danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2021-65-1-87-95dan-949Research ArticleБИОЛОГИЯBIOLOGYТерриториальное распределение аллелей SSR-локусов хлоропластной ДНК сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в БеларусиTerritorial distribution alleles of SSR-loci of chloroplast DNA of scots pine (Pinus sylvestris L.) in BelarusПадутовВ. Е.PadutovV. E.

Падутов Владимир Евгеньевич – член-корреспондент, д-р биол. наук, доцент, заведующий отделом

ул. Пролетарская, 71, 246050, Гомель

Padutov Vladimir E. – Corresponding Member, D. Sc. (Biology), Associated professor, Head of the Department

71, Proletarskaya Str., 246050, Gomel

forestgen@mail.ruКаганД. И.КаgаnD. I.

Каган Дмитрий Ильич – канд. биол. наук, заведующий лабораторией

ул. Пролетарская, 71, 246050, Гомель

Каgаn Dmitry I. – Ph. D. (Biology), Head of the Laboratory

71, Proletarskaya Str., 246050, Gomel

ИвановскаяС. И.IvanovskayaS. I.

Ивановская Светлана Ивановна – канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Пролетарская, 71, 246050, Гомель

Ivanovskaya Svetlana I. – Ph. D. (Biology), Senior Researcher

71, Proletarskaya Str., 246050, Gomel

БарановО. Ю.BaranovO. Yu.

Баранов Олег Юрьевич – д-р биол. наук, доцент, заведующий лабораторией

ул. Пролетарская, 71, 246050, Гомель

Baranov Oleg Yu. – D. Sc. (Biology), Associated professor, Head of the Laboratory

71, Proletarskaya Str., 246050, Gomel

РазумоваО. А.RazumovaO. A.

Разумова Ольга Александровна – канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник

ул. Пролетарская, 71, 246050, Гомель

Razumova Olga A. – Ph. D. (Biology), Leading Researcher

71, Proletarskaya Str., 246050, Gomel

Институт леса Национальной академии наук БеларусиInstitute of Forest of the National Academy of Sciences of Belarus2021240220216518795Copyright © Падутов В.Е., Каган Д.И., Ивановская С.И., Баранов О.Ю., Разумова О.А., 20212021Падутов В.Е., Каган Д.И., Ивановская С.И., Баранов О.Ю., Разумова О.А.Padutov V.E., Каgаn D.I., Ivanovskaya S.I., Baranov O.Y., Razumova O.A.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/949

Cосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) является одним из основных лесообразующих видов Беларуси, древостои которой занимают 49,2 % лесопокрытой площади страны. Целью исследования являлось выявление на основе изучения территориального распределения аллелей микросателлитных (SSR) локусов хлоропластной ДНК особенностей генетической структуры и геногеографической дифференциации популяций P. sylvestris в Беларуси. Проведен молекулярно-генетический анализ шести SSR-локусов хпДНК сосны обыкновенной в 73 древостоях естественного происхождения. Выявлено 35 аллельных вариантов локусов PCP1289, PCP4507, PCP83314, PCP71987, PCP26106, PCP30277. Анализ географического распространения аллельных вариантов показал, что по доминирующим вариантам популяционная структура сосновой формации достаточно однородна. Определенные региональные отличия в ряде случаев обнаружены по менее встречающимся, но также широко распространенным вариантам. Одна группа аллелей характеризуется увеличением или уменьшением частоты встречаемости в направлении с юго-запада на северо-восток. Другая группа включает аллельные варианты, долевое участие которых максимально в зоне, охватывающей Гродненскую область, юго-западную часть Минской области и Гомельскую область, в то время как юго-западнее или северо-восточнее от этой зоны отмечается снижение их частоты встречаемости или отсутствие. Ряд аллелей встречался только в одном из проанализированных древостоев или же на ограниченной территории, что может свидетельствовать об их местном происхождении в результате спонтанных мутаций. Полученные результаты важны как с общебиологической точки зрения при изучении эволюции и процессов формирования генетической структуры P. sylvestris в Беларуси, так и с практической, поскольку позволяют совершенствовать лесосеменное районирование вида.

