Організація 5S рДНК клена польового (Аcer campestre L.)
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2019.01.040Ключові слова:
5S рДНК, міжгенний спейсер, молекулярна еволюція, повторювані послідовності, Acer сampestre L., SapindaceaeАнотація
В останні десятиріччя для вивчення питань видоутворення та таксономії рослин широко застосовуються молекулярні методи. Однією зі зручних моделей для розкриття закономірностей молекулярної еволюції рослин є 5S рДНК, яка належить до класу повторюваних послідовностей та наявна у геномах усіх еукаріот. Кожна повторювана одиниця 5S рДНК складається із кодувальної ділянки та міжгенного спейсера (МГС). Кодувальні послідовності високо консервативні, натомість МГС змінюється як у межах одного виду, так і між видами. На сьогодні молекулярна організація 5S рДНК у представників роду Acer все ще вивчена недостатньо. Тому метою роботи було дослідити організацію і мінливість МГС 5S рДНК європейського виду Acer campestre. Аналіз отриманих нуклеотидних послідовностей показав, що клони 5S рДНК дослідженого зразка A. campestre подібні між собою на 100 %. Рівень подібності A. сampestre та A. platanoides становить 96,1%, тоді як рівень подібності МГС цих видів з A. pseudoplatanus є нижчим, а саме – 81,9–82,4%. Отже, A. сampestre та A. platanoides можна вважати близько спорідненими видами. У геномі клена польового присутній лише один клас повторів 5S рДНК. Потенційні зовнішні елементи промотора РНК-полімерази ІІІ, які локалізуються у МГС, відрізняються від описаних у літературі для представників інших родин покритонасінних рослин.
Посилання
Panchuk II and Volkov RA. A Practical Course in Molecular Genetics. Chernivtsi, Ruta; 2007.
Panchuk II, Kasijanchuk RM, Volkov RA. Subrepeats in 5S rDNA as a molecular marker in populations of Acer platanoides L. Factors in Experimental Evolution of Organisms. 2019; 25: 80–85. https://doi.org/10.7124/FEEO.v25.1143
Rusak ОО, Petrashchuk VІ, Panchuk ІІ, Volkov RА. Molecular organization of 5S rDNA in two Ukrainian populations of Sycamore (Acer pseudoplatanus). Тhe Bulletin of Vavilov Society of Geneticists and Breeders of Ukraine. 2016; 14(2): 216-220.
Tynkevich YuO, Volkov RA. Novel structural class of 5S rDNA of Rosa wichurana Crep. Reports of the National Accamdemy of Sciences of Ukraine. 2014; 5: 143-148.
Tynkevich YO, Nevelska АО, Chorney ІІ, Volkov RА. Organization and variability of the 5S rDNA intergenic spacer of Lathyrus venetus. The Bulletin of Vavilov Society of Geneticists and Breeders of Ukraine. 2015; 13(1): 81–87.
Bolsheva NL, Melnikova NV, Kirov IV et al. Evolution of blue–flowered species of genus Linum based on high–throughput sequencing of ribosomal RNA genes. BMC Evol. Biol. 2017; 17(2): 23-36. https://doi.org/10.1186/s12862–017–1105–x
Cloix C, Tutois S. Analysis of 5S rDNA arrays in Arabidopsis thaliana: physical mapping and chromosome–specific polymorphisms. Genom Res. 2000; 10: 679-690. https://doi.org/10.1101/gr.10.5.679
deJong PC, Gelderen DM, Oterdoom HJ. Taxonomy and reproductive biology of maples. Maples of the world. Portland: TimberPress; 1994.
Denk T, Grimm G. The oaks of western Eurasia: Traditional classifications and evidence from two nuclear markers. Taxon. 2010; 59(2): 351-366. https://doi.org/10.1002/tax.592002
Douet J, Tourmente S. Transcription of the 5S rRNA heterochromatic genes is epigenetically controlled in Arabidopsis thaliana and Xenopus laevis. Heredity. 2007; 99(1): 5-13. https://doi.org/10.1038/sj.hdy.6800964.
