Генетическое разнообразие географических культур сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour)
https://doi.org/10.21266/2079-4304.2026.258.51-68
Аннотация
Приведены результаты оценки генетического разнообразия географических культур сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour), произрастающих на территории Караульного участкового лесничества Учебно-опытного лесхоза СибГУ им. М.Ф. Решетнёва. В изученных лесных культурах сосны кедровой сибирской разного географического происхождения (Ярцевская, Лениногорская, Алтайская и Бирюсинская выборки) отмечается средний уровень генетического разнообразия. Большая часть генетической изменчивости сосредоточена в пределах выборок, в то время как межпопуляционная изменчивость составляет лишь 2,9%. Анализ генетических взаимоотношений показал, что исследуемые выборки объединяются в два кластера. Первый кластер сформирован Ярцевской и Бирюсинской выборками, второй – Алтайской и Лениногорской выборками. Полученные результаты могут быть использованы в долгосрочном мониторинге состояния генетических ресурсов сосны кедровой сибирской в Сибири.
Ключевые слова
Siberian stone pine,
genetic diversity,
Siberian stone pine provenance trial plantation,
microsatellite analysis
При поддержке: Исследование выполнено в рамках государственного задания Минобрнауки России на выполнение коллективом научной лаборатории «Селекция древесных растений» проекта «Селекционно-генетические основы формирования целевых насаждений и рационального использования древесных ресурсов Красноярского края (Енисейской Сибири)» (№ FEFE-20241-0013).
Об авторах
М. А. Шеллер
СибГУ им. М.Ф. Решетнева
Россия
Россия
ШЕЛЛЕР Марина Александровна – научный сотрудник НЛ СДР, кандидат биологических наук
660037, пр. им. газеты Красноярский Рабочий, д. 31, г. Красноярск
А. А. Ибе
СибГУ им. М.Ф. Решетнева
Россия
Россия
ИБЕ Алексей Александрович – научный сотрудник НЛ СДР, кандидат сельскохозяйственных наук
660037, пр. им. газеты Красноярский Рабочий, д. 31, г. Красноярск
Т. В. Сухих
СибГУ им. М.Ф. Решетнева
Россия
Россия
СУХИХ Татьяна Валентиновна – научный сотрудник НЛ СДР
660037, пр. им. газеты Красноярский Рабочий, д. 31, г. Красноярск
А. М. Пастухова
СибГУ им. М.Ф. Решетнева
Россия
Россия
ПАСТУХОВА Альбина Михайловна – доцент кафедры селекции и озеленения, старший научный сотрудник НЛ СДР, кандидат сельскохозяйственных наук
660037, пр. им. газеты Красноярский Рабочий, д. 31, г. Красноярск
Ю. Е. Щерба
СибГУ им. М.Ф. Решетнева
Россия
Россия
ЩЕРБА Юлия Евгеньевна – доцент кафедры селекции и озеленения, старший научный сотрудник НЛ СДР, кандидат сельскохозяйственных наук
660037, пр. им. газеты Красноярский Рабочий, д. 31, г. Красноярск
Список литературы
1. Белоконь М.М., Политов Д.В., Мудрик Е.А., Полякова Т.А., Шатохина А.В., Белоконь Ю.С., Орешкова Н.В., Путинцева Ю.А., Шаров В.В., Кузьмин Д.А., Крутовский К.В. Разработка микросателлитных маркеров сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour) по результатам полногеномного de novo секвенирования // Генетика. 2016. №12 (52). С. 1418-1427. DOI: 10.7868/S0016675816120031.
2. Бех И.А., Кравец С.А., Бисирова Э.М. Кедр – жемчужина Сибири: науч.-поп. изд. Томск: Печатная мануфактура, 2009. 50 с.
3. Братилова Н.П., Калинин А.В., Крот Т.Л. Сравнительный анализ ростовых и адаптационных способностей кедровых сосен в условиях юга Средней Сибири // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений: мат. межд. конф. Красноярск, 2003. №6. С. 13-15.