Scotch pine (Pinus sylvestris L.) is one of the main forest forming species in Belarus, which cover 49.2 % of the country’s forested area. The aim of the study was to investigate spatial distribution of microsatellite (SSR) alleles (chloroplast DNA) and identify the features of the genetic structure and genogeographic differentiation of P. sylvestris populations in Belarus. Molecular genetic analysis of six SSR loci of Scotch pine cpDNA in samples form 73 naturally originated stands was carried out. 35 allelic variants of loci PCP1289, PCP4507, PCP83314, PCP71987, PCP26106, PCP30277 were identified. The analysis of the geographic distribution of the dominant allelic variants showed that the population structure of the pine forest is rather homogeneous. Certain regional differences in a number of cases were found for less common, but also widespread variants. One group of alleles is characterized by an increase or decrease in the frequency of occurrence in the direction from the southwest to the northeast. Another group includes allelic variants which share is maximal in the zone covering the Grodno region, the southwestern part of the Minsk region and the Gomel region, while to southwest and to northeast from this zone their frequency of occurrence decreases or is absent. A number of alleles were found only in one of the analyzed stands or in a limited area, which may indicate their local origin as a result of spontaneous mutations. The obtained results are important both from a general biological point of view in studying the evolution and formation of the genetic structure of P. sylvestris in Belarus, and from a practical point of view, since they allow to improve the forest seed zoning of the species.