Fulnecek J, Lim KY, Leitch AR et al. Evolution and structure of 5S rDNA loci in allotetraploid Nicotiana tabacum and its putative parental species. Heredity. 2002; 88:19-25. https://doi.org/10.1038/sj.hdy.6800001
Harmon M, Lane T, Staton M et al. Development of novel genic microsatellite markers from transcriptome sequencing in sugar maple (Acer saccharum Marsh.). BMC Res Notes. 2017; 10(369): 1-7. https://doi.org/10.1186/s13104–017–2653–2
He YL, He Y, Gong LL et al. Population genetic structure and interspecific differentiation between Acer davidii Franchi and A. morrisonense Hayata (Aceraceae) based on SSR markers. Biochem. System. Ecol. 2017; 71: 42-49. https://doi.org/10.1016/j.bse.2017.01.009
Higgins DG, Bleasby AJ, Fuchs R. CLUSTAL V: improved software for multiple sequence alignment. Comput. Appl. Biosci. 1992; 8: 189-191. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/8.2.189
Ishchenko O, Panchuk I, Andreev I et al. Molecular Organization of 5S Ribosomal DNА of Deschampsia antarctica. Cytology and Genetics. 2018; 52(6): 416-421. https://doi.org/10.3103/s0095452718060105
Layat E, Saez-Vasquez J, Tourmente S. Regulation of Pol I–transcribed 45S rDNA and Pol III–transcribed 5S rDNA in Arabidopsis. Plant Cell Physiol. 2012; 53(2): 267–276. https://doi.org/10.1093/pcp/pcr177
Mlinarec J, Franjevic D, Bockor L, Besendorfer V. Diverse evolutionary pathways shaped 5S rDNA of species of tribe Anemoneae (Ranunculaceae) and reveal phylogenetic signal. Bot. J. Linn. Soc. 2016; 182(1): 80–99. https://doi.org/10.1111/boj.12452
Navrotska D, Andreev I, Betekhtin A et al. Assessment of the molecular cytogenetic, morphometric and biochemical parameters of Deschampsia antarctica from its southern range limit in maritime Antarctic. Polish Polar Res. 2018; 39(4): 525–548. https://doi.org/10.24425/118759
Rogers SO, Bendich AJ Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified plant tissues. Plant Mol. Biol. 1985; 5: 69 -76. https://doi.org/10.1007/BF00020088
Saini A, Jawali N. Molecular evolution of 5S rDNA region in Vigna subgenus Ceratotropis and its phylogenetic implications. Plant Syst Evol. 2009; 280: 187–206. https://doi.org/10.1007/s00606-009-0178-4
Volkov AR, Panchuk II. 5S rDNA of Dactylis glomerata (Poaceae): molecular organization and taxonomic application. The Bulletin of Vavilov Society of Geneticists and Breeders. 2014; 12(1): 3-11.
Volkov RA, Panchuk II, Borisjuk NV et al. Evolutional dynamics of 45S and 5S ribosomal DNA in ancient allohexaploid Atropa belladonna. BMC Plant Biol.; 2017; 17(1): 1-15. https://doi.org/10.1186/s12870-017-0978-6.
Wang HY, Wei BY, Xiao HX. Development of 15 microsatellite markers in Acer triflorum (Aceraceae) and cross-amplification in congeneric species. Appl. Plant Sci. 2018; 6: 1-4. https://doi.org/10.1002/aps3.1166
Ye JW, Gou XD, Wang SH et al. Molecular evidence reveals a closer relationship between Japanese and mainland subtropical specimens of a widespread tree species Acer mono. Biochem. Syst. Ecol. 2015; 60: 143-149. https://doi.org/10.1016/j.bse.2015.04.010
Zhao J, Xu Y, Xi L et al. Characterization of the chloroplast genome sequence of Acer miaotaiense: Comparative and phylogenetic analyses. Molecules. 2018; 23: 1740. https://doi.org/10.3390/molecules2307174