4. Грибков А.В., Щур А.В., Кузменкин Д.В. Кедровые леса Алтая под угрозой: проблемы охраны и использования, рекомендации по устойчивому лесоуправлению. Москва, 2014. 64 с.
5. Крутовский К.В., Политов Д.В., Алтухов Ю.П., Милютин Л.И., Кузнецова Г.В., Ирошников А.И., Воробьев В.Н., Воробьева Н.А. Генетическая изменчивость сибирской кедровой сосны P. sibirica. Сообщение IV. Генетическое разнообразие и степень генетической дифференциации между популяциями // Генетика. 1989. Т. 25, №11. С. 2009-2032.
6. Крылов Г.В., Таланцев Н.К., Козакова Н.Ф. Кедр. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 216 с.
7. Кузнецова Г.В. Опыт создания клоновой плантации кедровых сосен в Красноярской лесостепи // Хвойные бореальной зоны. 2007. Т. XXIV, №2-3. С. 217–224.
8. Матвеева Р.Н., Буторова О.Ф. Коллекция клонов, полусибов, разных морфологических форм кедра сибирского на плантации СибГУ (юг Средней Сибири). Красноярск: СибГУ, 2012. 47 с.
9. Матвеева Р.Н., Милютин Л.И., Буторова О.Ф., Братилова Н.П. Отбор деревьев кедра сибирского высокой репродуктивной способности на географической лесосеменной плантации // ИВУЗ. Лесной журнал. 2017. № 2. С. 9–17. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.2.9.
10. Митрофанов С.В. Влияние способа прививки кедра сибирского на рост и приживаемость привоя // Лесное хозяйство. 2013. №2. С. 120–122.
11. Орешкова Н.В., Белоконь М.М., Жамъянсурен С. Генетическое разнообразие, популяционная структура и дифференциация лиственниц сибирской, Гмелина и Каяндера по данным SSR-маркеров // Генетика. 2013. Т. 49, №2. С. 204-213. DOI: 10.1134/S1022795412120095.
12. Орешкова Н.В., Седельникова Т.В., Пименов А.В., Ефремов С.П. Генетическая структура и дифференциация болотных и суходольных популяций сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour) по ядерным микросателлитным локусам // Генетика. 2014. Т.50, №9. С. 934-941. DOI: 10.1134/S1022795414090105.
13. Падутов В.Е., Хотылева Л.В., Баранов О.Ю., Ивановская С.И. Генетические эффекты трансформации лесных экосистем // Экологическая генетика. 2008. Т. 6, №1. C. 3-11. DOI: 10.17816/ecogen613-11.
14. Петрова Е.А., Белоконь Ю.С. Сравнительный анализ генетического полиморфизма в популяциях кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour) из Уральской и Алтае-Саянской горных областей // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2020. Т. 19, №2. С. 81-86. DOI: 10.14258/pbssm.2020080.
15. Путенихина К.В. Изменчивость генеративных органов кедра сибирского при интродукции в Башкирском Предуралье: селекционные возможности // Мат. 4-го межд. совещ. по сохранению лесных генетических ресурсов Сибири. Красноярск, 2015. С. 146-148.
16. Семечкин И.В., Поликарпов Н.П., Ирошников А.И. Кедровые леса Сибири. Новосибирск: Наука, 1985. 257 с.
17. Титов Е.В. Плантационное выращивание кедровых сосен. Воронеж: ВГЛТА, 2004. 165 с.
18. Титов Е.В. Кедр сибирский – царь сибирской тайги. М.: Колос, 2007. 152 с.
19. Шилкина Е.А., Ибе А.А., Шеллер М.А., Сухих Т.В. Генетическая дифференциация популяций Picea оbovata L. в регионах Сибири // Хвойные бореальной зоны. 2019. Т. XXXVII, №1. С. 68-73.
