danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2026-70-5-383-389dan-1331Research ArticleБИОЛОГИЯBIOLOGYСравнительный анализ эффективности ДНК-маркеров для видовой идентификации растений рода Береза (Betula)Comparative analysis of the efficiency of DNA markers for species identification of plants of the genus BetulaВерчукА. Н.ViarchukA. N.

Верчук Алексей Николаевич – науч. сотрудник 

ул. Академическая, 27, 220072, Минск 

Viarchuk Aleksey N. – Researcher 

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk 

a.n.verchuk@igc.byКильчевскийА. В.KilchevskyA. V.

Кильчевский Александр Владимирович – академик, д-р биол. наук, профессор, руководитель лаборатории

ул. Академическая, 27, 220072, Минск 

Kilchevsky Alexander V. – Academician, D. Sc. (Biology), Professor, Head of the Laboratory

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk 

a.kilchevsky@igc.byИнститут генетики и цитологии Национальной академии наук БеларусиБеларусьInstitute of Genetics and Cytology of the National Academy of Sciences of BelarusBelarus202613112026705383389Copyright © Верчук А.Н., Кильчевский А.В., 20262026Верчук А.Н., Кильчевский А.В.Viarchuk A.N., Kilchevsky A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1331

Проведена сравнительная оценка разрешающей способности хлоропластных (rbcL, psbA-trnH, matK) и ядерных (ITS1, ITS2) молекулярных маркеров для видовой идентификации представителей рода Betula. Показано, что хлоропластные последовательности характеризуются низкой вариабельностью, причем наихудший результат получен для rbcL. Напротив, маркеры ITS-региона обладают значительно более высокой дифференцирующей способностью. ITS2 продемонстрировал потенциал для определения десяти видов (от 61,7 до 93,1 %), тогда как наилучшие показатели были выявлены для ITS1: наибольшее количество достоверно определяемых видов (5 видов с эффективностью 100 % и 11 – выше 65 %), индекс баркодирования для него достиг максимального среди всех исследованных маркеров значения (6,04), а доля пар с перекрытием внутривидовой и межвидовой изменчивости оказалась наименьшей (26,66 %). Совокупность полученных данных позволяет рассматривать ITS1 в качестве наиболее надежного молекулярного маркера для идентификации видов рода Betula.

A comparative assessment of the resolving power of chloroplast (rbcL, psbA-trnH, matK) and nuclear (ITS1, ITS2) molecular markers for species identification of representatives of the genus Betula was performed. It was shown that chloroplast sequences are characterized by low variability, with the poorest performance obtained for rbcL. In contrast, markers of the ITS region possess significantly higher discriminatory power. ITS2 demonstrated potential for the identification of ten species (ranging from 61.7 to 93.1 %), whereas the best performance was revealed for ITS1: the highest number of reliably identified species (five species with 100 % efficiency and eleven above 65 %), the barcoding index reached its maximum among all markers studied (6.04), and the proportion of overlapping intra- and interspecific variability pairs was the lowest (26.66 %). Taken together, the data support ITS1 as the most reliable molecular marker for identification of species of the genus Betula.

