ISSN 0564-3783  



Головна
Контакти
Архів  
Тематика журналу
Підписка
До уваги авторів
Редколегія
Мобільна версія


In English

Export citations
UNIMARC
BibTeX
RIS





Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Deschampsia Antarctica

Іщенко О.О., Панчук І.І., Андрєєв І.О., Кунах В.А., Волков Р.А.

Оригінальна работа 




РЕЗЮМЕ. Deschampsіa antarctіca, один из двух видов покрытосеменных, растущих в экстремальных условиях Антарктики, представляет собой уникальную модель для изучения взаимосвязи между генетическим полиморфизмом и такими факторами эволюции, как изоляция, миграция и адаптация к новым экологическим условиям. Удобным инструментом для изучения этих вопросов являются молекулярные маркеры. Для оценки возможности использования 5S рДНК для дифференциации популяций D. antarctica было осуществлено клонирование и секвенирование этого участка генома у растений, представляющих три популяции этого вида из Прибрежной Антарктики. Установлено, что в геноме D. antarctica присутствуют как минимум два структурных варианта повторов 5S рДНК, которые отличаются многочисленными заменами нуклеотидов и инсерциями/делециями в межгенном спейсере. Имеющийся структурный полиморфизм позволяет предложить использование этого участка для изучения внутривидового генетического разнообразия D. antarctica.

Deschampsіa antarctіca, один із двох видів покритонасінних, які ростуть у екстремальних умовах Антарктики, являє собою унікальну модель для вивчення взаємозв’язку між генетичним поліморфізмом та такими факторами еволюції, як ізоляція, міграція та адаптація до нових екологічних умов. Зручним інструментом для вивчення цих питань є молекулярні маркери. Для оцінки можливості використання 5S рДНК для диференціації популяцій D. antarctica було здійснено клонування та сиквенування цієї ділянки геному у рослин, які представляють три популяції цього виду з Прибережної Антарктики. Встановлено, що в геномі D. antarctica присутні як мінімум два структурні варіанти повторів 5S рДНК, які відрізняються чисельними замінами нуклеотидів та інсерціями/делеціями у міжгенному спейсері. Наявний структурний поліморфізм дозволяє запропонувати використання цієї ділянки для вивчення внутрішньовидового генетичного різноманіття D. antarctica.

Ключові слова: генетический полиморфизм, молекулярная эволюция, 5S рДНК, Deschampsіa antarctіca.
генетичний поліморфізм, молекулярна еволюція, 5S рДНК, Deschampsіa antarctіca

Цитологія і генетика 2018, том 52, № 6, C. 30-37

  • Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, вул. Коцюбинського 2, м. Чернівці, 58012, Україна
  • Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, вул. Академіка Заболотного, 150, м. Київ, 03143, Україна

E-mail: o.rusak chnu.edu.ua, i.panchuk chnu.edu.ua, i.o.andreev imbg.org.ua, kunakh imbg.org.ua, r.volkov chnu.edu.ua

Іщенко О.О., Панчук І.І., Андрєєв І.О., Кунах В.А., Волков Р.А. Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Deschampsia Antarctica, Цитологія і генетика., 2018, том 52, № 6, C. 30-37.

В "Cytology and Genetics". Якщо тільки можливо, цитуйте статтю по нашій англомовній версії:
O. O. IshchenkoІ. І. PanchukІ. O. Andreev, V. A. Kunakh, R. A. Volkov Molecular Organization of 5S Ribosomal DNА of Deschapmpsia antarctica, Cytol Genet., 2018, vol. 52, no. 6, pp. 416–421
DOI: 10.3103/S0095452718060105


Посилання

1. Parnikoza, I.Y., Maidanuk, D.N., and Kozeretska, I.A., Are Deschampsia antarctica Desv. and Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. migratory relicts?, Cytol. Genet., 2007, vol. 41, no. 4, pp. 226–229. doi 10.3103/ S0095452707040068

2. Mosyakin, S.L., Bezusko, L.G., and Mosyakin, A.S., Origins of native vascular plants of Antarctica: comments from a historical phytogeography viewpoint, Cytol. Genet., 2007, vol. 41, no. 5, pp. 308–316. doi 10.3103/S009545270705009X

3. Fasanella, M., Premoli, A.C., Urdampilleta, J.D., Gonzalez, M.L., and Chiapella, J.O., How did a grass reach Antarctica? The Patagonian connection of Deschampsia antarctica (Poaceae), Bot. J. Lin. Soc., 2017, vol. 185, no. 4, pp. 511–524. doi 10.1093/botlinnean/box070

4. Chwedorzewska, K.J., Bednarek, P.T., and Puchalski, J., Molecular variation of Antarctic grass Deschampsia antarctica Desv. from King George Island (Antarctica), Acta Soc. Bot. Pol., 2004, vol. 73, no. 1, pp. 23–29.

