Centaurea borysthenica (Asteraceae): молекулярна анотація та популяційна гетерогенність
DOI:
https://doi.org/10.32999/ksu1990-553X/2022-18-3-3Ключові слова:
гаплотип, гібрид, клада, локалітет, популяція, риботип, Acrolophus, ITS1, ITS2, rpl32-trnL.Анотація
На основі молекулярно-філогенетичного аналізу ядерних (ITS1-5.8S rRNA-ITS2) та хлоропластних (rpl32-trnL) послідовностей зразків чотирьох популяцій (в тому числі двох популяцій з району locus classicus) критичного в таксономічному відношенні виду Centaurea borysthenica (Asteraceae) підтверджено самостійний видовий статус даного таксону у складі C. arenaria agg. та поточнено його видоспецифічні ознаки. Встановлено, що C. borysthenica є видом гібридогенного походження, у якого вихідна материнська форма належить до C. arenaria agg., а вихідна батьківська форма – до гіпотетичного виду з унікальним ендемічним східно-європейським риботипом. Показано, що всі досліджені популяції C. borysthenica мають однаковий гаплотип, ідентичний до C. arenaria та C. odessana, який відмінний від усіх відомих гаплотипів C. stoebe s.l. За риботипом C. borysthenica є аллоплоїдом з комбінацією двох алелей ITS, одна з яких відповідає т.зв. балканському риботипу, притаманному C. arenaria та C. odessana (референтний сіквенс MW383495), друга – унікальному т.зв. українському риботипу 3 (референтний сіквенс MW383493 із замінами 83.Y>C, 458.Y>T). Досліджені екземпляри з фенотипом «C. borysthenica» із чотирьох популяцій з теритoрій Запорізької, Миколаївської та Дніпропетровської областей були представлені вторинними гібридами між C. borysthenica та різними видами секції Centaurea (в першу чергу, C. diffusa та C. stoebe s.l.). Всі такі вторинні гібриди зберігають гаплотип C. borysthenica, а риботип – хоча б одну з алелей даного виду – або балканську, або східно-українську (т.зв. український риботип 3).
Посилання
BYUN YA., KYUNGSOOK H. (2006). Pseudoviewer: Web application and web service for visualizing RNA pseudoknots and secondary structures. Nucleic Acids Res., 1(34): 416–422. doi: 10.1093/nar/gkl210
CAISOVÁ L., MARIN B., MELKONIAN M. (2013). A consensus secondary structure of ITS2 in the Chlorophyta identified by phylogenetic reconstruction. Protist, 164(4): 482–496. doi: 10.1016/j.protis.2013.04.005
CHASSOT P., NEMOMISSA S., YUAN Y-M., KUPHER P. (2001). High paraphyly of Swertia L. (Gentianaceae) in the gentianella-lineage as revealed by nuclear and chloroplast DNA sequence variation. Plant Syst. Evol., 229: 1–21. doi: 10.1007/s006060170015
CHOI Y.-J., THINES M. (2015). Host jumps and radiation, not co-divergence drives diversification of obligate pathogens. A case study in Downy mildews and Asteraceae. PLOS ONE, July31: 1–21. doi: 10.1371/journal.pone.0133655
DIDENKO V., KOSTIKOV I., KARPENKO N. (2017) Molecular genetic specifics of Centaurea pseudoleucolepis Kleopow (Asteraceae, Magnoliophyta) inferring to the analysis of chloroplast and nuclear DNA. Natural and historical and cultural heritage of the reserve area "Stone Graves" (to the 90th anniversary of the creation of the "Stone Graves" nature reserve): Scientific works of the All-Ukrainian Scientific and Practical Conference, Nazarovka, Donetsk region, Ukraine, May 25-27, 2017: 133–140. (in Ukrainian)
DIDENKO V.I., MOYSIYENKO I.I., KOLOMIYCHUK V.P., KARPENKO N.I., KOSTIKOV I.YU., MANYUK V.V. (2018). Centaurea konkae and C. appendicata (Asteraceae, Magnoliophyta): features of ITS1 and ITS2 sequences secondary structure. Wulfenia, 25: 70–80.