сосна обыкновеннаяPinus sylvestrisPinetumSSR-локусмикросателлитный анализхлоропластная ДНКScots pinePinus sylvestrisPinetumSSR-locusmicrosatellite analysischloroplast DNAReferencesНейштадт, М. И. История лесов и палеогеография СССР в голоцене / М. И. Нейштадт. – М., 1957. – 404 с.Nejshtadt M. I. History of forests and paleogeography of the USSR in the Holocene. Moscow, 1957. 404 p. (in Russian).Кинд, Н. В. Палеоклиматы и природная среда голоцена / Н. В. Кинд // История биогеоценозов СССР в голоцене. – М., 1976. – С. 5–14.Kind N. V. Paleoclimates and the natural environment of the Holocene. Istoriya biogeocenozov SSSR v golocene [History of biogeocenoses of the USSR in the Holocene]. Moscow, 1976, pp. 5–14 (in Russian).Зубаков, В. А. Глобальные климатические события плейстоцена / В. А. Зубаков. – Л., 1986. – 288 с.Zubakov V. A. Global climatic events of the Pleistocene. Leningrad, 1986. 288 p. (in Russian).Зерницкая, В. П. Реконструкция хозяйственной деятельности человека в голоцене / В. П. Зерницкая // Наука и инновации. – 2011. – № 9 (103). – С. 16–19.Zernickaya V. P. Reconstruction of human economic activity in the Holocene. Nauka i innovacii = Science and Innovations, 2011, no. 9 (103), pp. 16–19 (in Russian).Хотинский, Н. А. Голоцен Северной Евразии / Н. А. Хотинский. – М., 1977. – 200 с.Hotinskij N. A. Holocene of Northern Eurasia. Moscow, 1977. 200 p. (in Russian).Абрамсон, Н. И. Филогеография: итоги, проблемы, перспективы / Н. И. Абрамсон // Информ. вестн. ВОГиС. – 2007. – Т. 11, № 2. – С. 307–331.Abramson N. I. Phylogeography: results, issues and perspectives. Informatsionnyi Vestnik VOGiS = Information Bulletin VOGiS, 2007, vol. 11, no. 2, pp. 307–331 (in Russian).Sinclair, W. T. Multiple origins for Scots pine (Pinus sylvestris L.) in Scot-land: evidence from mitochondrial DNA variation / W. T. Sinclair, J. D. Morman, R. A. Ennos // Heredity. – 1998. – Vol. 809, N 2. – P. 233–240. https://doi.org/10.1046/ j.1365-2540.1998.00287.xSinclair W. T., Morman J. D., Ennos R. A. Multiple origins for Scots pine (Pinus sylvestris L.) in Scotland: evidence from mitochondrial DNA variation. Heredity, 1998, vol.809, no. 2, pp. 233–240. https://doi.org/10.1046/j.1365-2540.1998.00287.xPatterns of variation at a mitochondrial sequence-tagged site locus provides new insights into the postglacial history of European Pinus sylvestris populations / N. Soranzo [et al.] // Mol. Ecol. – 2000. – Vol. 9, N 9. – P. 1205–1211. https://doi. org/10.1046/j.1365-294x.2000.00994.xSoranzo N., Alia R., Provan J., Powell W. Patterns of variation at a mitochondrial sequence-tagged-site locus provides new insights into the postglacial history of European Pinus sylvestris populations. Molecular Ecology, 2000, vol. 9, no. 9, pp. 1205–1211. https://doi.org/10.1046/j.1365-294x.2000.00994.xPhylogeny and classification of Pinus / D. S. Gernandt [et al.] // Taxon. – 2005. – Vol. 54, N 1. – P. 29–42. https://doi. org/10.2307/25065300Gernandt D. S., López G. G., García S. O., Liston A. Phylogeny and classification of Pinus. Taxon, 2005, vol. 54, no. 1, pp. 29–42. https://doi.org/10.2307/25065300Imprints of Glacial Refugia in the Modern Genetic Diversity of Pinus sylvestris / R. Cheddadi [et al.] // Global Ecol. Biogeogr. – 2006. – Vol. 15, N 3. – P. 271–282. https://doi.org/10.1111/j.1466-822x.2006.00226.xCheddadi R., Vendramin G. G., Litt T., François L., Kageyama M., Lorentz S., Laurent J.-M., de Beaulieu J.-L., Sadori L., Jost A., Lunt D. Imprints of Glacial Refugia in the Modern Genetic Diversity of Pinus sylvestris. Global Ecology and Biogeography, 2006, vol. 15, no. 3, pp. 271–282. https://doi.org/10.1111/j.1466-822x.2006.00226.xPyhäjärvi, T. Colonization Routes of Pinus sylvestris Inferred from Distribution of Mitochondrial DNA Variation / T. Pyhäjärvi, M. J. Salmela, O. Savolainen // Tree Genet. Genomes. – 2008. – Vol. 4, N 2. – P. 247–254. https://doi.org/10.1007/ s11295-007-0105-1Pyhäjärvi T., Salmela M. J., Savolainen O. Colonization Routes of Pinus sylvestris Inferred from Distribution of Mitochondrial DNA Variation. Tree Genetics and Genomes, 2008, vol. 4, no. 2, pp. 247–254. https://doi.org/10.1007/s11295- 007-0105-1Phylogenetic Relationships and Species Delimitation in Pinus Section Trifoliae Inferrred from Plastid DNA / S. Hernandez-Leon [et al.] // PLOS ONE. – 2013. – Vol. 8, N 7. – Art. e70501. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0070501Hernandez-Leon S., Gernandt D. S., Rosa J. A., Jardon-Barbolla L. Phylogenetic Relationships and Species Delimitation in Pinus Section Trifoliae Inferrred from Plastid DNA. PLOS ONE, 2013, vol. 8, no. 7, art. e70501. https://doi. org/10.1371/journal.pone.0070501Genetic Diversity and Population Structure of Natural Pinus koraiensis Populations / Y. W. Tong [et al.] // Forests. – 2020. – Vol. 11, N 1. – P. 39. https://doi.org/10.3390/f11010039Tong Y. W., Lewis B. J., Zhou W. M., Mao C. R., Wang Y., Zhou L., Yu D. P., Dai L. M., Qi L. Genetic Diversity and Population Structure of Natural Pinus koraiensis Populations. Forests, 2020, vol. 11, no. 1, pp. 39. https://doi.org/10.3390/ f11010039Maniatis, T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual / T. Maniatis, J. Sambrook, E. F. Fritsch. – Cold Spring Harbor: Laboratory Press, 1989. – 324 p.Maniatis T., Sambrook J., Fritsch E. F. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor, Laboratory Press Publ., 1989. 324 p.Падутов, В. Е. Методы молекулярно-генетического анализа / В. Е. Падутов, О. Ю. Баранов, Е. В. Воропаев. – Минск, 2007. – 176 с.Padutov V. E., Baranov O. Yu., Voropaev E. V. Methods of molecular genetic analysis. Minsk, 2007. 176 p. (in Russian).

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