5. Wouw, M.V.D., Dijk, P.V., and Huiskes, A.H., Regional genetic diversity patterns in Antarctic hairgrass (Deschampsia antarctica Desv.), J. Biogeogr., 2008, vol. 35, no. 2, pp. 365–376. doi 10.1111/j.1365-2699.2007.01784.x

6. Andreev, I.O., Spiridonova, E.V., Kyryachenko, S.S., and Parnikoza, I.Yu., Population-genetic analysis of Deschampsia antarctica from two regions of Maritime Antarctica, Moscow Univ. Biol. Sci. Bull., 2010, vol. 65, no. 4, pp. 208–210. doi 10.3103/s00963-92510040243

7. Andreev, I.O., Volkov, R.A., Kozeretska, I.A., Parnikoza, I.Yu., Spiridonova, K.V., Kiryachenko, S.S., Maydanyuk, D.M., and Kunakh, V.A., Geographical gradient of genetic diversity of Deschampsia antarctica Desv. from the Maritime Antarctic, Ukr. Antarctic J., 2012, nos. 10–11, pp. 282–288.

8. Volkov, R.A., Kozeretska, I.A., Kyryachenko, S.S., Andreev, I.O., Maidanyuk, D.N., Parnikoza, I.Yu., and Kunakh, V.A., Molecular evolution and variability of ITS1 and ITS2 in populations of Deschampsia antarctica from two regions of the Maritime Antarctic, Polar Sci., 2010, vol. 4, no. 3, pp. 469–478. doi 10.1016/j.polar.2010.04.011

9. González, M.L., Urdampilleta, J.D., Fasanella, M., Premoli, A.C., and Chiapella, J.O., Distribution of rDNA and polyploidy in Deschampsia antarctica E. Desv. in Antarctic and Patagonic populations, Polar Biol., 2016, vol. 39, no. 9, pp. 1663–1677. doi 10.1007/ s00300-016-1890-5

10. González, M.L., Chiapella, J.O., and Urdampilleta, J.D., Characterization of some satellite DNA families in Deschampsia antarctica (Poaceae), Polar Biol., 2017, vol. 41, no. 3, pp. 457–468. doi 10.1007/s00300-017-2205-1

11. Röser, M., Winterfeld, G., Grebenstein, B., and Hemleben, V., Molecular diversity and physical mapping of 5S rDNA in wild and cultivated oat grasses (Poaceae: Aveneae), Mol. Phylogen. Evol., 2001, vol. 21, no. 2, pp. 198–217. doi 10.1006/mpev.2001.1003

12. Peng, Y.Y., Wei, Y.M., Baum, B.R., and Zheng, Y.L., Molecular diversity of the 5S rRNA gene and genomic relationships in the genus Avena (Poaceae: Aveneae), Genome, 2008, vol. 51, no. 2, pp. 137–154. doi 10.1139/G07-111

13. Baum, B.R. and Feldman, M., Elimination of 5S DNA unit classes in newly formed allopolyploids of the genera Aegilops and Triticum, Genome, 2010, vol. 53, no. 6, pp. 430–8. doi 10.1139/G10-017

14. Baum, B.R., Edwards, T., and Johnson, A., Codependence of repetitive sequence classes in genomes: phylogenetic analysis of 5S rDNA families in Hordeum (Triticeae: Poaceae), Genome, 2010, vol. 53, no. 3, pp. 180–202. doi 10.1139/g09-096

15. Baum, B.R., Edwards, T., Mamuti, M., and Johnson, D.A., Phylogenetic relationships among the polyploid and diploid Aegilops species inferred from the nuclear 5S rDNA sequences (Poaceae: Triticeae), Genome, 2012, vol. 55, no. 3, pp. 177–193. doi 10.1139/g2012-006

16. Volkov, R.A., Zanke, C., Panchuk, I.I., and Hemleben, V., Molecular evolution of 5S rDNA of Solanum species (sect. Petota): application for molecular phylogeny and breeding, Theor. Appl. Genet., 2001, vol. 103, no. 8, pp. 1273–1282. doi 10.1007/s001220100670

17. Saini, A. and Jawali, N., Molecular evolution of 5S rDNA region in Vigna subgenus Ceratotropis and its phylogenetic implications, Plant Syst. Evol., 2009, vol. 280, no. 3–4, pp. 187–206. doi 10.1007/s00606-009-0178-4

18. Garcia, S., Garnatje, T., and Kovarik, A., Plant rDNA database: ribosomal DNA loci information goes online, Chromosoma, 2012, vol. 121, no. 4, pp. 389–394. doi 10.1007/s00412-012-0368-7

19. Tynkevich, Y.O., Nevelska, A.O., Chorney, I.I., and Volkov, R.A., Organization and variability of the 5S rDNA intergenic spacer of Lathyrus venetus, Bull. Vavilov Soc. Genet. Breed. Ukraine, 2015, vol. 13, no. 1, pp. 81–87.