DOBROCHAEVA D.M. (1965). Rid Voloshka – Centaurea L. In: Visiulina O.D. [ed.]: Flora URSR 12: 37–165. Kyiv: Vyd-vo AN URSR. (in Ukrainian)
DOSTÁL J. (1976). Centaurea L. In: Flora Europaea, vol. 4 (eds) Tutin T.G., Heywood V.H., Burges N.A., Valentine D.H., Walters S.M., Webb D.A. Cambridge University Press: Cambridge- London-New York-Melbourne, p. 254–301.
DOYLE J. J., DOYLE J. L. (1990). Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus, 12: 13–15.
GOERTZEN L.R., CANNONE J.J., GUTELL R.R., JANSEN R.K. (2003). ITS secondary structure derived from comparative analysis: implications for sequence alignment and phylogeny of the Asteraceae. Mol. Phylogenet. Evol., 29: 216–234. doi: 10.1016/s1055-7903(03)00094-0
GRUNER L. (1868). Enumeratio plantarum, quas anno 1865 ad flumina Borysthenem et Konkam Inferiorem in Rossiae australis provinciis Catherinoslaviensi et Taurica. Bulletin de la Société impériale des naturalistes de Moscou, 41(3): 426–427
HALL T.A. (1999). BioEdit: a user-friendly biological sequene aligment editor and analysis program for Windows 95/98NT. Nucleic Acids Symposium Series, 41: 95–98
HILPOLD A., VILATERSANA R., SUSANNA A., MESEGUER A.S., BORŠIĆ I., CONSTANTINIDIS T., FILIGHEDDU R., ROMASCHENKO K., SUÁREZ-SANTIAGO V.N., TUGAY O., UYSAL T., PFEIL B.E., GARCIA-JACAS N. (2014a). Phylogeny of the Centaurea group (Centaurea, Compositae) – geography is a better predictor than morphology. Mol. Phylogenet. Evol., 77: 195–215. doi: 10.1016/j.ympev.2014.04.022
HILPOLD A., GARCIA-JACAS N., VILATERSANA R., SUSANNA A. (2014b). Taxonomical and nomenclatural notes on Centaurea: A proposal of classification, a description of new sections and subsections, and a species list of the redefined section Centaurea. Collectanea Botanica, 33 (e001): 1–29. doi: 10.3989/collectbot.2013.v33.001
KARBSTEIN K., TOMASELLO S., HODAC L., WAGNER N., MARINČEK P., BARKE B.H., PAETZOLD C., HÖRANDL E. (2022). Untying Gordian knots: Unraveling reticulate polyploid plant evolution by genomic data using the large Ranunculus auricomus species complex. New Phytologist, 235: 2081–2098. doi: 10.1111/nph.18284
KARPENKO N., MARTYNIUK V., TYSHCHENKO O., TARIEIEV A., TEKPINAR A., DIDENKO V., KOSTIKOV I. (2018). Resolving position of Astragalus borysthenicus Klokov within Astragalus L. species. Turkish journ botany, 42(5): 623–635. doi: 10.3906/bot-1712-52
KING R.C., STANSFIELD W.D., MULLIGAN P.K. (2007). A Dictionary of Genetics. Oxford: Oxford University Press, 608 p.
