Міжгенний спейсер 5S рДНК деяких видів секцій Cruciata і Chondrophyllae та його застосування в таксономії роду Gentiana
Анотація
Мета. Ділянка міжгенного спейсера (МГС) 5S рДНК є зручним інструментом для з’ясування питань, пов’язаних із еволюцією геному і систематикою вищих рослин. Мета. Дослідження нуклеотидної послідовності МГС генів 5S рРНК деяких видів секцій Cruciata і Chondrophyllae, а також вивчення особливостей організації цієї ділянки шляхом порівняльного аналізу з іншими представниками роду Gentiana. Методи. Полімеразна ланцюгова реакція, клонування, секвенування, біоінформатичний аналіз. Результати. Визначено і проаналізовано нуклеотидну послідовність клонованих ділянок МГС видів G. laciniata, G.cruciata та G. dahurica. Встановлено наявність типових регуляторних елементів у ділянках термінатора і зовнішнього промотора гена 5S рРНК. На основі порівняльного аналізу виділено дві групи видів, які суттєво відрізняються за організацією цієї ділянки геному. Одна з них включає G. asclepiadea і види секцій Gentiana, Ciminalis і Calathianae, а друга – види секцій Cruciata і Pneumonanthe. G. laciniata (sect. Chondrophyllae) відрізняється за послідовністю МГС від видів обох груп. Висновки. Результати групування таксонів загалом узгоджуються із уявленнями про систематику роду і свідчать, що ділянка МГС 5S рДНК може бути зручним маркером для дослідження питань еволюції й систематики видів роду.
Посилання
Ho T.N., Liu S.W. The infrageneric classification of Gentiana (Gentianaceae). Bull. Br. Museum. Nat. Hist. Bot. 1990. Vol.20(2). P.169–92.
Strashniuk N.M., Hrytsak L.R., Les’kova O.M., Mel’nyk V.M. Gentiana L. species of Ukrainian flora in nature and in culture in vitro. Ukr. Bot. J. 2005. Vol.62(3). P.337–48.
Yuan Y.M. Karyological studies on Gentiana section Cruciata Gaudin (Gentianaceae) from China. Caryologia. 1993. Vol.46(2–3). P.99–114. doi: 10.1080/00087114.1993.10797252
Mel’nyk V.M., Drobyk N.M., Twardovska M.O., Kunakh V.A. Karyology of European species of genus Gentiana L. In: The Gentianaceae - Volume 1: Characterization and Ecology. Springer, Berlin, Heidelberg; 2014. page 219–30. doi: 10.1007/978-3-642-54010-3_7
Kupfer P., Yuan Y.M. Karyological studies on Gentiana sect. Chiondrophyllae (Gentianaceae) from China. Plant Syst. Evol. 1996. Vol.200(3–4). P.161–76. doi: 10.1007/BF00984933
Tutin T.G. Gentiana L. In: Tutin TG, Heywood VH, Burges NA, Moore DM, Valentine DH, Walters SM, et al., editors. Flora Europaea, Vol 3. Cambridge: University Press; 1972. page 59–63. doi: 10.5281/zenodo.305475
Gentiana laciniata Kit. ex Kanitz [Internet]. The World Flora Online. Available from: https://www.worldfloraonline.org/taxon/wfo-0000697809
Favre A., Pringle J.S., Heckenhauer J., Kozuharova E., Gao Q., Lemmon E.M., et al. Phylogenetic relationships and sectional delineation within Gentiana (Gentianaceae). Taxon. 2020. Vol.69(6). P.1221–38. doi: 10.1002/TAX.12405
Favre A., Paule J., Ebersbach J. Incongruences between nuclear and plastid phylogenies challenge the identification of correlates of diversification in Gentiana in the European Alpine System. Alp. Bot. 2022. Vol.132(1). P.29–50. doi: 10.1007/S00035-021-00267-6/TABLES/4
Gielly L., Yuan Y.M., Küpfer P., Taberlet P. Phylogenetic use of noncoding regions in the genus Gentiana L.: Chloroplast trnL (UAA) intron versus nudear ribosomal internal transcribed spacer sequences. Mol. Phylogenet. Evol. 1996. Vol.5(3). P.460–6. doi: 10.1006/mpev.1996.0042
Yuan Y.M., Kupfer P., Doyle J.J. Infrageneric phylogeny of the genus Gentiana (Gentianaceae) inferred from nucleotide sequences of the internal transcribed spacers (ITS) of nuclear ribosomal DNA. Am. J. Bot. 1996. Vol.83(5). P.641–52. doi: 10.1002/j.1537-2197.1996.tb12750.x
Yuan Y.M., Kupfer P. The monophyly and rapid evolution of Gentiana sect. Chondrophyllae Bunge s.l. (Gentianaceae): evidence from the nucleotide sequences of the internal transcribed spacers of nuclear ribosomal DNA. Bot. J. Linn. Soc. 1997. Vol.123(1). P.25–43. doi: 10.1111/j.1095-8339.1997.tb01403.x
Hämmerli M. Molecular Aspects in Systematics of Gentiana Sect. Calathianae Froel. PhD Thesis. Universite de Neuchatel; 2007.
Wong K.L., But P.P.H., Shaw P.C. Evaluation of seven DNA barcodes for differentiating closely related medicinal Gentiana species and their adulterants. Chinese Med. (United Kingdom). 2013. Vol.8(1). P.1–12. doi: 10.1186/1749-8546-8-16
Andreev I.O., Melnyk V.M., Myryuta G.Y., Kunakh V.A. Polymorphism of 5S rDNA intergenic spacer in some Gentiana species. Factors Exp. Evol. Org. 2017. Vol.20. P.42–6. doi: 10.7124/FEEO.v20.731
Andreev I., Melnyk V., Miryuta G., Shelifist A., Volkov R., Kunakh V. Molecular organization of the intergenic spacer of 5S rDNA in some species of the genus Gentiana L. In: Volkov R, editor. 5S ribosomal DNA of flowering plants. Chernivtsi: Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University; 2021. page 105–22.
Mel’nyk V.M., Andreev I.O., Myryuta G.Y., Shelyfist A.Y., Volkov R.A., Kunakh V.A. Molecular organization of 5S rDNA intergenic spacer in Gentiana pneumonanthe L. and G. punctata L. Bull. Vavilov Soc. Genet. Breeders Ukr. 2020. Vol.18(1–2). P.9–15. doi: 10.7124/visnyk.utgis.18.1-2.1349
Rogers S.O., Bendich A.J. Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified plant tissues. Plant Mol. Biol. 1985. Vol.5(2). P.69–76. doi: 10.1007/BF00020088
Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M., Varlamov A., Vaskin Y., Efremov I., et al. Unipro UGENE: A unified bioinformatics toolkit. Bioinformatics. 2012. Vol.28(8). P.1166–7. doi: 10.1093/BIOINFORMATICS/BTS091
Trifinopoulos J., Nguyen L.T., von Haeseler A., Minh B.Q. W-IQ-TREE: a fast online phylogenetic tool for maximum likelihood analysis. Nucleic Acids Res. 2016. Vol.44(W1). P.W232–5. doi: 10.1093/nar/gkw256
Douet J., Tourmente S. Transcription of the 5S rRNA heterochromatic genes is epigenetically controlled in Arabidopsis thaliana and Xenopus laevis. Heredity (Edinb). 2007. Vol.99(1). P.5–13. doi: 10.1038/sj.hdy.6800964