20. Volkov, R.A., Panchuk, I.I., Borisjuk, N.V., Hosiawa-Baranska, M., Maluszynska, J., and Hemleben, V., Evolutional dynamics of 45S and 5S ribosomal DNA in ancient allohexaploid Atropa belladonna, BMC Plant Biol., 2017, vol. 17, no. 1, pp. 1–15. doi 10.1186/ s12870-017-0978-6

21. Volkov, R.A., Medina, F.J., Zentgraf, U., and Hemleben, V., Molecular cell biology: organization and molecular evolution of rDNA, nucleolar dominance, and nucleolus structure, Progr. Bot., 2004, vol. 65, pp. 106–146.

22. Cloix, C., Tutois, S., Mathieu, O., Cuvillier, C., Espagno, M.C., Picard, C., and Tourmente, S., Analysis of 5S rDNA arrays in Arabidopsis thaliana: physical mapping and chromosome-specific polymorphisms, Genome Res., 2000, vol. 10, no. 5, pp. 679–690. doi 10.1101/gr.10.5.679

23. Coen, E.S., Thoday, J.M., and Dover, G., Rate of turnover of structural variants in the rDNA gene family of Drosophila melanogaster, Nature, 1982, vol. 295, no. 5850, pp. 564–568.

24. Volkov, A.R. and Panchuk, I.I., 5S rDNA of Dactylis glomerata (Poaceae): molecular organization and taxonomic application, Bull. Vavilov Soc. Genet. Breed. Ukraine, 2014, vol. 12, no. 1, pp. 3–11.

25. Rusak, O.O., Petrashchuk, V.I., Panchuk, I.I., and Volkov, R.A., Molecular organization of 5S rDNA in two Ukrainian populations of sycamore (Acer pseudoplatanus), Bull. Vavilov Soc. Genet. Breed. Ukraine, 2016, vol. 14, no. 2, pp. 216–220.

26. Rogers, S.O. and Bendich, A.J., Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified plant tissues, Plant Mol. Biol., 1985, vol. 5, no. 2, pp. 69–76. doi 10.1007/BF00020088

27. Tynkevich, Y.O. and Volkov, R.A., Structural organization of 5S ribosomal DNA in Rosa rugosa, Cytol. Genet., 2014, vol. 48, no. 1, pp. 1–6. doi 10.3103/ S0095452714010095

28. Sambrook, J., Fritsch, E., and Maniatis, T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, New York: Cold Spring Harbor Laboratory, 1989.

29. Thompson, J.D., Higgins, D.G., and Gibson, T.J., CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice, Nucleic Acids Res., 1994, vol. 22, no. 22, pp. 4673–4680.

30. Altschul, S.F., Madden, T.L., Schaffer, A.A., Zhang, J., Zhang, Z., Miller, W., and Lipman, D.J., Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs, Nuclec Acids Res., 1997, vol. 25, no. 17, pp. 3389–3402.

31. Soreng, R.J., Peterson, P.M., Romschenko, K., Davidse, G., Zuloaga, F.O., Judziewicz, E.J., Filgueiras, T.S., Davis, J.I., and Morrone, O.A., A worldwide phylogenetic classification of the Poaceae (Gramineae), J. Syst. Evol., 2015, vol. 53, no. 2, pp. 117–137. doi 10.1111/jse.12150/epdf

32. Douet, J. and Tourmente, S., Transcription of the 5S rRNA heterochromatic genes is epigenetically controlled in Arabidopsis thaliana and Xenopus laevis, Heredity, 2007, vol. 99, no. 1, pp. 5–13. doi 10.1038/sj.hdy.6800964

33. Baum, B.R., Bailey, L.G., Belyayev, A., Raskina, O., and Nevo, E., The utility of the nontranscribed spacer of 5S rDNA units grouped into unit classes assigned to haplomes—a test on cultivated wheat and wheat progenitors, Genome, 2004, vol. 47, no. 3, pp. 590–599. doi 10.1139/g03-146

34. Amosova, A.V., Bolsheva, N.L., Zoshchuk, S.A., Twardovska, M.O., Yurkevich, O.Y., Andreev, I.O., Samatadze, T.E., Badaeva, E.D., Kunakh, V.A., and Muravenko, O.V., Comparative molecular cytogenetic characterization of seven Deschampsia (Poaceae) species, PLoS One, 2017, vol. 12, no. 4. e0175760. doi 10.1371/journal.pone.0175760

Copyright© ICBGE 2002-2021 Coded & Designed by Volodymyr Duplij Modified 26.10.21