KLOKOV M.V. (1935). Analiz grupy perlovykh voloshok (Centaurea margaritacea Ten. sensu amplo). Trudy Inst. Bot. Kharkivs’k Derzhavn. Univ. 1: 78–105. (In Ukrainian)
KUMAR S., STECHER G., LI M., KNYAZ C., TAMURA K. (2018). MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across Computing Platforms. Mol. Biol. Evol., 35(6): 1547-1549. doi:10.1093/molbev/msy096
LUKASHOV V.V. (2009). Molekuliarnaia evoliutsiia i filogeneticheskii analiz. M.: BIOM Laboratoriia znanii, 256 p. (in Russian)
MARTYNIUK V.O., KARPENKO N.I., TARIEIEV A.S., KOSTIKOV I.YU. (2018). Differences of Atocion lithuanicum from A. armeria and their hybrid (Sileneae, Caryophyllaceae) by ITS1-ITS2 sequences and secondary structure of their transcripts. Ukr. Botan. Journ., 75(4). 322–334. doi: 10.15407/ukrbotj75.04.322
MOYSIYENKO І.І., TARIEIEV A.S., DIDENKO V.I., KARPENKO N.I., KOSTIKOV I.YU. (2014). Centaurea breviceps Iljin (Asteraceae, Magnoliophyta): neotype and its annotation according to ITS1 and ITS2 secondary structures. Chornomors’k. bot. z., 10(3): 276–286. doi: 10.14255/2308-9628/14.103/1
MRÁZ P., GARCIA-JACAS N., GEX-FABRY E., SUSANNA A., BARRES L., MÜLLER-SCHÄRER H. (2012). Allopolyploid origin of highly invasive Centaurea stoebe s.l. (Asteraceae). Molekular Phylogenetics and Evolution, 62(2): 612–623. doi: 10.1016/j.ympev.2011.11.006
RAMBAUT A. (2016). FigTree, version 1.4.3. Computer program distributed by the author. http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/
RONQUIST F., HUELSENBECK J.P. (2003). MRBAYES 3: Bayesian phylogenetic inference under mixed models. Bioinformatics, 19: 1572–1574. doi: 10.1093/bioinformatics/btg180
SHAW J., LICKEY E.B., SCHILLING E.E., SMALL R.L. (2007). Comparison of whole chloroplast genome sequences to choose noncoding regions for phylogenetic studies in angiosperms: the tortoise and the hare III. Am. J. Bot., 94: 275–288. doi: 10.3732/ajb.94.3.275
SHIYAN N.M., MOSYAKIN S.L., FEDORONCHUK M.M. (2010). Typification of taxa of Asteraceae in the flora of Ukraine: genera Centaurea L. Ukr. Botan. Journ., 67(6): 818–831. (in Ukrainian)
SHYNDER O. (2021). The taxonomic complex Centaurea stoebe s. l. (Asteraceae) in the flora of Ukraine. Novitates Theriologicae, 12: 237–251 (in Ukrainian). doi: 10.53452/nt1236
SOLTIS P.S., SOLTIS D.E. (2009). The role of hybridization in plant speciation. Annu. Rev. Plant. Biol., 60: 561-588. doi: 10.1146/annurev.arplant.043008.092039
TAMURA K., STECHER G., PETERSON D., FILIPSKI A., KUMAR S. (2013). MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 6.0. Mol. Biol. Evol., 30(12): 2725–2729. doi: 10.1093/molbev/mst197
TARIEIEV A.S., GIRIN A.I., KARPENKO N.I., TYSHCHENKO O.V., KOSTIKOV I.YU. (2011). Modified method of DNA extraction from herbarium specimens. Chornomors’k. bot. z., 7(4): 309–317 (in Ukrainian).
TURNER K.G., GRASSA C.J. (2014). Complete plastid genome assembly of invasive plant, Centaurea diffusa. [PRE-PRINT] bioRxivdoi: doi: 10.1101/005900
WHITE T.J., BRUNS T., LEE S., TAYLOR J. (1990). Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. In: PCR Protocols: A guide to methods and applications (Eds) Innis M., Gelfand D., Sninsky J., White T. Academic Press: San Diego, 315–322.
ZUKER M. (2003). Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction. Nucleic Acids Res., 31: 3406–3415. doi: 10.1093/nar/gkg595