видовая идентификациярод BetulaДНК-штрихкодированиеядерные маркерыхлоропластные маркерыкриминалистикаspecies identificationgenus BetulaDNA barcodingnuclear markerschloroplast markersforensicsРабота выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант № Б22М-068).This work was supported by the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research (grant no. Б22M-068).ReferencesWorld Flora Online (2024): Betula L. – URL: https://www.worldfloraonline.org/taxon/wfo-4000004547 (date of access: 11.02.2026).World Flora Online: Betula L. 2024. Available at: https://www.worldfloraonline.org/taxon/wfo-4000004547 (accessed 11 February 2026).Восстановление лесов идет по всей Беларуси. Присоединиться может каждый! // Министерство лесного хозяйства Республики Беларусь. – URL: https://mlh.gov.by/news/13977/ (дата обращения: 11.02.2026).Forest restoration is underway across Belarus. Everyone can join in! Ministry of Forestry of the Republic of Belarus. Available at: https://mlh.gov.by/news/13977/ (accessed 11 February 2026).Информационно-поисковая система Центрального ботанического сада НАН Беларуси. – URL: https:// web.archive.org/web/20241113022706/http://hbc.bas-net.by/plantae/default.php?otdel=eNortjI0slI68vTD00f_3774-On3UyVrXDB2NQzB&type=ras (дата обращения: 23.06.2026).Information Retrieval System of the Central Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Belarus. Available at: https://web.archive.org/web/20241113022706/http://hbc.bas-net.by/plantae/default.php?otdel=eNortjI0slI68vTD00f_3774-On3UyVrXDB2NQzB&type=ras (accessed 23 June 2026).Tarieiev, A. S. ITS secondary structure reconstruction to resolve taxonomy and phylogeny of the Betula L. genus / A. S. Tarieiev, O. Gailing, K. V. Krutovsky // PeerJ. – 2021. – Vol. 9. – Art. e10889. https://doi.org/10.7717/peerj.10889Tarieiev A. S., Gailing O., Krutovsky K. V. ITS secondary structure reconstruction to resolve taxonomy and phylogeny of the Betula L. genus. PeerJ, 2021, vol. 9, art. e10889. https://doi.org/10.7717/peerj.10889Pollen DNA barcoding: current applications and future prospects / K. L. Bell, N. de Vere, A. Keller [et al.] // Genome. – 2016. – Vol. 59, N 9. – P. 629–640. https://doi.org/10.1139/gen-2015-0200Bell K. L., de Vere N., Keller A., Richardson R. T., Gous A., Burgess K. S., Brosi B. J. Pollen DNA barcoding: current applications and future prospects. Genome, 2016, vol. 59, no. 9, pp. 629–640. https://doi.org/10.1139/gen-2015-0200Верчук, А. Н. Направления современной палинологии и перспективы использования баркодирования ДНК для дифференциации растений по пыльце / А. Н. Верчук, С. В. Кубрак, А. В. Кильчевский // Молекулярная и прикладная генетика. – 2021. – Т. 31. – С. 134–146.Viarchuk A. N., Kubrak S. V., Kilchevskiy A. V. Trends in modern palynology and prospects of using DNA barcoding for the differentiation of plant by pollen. Molekulyarnaya i prikladnaya genetika = Molecular and Applied Genetics, 2021, vol. 31, pp. 134–146 (in Russian).Biological identifications through DNA barcodes / P. D. N. Hebert, A. Cywinska, S. L. Ball, K. R. deWaard // Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences. – 2003. – Vol. 270, N 1512. – P. 313–321. https://doi.org/10.1098/rspb.2002.2218Hebert P. D., Cywinska A., Ball S. L., deWaard J. R. Biological identifications through DNA barcodes. Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences, 2003, vol. 270, no. 1512, pp. 313–321. https://doi.org/10.1098/rspb.2002.2218A DNA Barcode for land plants / CBOL Plant Working Group, P. M. Hollingsworth, L. L. Forrest [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. – 2009. – Vol. 106, N 31. – P. 12794–12797. https://doi.org/10.1073/pnas.0905845106CBOL Plant Working Group, Hollingsworth P. M., Forrest L. L., Spouge J. L., Hajibabaei M., Ratnasingham S., van der Bank M. [et al.]. A DNA barcode for land plants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2009, vol. 106, no. 31, pp. 12794–12797. https://doi.org/10.1073/pnas.0905845106Верчук, А. Н. Тестирование коммерческих наборов и методов выделения ДНК для молекулярно-генетических исследований пыльцы растений / А. Н. Верчук, А. В. Кильчевский // Молекулярная и прикладная генетика. – 2024. – Т. 36. – С. 71–81.Viarchuk A. N., Kilchevskiy A. V. Testing of commercial kits and DNA isolation methods for molecular genetic studies of plant pollen. Molekulyarnaya i prikladnaya genetika = Molecular and Applied Genetics, 2024, vol. 36, pp. 71–81 (in Russian).Chinchor, N. MUC-4 evaluation metrics / N. Chinchor // Proceedings of the Fourth Conference on Message Understanding. – McLean, Virginia, 1992. – P. 22–29. https://doi.org/10.3115/1072064.1072067Chinchor N. MUC-4 evaluation metrics. Proceedings of the Fourth Conference on Message Understanding. McLean, Virginia, 1992, pp. 22–29. https://doi.org/10.3115/1072064.1072067

The authors declare that there are no conflicts of interest present.