. Зарецкая, О. М. Федоренко // Тр. Карельск. науч. центра Рос. акад. наук. – 2016. – № 11. – С. 9–16.Zaretskaya M. V., Fedorenko O. M. Genetic diversity and population structure of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. of Valaam Islands. Trudy Karel’skogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk [Proceedings of the Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences], 2016, no. 11, pp. 9–16 (in Russian).Analysis of genetic population structure and diversity in Mallotus oblongifolius using ISSR and SRAP markers / W. Yan [et al.] // PeerJ. – 2019. – Vol. 7. – P. e7173. https://doi.org/10.7717/peerj.7173Yan W., Li J., Zheng D., Friedman C., Wang H. Analysis of genetic population structure and diversity in Mallotus oblongifolius using ISSR and SRAP markers. PeerJ, 2019, vol. 7, p. e7173. https://doi.org/10.7717/peerj.7173Changing world: challenges for landscape research / ed. : F. Kienast, O. Wildi, S. Ghosh. ‒ Вerlin : Springer, 2007. – 297 p.Kienast F., Wildi O., Ghosh S. (eds.). A changing world: challenges for landscape research. Вerlin, Springer, 2007. 297 p.Resmi, L. Population genetic structure and diversity analysis of South Indian banana cultivars / L. Resmi, A. R. Nair, A. S. Nair // J. Plant Breed. Crop Sci. – 2016. – Vol. 8, N 1. – P. 1–12. https://doi.org/10.5897/jpbcs2015.0519Resmi L., Nair A. R., Nair A. S. Population genetic structure and diversity analysis of South Indian banana cultivars. Journal of Plant Breeding and Crop Science, 2016, vol. 8, no. 1, pp. 1–12. https://doi.org/10.5897/jpbcs2015.0519Дьяконов, В. П. Matlab 6.5 SP1/7/7 SP1/7 SP2 + Simulink 5/6. Инструменты искусственного интеллекта и биоинформатики / В. П. Дьяконов, В. В. Круглов. ‒ M. : Солон Пресс, 2020. – 454 c.D’yakonov V. P., Kruglov V. V. Matlab 6.5 SP1/7/7 SP1/7 SP2 + Simulink 5/6. Artificial intelligence and bioinformatics tools. Moscow, Solon Press Publ., 2020. 455 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.