Організація та мінливість міжгенного спейсера 5S рДНК Lathyrus venetus
Анотація
Мета. У популяціях Lathyrus venetus (Mill.) Wohlf. – реліктового виду, включеного до Червоної книги України з статусом «вразливий» – більшість рослин є гібридними формами зі спорідненим видом L. vernus (L.) Bernh. Тому використання молекулярних маркерів, таких як послідовність міжгенного спейсера (МГС) 5S рДНК є необхідним для оцінки генетичної однорідності популяцій L. venetus та розробки раціональної стратегії збереження цього виду. Методи. ПЛР-ампліфікація, клонування та розшифрування нуклеотидної послідовності МГС 5S рДНК L. venetus. Результати. Встановлено, що у геномі L. venetus присутні два варіанта повторів 5S рДНК, розмір МГС у яких становить 158 та 162 п.н., а вміст GC-пар – 22,8-22,9 %. У фрагменті МГС, який передує ділянці, що кодує 5S рРНК знайдено характерні для покритонасінних елементи зовнішнього промотора РНК полімерази III. Серед представників 17 родів бобових найвищій рівень подібності послідовностей МГС – 85,4-86,7 % – було виявлено між L. venetus і Pisum sativum, які належать до триби Fabeae. Висновки. Висока мінливість МГС 5S рДНК робить їх зручним молекулярним маркером для прояснення філогенетичних відносин між родами та видами в межах триби Fabeae.
Ключові слова: Lathyrus, 5S рДНК, молекулярні маркери, зникаючі види.
Посилання
Asmussen C., Liston A. Chloroplast DNA characters, phylogeny, and classification of Lathyrus species (Fabaceae). Am. J. Bot. 1998. Vol. 85(3). P. 387–401. doi: 10.2307/2446332
Крицька Л.І. Рід Lathyrus (Fabaceae) у флорі України. Укр. ботан. журн. 2014. Т. 71, № 6. С. 676–689.
Кагало О.О., Чорней І.І. Чина ряба, чина венеціанська (Lathyrus venetus (Mill.) Wohlf.). Червона книга України. Рослинний світ / за ред. Я.П. Дідуха. К.: Глобалконсалтинг, 2009. С. 473.
Cloix C., Tutois S., Mathieu O., Cuvillier C., Espagnol M.C., Picard G., Tourmente S. Analysis of 5S rDNA arrays in Arabidopsis thaliana: physical mapping and chromosome-specific polymorphisms. Genome Res. 2000. Vol. 10. P. 679–690. doi: 10.1101/gr.10.5.679
Volkov R.A., Zanke C., Panchuk I.I., Hemleben V. Molecular evolution of 5S rDNA of Solanum species (sect. Petota): application for molecular phylogeny and breeding. Theor. Appl. Genet. 2001. Vol. 103. P. 1273–1282. doi: 10.1007/s001220100670
Denk T., Grimm G. The oaks of western Eurasia: Traditional classifications and evidence from two nuclear markers. Taxon. 2010. Vol. 59. P. 351–366. doi: 10.1002/tax.592002
Coen E.S., Thoday J.M., Dover G. Rate of turnover of structural variants in the rDNA gene family of Drosophila melanogaster. Nature. 1982. Vol. 295. P. 564–568. doi: 10.1038/295564a0
Fulnecek J., Lim K.Y., Leitch A.R., Kovarik A., Matyasek R. Evolution and structure of 5S rDNA loci in allotetraploid Nicotiana tabacum and its putative parental species. Heredity. 2002. Vol. 88. P. 19–25. doi: 10.1038/sj.hdy.6800001
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. P. 69–76. doi: 10.1007/BF00020088
Sambrook J., Fritsch E., Maniatis T. Molecular cloning. New York: Cold Spring Harbor Laboratory, 1989. 1626 p.
DNASTAR, 1998. MegAlign 3.18 edit. Software distributed by DNASTAR Inc., Madison, WI, USA.
Higgins D.G. Bleasby A.J. Fuchs R. CLUSTAL V: improved software for multiple sequence alignment. Bioinformatics. 1992. Vol. 8. P. 189–191. doi: 10.1093/bioinformatics/8.2.189
Altschul S.F., Madden T.L., Schaffer A.A., Zhang J., Zhang Z., Miller W., Lipman D.J. Gapped BLAST and PSIBLAST: a new generation of protein database search programs. Nucl. Acids Res. 1997. Vol. 25. P. 3389–3402. doi: 10.1093/nar/25.17.3389
Douet J., Tourmente S. Transcription of the 5S rRNA heterochromatic genes is epigenetically controlled in Arabidopsis thaliana and Xenopus laevis. Heredity. 2007. Vol. 99. P. 5–13. doi: 10.1038/sj.hdy.6800964
Ellis T.H., Lee D., Thomas C.M., Simpson P.R., Cleary W.G., Newman M.-A., Burcham K.W. 5S rRNA genes in Pisum: sequence, long range and chromosomal organization. Mol. Gen. Genet. 1988. Vol. 214(2). P. 333–342. doi: 10.1007/BF00337732
Galian J.A., Rosato M., Rossello J.A. Partial sequence homogenization in the 5S multigene families may generate sequence chimeras and spurious results in phylogenetic reconstructions. Syst. Biol. 2014. Vol. 63(2). P. 219–230. doi: 10.1093/sysbio/syt101
Gottlob-McHugh S.G., Levesque M., MacKenzie K., Olson M., Yarosh O., Jahnson D.A. Organization of the 5S rRNA genes in the soybean Glycine max (L.) Merrill and conservation of the 5S rDNA repeat structure in higher plants. Genome. 1990. Vol. 33(4). P. 486–494. doi: 10.1139/g90-072
Grimm G.W., Denk T. The reticulate origin of modern plane trees (Platanus, Platanaceae): A nuclear marker puzzle. Taxon. 2010. Vol. 59(1). P. 134–147. doi: 10.1002/tax.591014
Campell B.R., Song Y., Posch T.E., Cullis C.A., Town C.D. Sequence and organization of 5S ribosomal RNA-encoding genes of Arabidopsis thaliana. Gene. 1992. Vol. 112. P. 225–228. doi: 10.1016/0378-1119(92)90380-8
Singh D., Ahuja P.S. 5S rDNA gene diversity in tea (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) and its use for variety identification. Genome. 2006. Vol. 49. P. 91–96. doi: 10.1139/g05-065
Tynkevich Y.O., Volkov R.A. Structural organization of 5S ribosomal DNA in Rosa rugosa. Cytol. Genet. 2014. Vol. 48(1). P. 1–6. doi: 10.3103/S0095452714010095
Takahata N., Kimura M. A model of evolutionary base substitutions and its application with special reference to rapid change of pseudogenes. Genetics. 1981. Vol. 98. P. 641–657.
