Гетерогенность гена mat K представителей водной и наземной экобиоморфы Veronica anagallis-aquatica L. (Scrophulareaceae)

Гетерогенность гена mat K представителей водной и наземной экобиоморфы Veronica anagallis-aquatica L. (Scrophulareaceae)

1. ФГБОУ ВПО «Вятский государственный гуманитарный университет», г. Киров

2. ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», г. Нижний Новгород

Наряду с классическим морфологическим методом при систематике растений всё чаще используют онтогенетический, биохимический и молекулярно-генетический подходы. Наиболее целесообразны эти исследования у таксонов с изученными систематикой и биоморфологией. Род Veronica является именно такой группой растений, у которой наряду с исследованиями систематики и биоморфологии рода в целом частично проведена ревизия кариологических, биохимических и молекулярных особенностей отдельных видов. На основе морфологических признаков и данных по онтогенезу предложена гипотеза о гигрофитном пути происхождения однолетников-монокарпиков, установлены различные типы поливариантности отдельных видов, сходство в строении особей отдельных экобиоморф ряда видов с самостоятельными видами, особенно настоящими однолетниками. Есть отдельные попытки молекулярно-генетического анализа отдельных видов без применения полученных данных для оценки родственных взаимоотношений установленных на основе морфологии и географического распространения видов. В связи с этим нами была сделана попытка систематизировать некоторые виды рода Veronica молекулярно-генетическими методами.

Материалом для исследования послужили личные сборы и гербарные образцы. Растения собирали в период цветения. После чего определяли виды по справочникам (Flora Europea, Флора СССР в 30 томах). Сбор материала для молекулярно-генетического исследования и морфологического описания производился в Кировской области (песчаные отмели р. Сандаловка), Нижегородской области (р. Сережа, пос. Старая Пустынь), а так же гербарные образцы, предоставленные гербарием ННГУ им. Н. И. Лобачевского.

Для сравнения генетических характеристик из листьев растений представителей семейства Veronica выделяли хлоропластную ДНК. Для выделения ДНК использовали метод реагента СТАБ. Очищенную ДНК использовали в полимеразной цепной реакции (ПЦР) для амплификации фрагмента нуклеотидной последовательности гена хлоропластов – mat K. Объём реакционной смеси составлял 25 мкл. Проводили 45 циклов амплификации по следующей программе: 94°С – 60'', 94°С – 30'', 55°С – 30'', 72°С – 90'', 72°С – 5' . В реакции использовали олигонуклеотидные праймеры mat F (5′-CCTgTCCATggAAATCTT-3′) и mat R (5′-gTTCTAgCACAAgAAAgTCg-3′) специфичные для гена mat K хлоропластной ДНК. Полученные в ходе проведения ПЦР фрагменты ДНК выделяли из геля с использованием набора «DNA Extraction Kit» производства Fermentas (ЕС) и определяли нуклеотидную последовательность на приборе ABI Prism 3130 (США), согласно рекомендациям производителей.

Первичная структура ДНК фрагмента гена mat K были определена для шести представителей рода Verоnica – V. anagalloides, V. tenuis, V. poljensis, V. heureca, V. anagallis-aquatica, V. beccabunga . Нуклеотидные последовательности использовали для сравнения между собой и с первичными структурами гена кодирующего mat K представителей рода Verоnica, доступными в базе данных NCBI. Установлено, что для представителей видов V. anagalloides, V. tenuis, V. poljensis, V. heureca в базе данных NCBI отсутствуют нуклеотидные последовательности исследуемого гена, что позволяет утверждать о том что первичная структура гена кодирующего mat K для V. аnagalloides, V. poljensis, V. tenuis, V. heureca определена впервые.

Интерес исследователей к генам, кодирующим mat K, обусловлен функциональной важностью этого участка генома, а также присутствием в ней эволюционно лабильных и консервативных областей в пределах одного повторяющегося участка, которые делают эти участки нуклеотидной последовательности удобным инструментом для изучения молекулярной эволюции растений. В нашем исследовании максимальное сходство нуклеотидных последовательностей гена, кодирующего mat K, наблюдалось между V. tenuis и V. anagallis-aquatica (98,7%) и V. anagalloides и V. beccabunga (96,8%). В то же время максимальное сходство нуклеотидных последовательностей между другими видами не превышало 80,0%. По-видимому, обнаруженные различия в нуклеотидных последовательностях этих пар связаны с различными ареалами обитания. Представленные данные еще раз (Пантюхина и др., 2012) свидетельствуют скорее в пользу гибридного происхождения всех однолетников из группы V. anagallis-aquatica от многолетников, чем о самостоятельности данных видов.