20. Blanc-Jolivet C., Yanbaev Yu., Kersten B., Degen B.A. Set of SNP markers for timber tracking of Larix spp. in Europe and Russia // Forestry. 2018. Vol. 91. P. 614–628. DOI: 10.1093/forestry/cpy020.
21. Doyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue // Focus. 1990. Vol. 12. P. 13-15. DOI: 10.2307/2419362.
22. Evanno G., Regnaut S., Goudet J. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: A simulation study // Molecular Ecology. 2005. Vol. 14. P. 2611–2620. DOI: 10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x.
23. FAO. The state of the world’s forest genetic resources. Commission on genetic resources for food and agriculture, Rome, 2014. 277 p.
24. Goudet J. Hierfstat, a package for R to compute and test hierarchical F-statistics // Molecular Ecology Notes. 2005. Vol. 5. P. 184-186. DOI: 10.1111/j.1471-8286.2004.00828.x.
25. Graudal L., Loo J., Fady B., Vendramin G., Aravanopoulos F.A., Baldinelli G., Bennadji Z., Ramamonjisoa L., Changtragoon S., Kjær E.D. Indicators of the genetic diversity of trees – State, Pressure, Benefit and Response. Rome: FAO, 2020. 92 p. DOI: 10.4060/cb2492en.
26. Hamrick J.L., Godt M.J., Sherman-Broyles S.L Factors influencing levels of genetic diversity in woody plant species // New Forests. 1992. Vol. 6. P. 95-124. DOI: 10.1007/978-94-011-2815-5_7.
27. Hoban S., Bruford M., D’Urban J.J., Lopes-Fernandes M., Heuertz M., Hohenlohe P.A., Paz-Vinas I., Sjögren-Gulve P., Segelbacher G., Vernesi C., Aitken S., Bertola L.D., Bloomer P., Breed M., Rodríguez-Correa H., Funk W.C., Grueber C.E., Hunter M.E., Jaffe R., Liggins L., Mergeay J., Moharrek F., O’Brien D., Ogden R., Palma-Silva C., Pierson J., Ramakrishnan U., Simo-Droissart M., Tani n., Waits L., Laikre L. Genetic diversity targets and indicators in the CBD post-2020 Global Biodiversity Framework must be improved // Biological Conservation. 2020. Vol. 248. Art. no. 108654. DOI: 10.1016/j.biocon.2020.108654.
28. Hubisz M.J., Falush D., Stephens M., Pritchard J.K. Inferring weak population structure with the assistance of sample group information // Molecular Ecology. 2009. Vol. 9. P. 1322–1332. DOI: 10.1111/j.1755-0998.2009.02591.x.
29. Jombart T., Devillard S., Dufour A.B., Pontier D. Revealing cryptic spatial patterns in genetic variability by a new multivariate method // Heredity. 2008. Vol. 101. P. 92- 103. DOI: 10.1038/hdy.2008.34.
30. Li Y-L., Liu J-X. StructureSelector: A web-based software to select and visualize the optimal number of clusters using multiple methods // Molecular Ecology Resources. 2018. Vol. 18, iss. 1. P. 176-177. DOI: 10.1111/1755-0998.12719.
31. Naoko T., Nei M., Tamura K. POPTREE2: Software for constructing population trees from allele frequency data and computing other population statistics with Windows interface // Molecular biology and evolution. 2010. Vol. 27, no. 4. P. 747-52. DOI: 10.1093/molbev/msp312.
32. Nei M. Genetic distance between populations // American Naturalist. 1972. Vol. 106. P. 283-291. DOI: 10.1086/282771.
33. Oreshkova N.V., Sedel’nikova T.S., Efremov S.P., Pimenov A.V. Genetic polymorphism of Siberian Stone Pine (Pinus sibirica Du Tour) in Kuznetsk Alatau // Contemporary Problems of Ecology. 2020. Vol. 13, no. 6. P. 569-576. DOI: 10.1134/S1995425520060116.
34. Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx V6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research // Molecular Ecology Notes. 2006. Vol. 6, no. 1. P. 288-295. DOI: 10.1111/j.1471-8286.2005.01155.x.
35. Pritchard J., Stephens M., Donnelly P. Inference of population structure using multilocus genotype data // Genetics. 2000. Vol. 155. P. 945-959. DOI: 10.1093/genetics/155.2.945.
36. Rai K.C., Ginwal H.S. Microsatellite analysis to study genetic diversity in Khasi Pine (Pinus kesiya Royle ex. Gordon) using chloroplast SSR markers // Silvae Genetica. 2018. Vol. 67. P. 99-105. DOI: 10.2478/sg-2018-0014.
37. R Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing; R Foundation for Statistical Computing. Vienna, 2013.
38. Semerikov V., Semerikova S., Putintseva J., Tarakanov V., Tikhonova I., Vidyakin A., Oreshkova N., Krutovsky K. Colonization history of Scots pine in Eastern Europe and North Asia based on mitochondrial DNA variation // Tree Genetics & Genomes. 2018. Vol. 14. Art. no. 8. DOI: 10.1007/s11295-017-1222-0.
39. Shah S., Qijing L., Jian Y., Shengwang M., Guang Z., Yuanyuan L., Khan D., Ahmad A., Saeed S., Mannan A. Potential geo-distribution of Pinus sibirica demonstrated by climatic similarity between Western Siberia and Northeast China // Journal of Animal and Plant Sciences. 2019. Vol. 29, no. 4. P. 1-8.
40. Sheller M., Tóth E.G., Mikhaylov P., Kulakov S., Kulakova N., Shilkina E. A., Ibe A., Sukhikh T., Blanc-Jolivet C. Genetic diversity and structure of Siberian Stone Pine (Pinus sibirica Du Tour) populations // Silvae Genetica. 2023а. Vol. 72. P. 25-33. DOI: 10.2478/sg-2023-0003.
41. Sheller M., Tóth E.G., Ciocîrlan E., Mikhaylov P., Kulakov S., Kulakova N., Melnichenko N., Ibe A., Sukhikh T., Curtu A.L. Genetic Diversity and Population Structure of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) in Middle Siberia // Forests. 2023b. Vol. 14, iss. 1. Art. no. 119. DOI: 10.3390/f14010119.
42. Shuvaev D.N., Ibe A.A. Genetic structure and postglacial recolonization of Pinus sibirica Du Tour in the West Siberian Plain, inferred from nuclear microsatellite markers // Silvae Genetica. 2021. Vol. 70. P. 99-107. DOI: 10.2478/sg-2021-0008.
43. Șofletea N., Mihai G., Ciocîrlan E., Curtu A.L. Genetic Diversity and Spatial Genetic Structure in Isolated Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Populations Native to Eastern and Southern Carpathians // Forests. 2020. Vol. 11. Art. no. 1047. DOI: 10.3390/f11101047.
44. Spielman D., Brook B.W., Frankham R. Most species are not driven to extinction before genetic factors impact them // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2004. No. 101. P. 15261-15264. DOI: 10.1073/pnas.0403809101.
Рецензия
Для цитирования:
Шеллер М.А., Ибе А.А., Сухих Т.В., Пастухова А.М., Щерба Ю.Е. Генетическое разнообразие географических культур сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour). Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2026;(258):51-68. https://doi.org/10.21266/2079-4304.2026.258.51-68
For citation:
Sheller M.A., Ibe A.A., Sukhikh T.V., Pastukhova A.M., Shcherba Yu.E. Genetic diversity of Siberian stone pine (Pinus sibirica Du Tour) in provenance trial plantation. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii. 2026;(258):51-68. (In Russ.) https://doi.org/10.21266/2079-4304.2026.258.51-68
Просмотров:
18
JATS XML
Послать статью по эл. почте 