Наводяться результати популяційного генетико-таксономічного аналізу критичного виду орхідних Anacamptis morio s. l. у флорі України, який занесений до Червоної книги України як «вразливий». Методами ПЛР-аналізу (RAPD-, ISSR-ампліфікація) та секвенування ДНК (matK, atpF-atpH та rbcL) проведено генетичний аналіз, а також вивчено генетичну диференціацію популяцій цих рослин з Закарпаття, Українського По-лісся та Криму. Встановлено значний рівень генетичної відмінності між кримськими популяціями та популяціями з Закарпаття та Українського Полісся, а також виявлено високий рівень генетичної подібності між усіма дослідженими популяціями A. morio subsp. caucasica з Криму. Найвищий рівень генетичного поліморфізму досліджених популяцій виявляли RAPD-маркери OPA-11, OPP-10, OРA-18, UBC-297, а також ISSR маркер (AG)8TC. Основні показники генетичного поліморфізму досліджених п’яти популяцій A. morio були наступними: частка поліморфних локусів (Р) – 40,0–74,8 %; ефективне число алелів (ne) – 1,276–1,479; генна різноманітність (h) – 0,156–0,276; інформаційний індекс Шеннона (I) – 0,229–0,408; генетичні відстані між популяціями за Неєм (DN) – 0,047–0,325. Для більш повної генетичної характеристики популяцій визначали також такі характеристики: очікувана загальна генна різноманітність (Ht), внутрішньопопуляційна генна різноманітність (Hs), коефіцієнт генної диференціації популяцій (Gst), а також величина потоку генів (Nm). За результатами проведених молекулярно-генетичних досліджень та аналізу морфолого-біологічних даних у флорі України пропонується розрізняти таксони A. morio subsp. morio (L.) R.M. Bateman, Pridgeon et M.W. Chase, що зростає в Українських Карпатах та на Поліссі, а також A. morio subsp. caucasica (K. Koch) H. Kretzschmar, Eccarius et H. Dietr., поширений в Криму та у Північному Причорномор’ї на території України.
Ключові слова: Orchidaceae, Anacamptis morio, рідкісні рослини, генетичний поліморфізм, ПЛР-аналіз, RAPD, ISSR-маркери, секвенування, matK, atpF-atpH, rbcL, Україна
Повний текст та додаткові матеріали
Цитована література
1. Averyanov, L.V., Orchidaceae Juss., in Caucasian Flora Conspectus, Tahktadjan, A.L., Ed., St. Petersburg: St. Petersburg Univ. Press, 2006, pp. 84–101.
2. Bateman, R.M., Hollingsworth, P.M., Preston, J., Luo, Y.-B., Pridgeon, A.M., and Chase, M.W., Molecular phylogenetics and evolution of Orchidinae and selected Habenariinae (Orchidaceae), Bot. J. Linn. Soc., 2003, vol. 142, no. 1, pp. 1–40. https://doi.org/10.1046/j.1095-8339.2003.00157.x
3. Bateman, R.M., Murphy, A.R.M., Hollingsworth, P.M., Hart, M.L., Denholm, I., and Rudall, P.J., Molecular and morphological phylogenetics of the digitate-tubered clade within subtribe Orchidinae s.s. (Orchidaceae: Orchideae), Kew Bull., 2018, vol. 73, p. 54. https://doi.org/10.1007/s12225-018-9782-1
4. Bateman, R.M., Pridgeon, A.M., and Chase, M.W., Phylogenetics of subtribe Orchidinae (Orchidoideae, Orchidaceae) based on nuclear ITS sequences. 2. Infragene-ric relationships and reclassification to achieve monophyly of Orchis sensu strict, Lindleyana, 1997, vol. 12, no. 3, pp. 113–141.
5. Bordzilovskyi, E.I., Orchidaceaem, in Flora UkrRSR, Kotov, M.I. and Barbarych, A.I., Eds., Kyiv: Akad. Nauk UkrRSR, 1950, vol. 3, pp. 312–405.
6. Chase, M.W., Cameron, K.M., Freudenstein, J.V., Pridgeon, A.M., Salazar, G., van den Berg, C., and Schuiteman, A., An updated classification of Orchidaceae, Bot. J. Linn. Soc., 2015, vol. 177, no. 2, pp. 151–174.
7. Christenhusz, M.J.M. and Byng, J.W., The number of known plants species in the world and its annual increase, Phytotaxa, 2016, vol. 261, no. 3, pp. 201–217. https://doi.org/10.11646/phytotaxa.261.3.1
8. Fateryga, A.V., New checklist of orchids (Orchidaceae) in the flora of the Crimea, Ekosistemy, 2019, vol. 17, pp. 38–43.
9. Fateryga, A.V., Efimov, P.G., and Svirin, S.A., Orchids of the Crimean Peninsula, Simferopol: Arial, 2019, p. 224.
10. Fateryga, A.V. and Kreutz, C.A.J., Checklist of the orchids of the Crimea (Orchidaceae), J. Eur. Orch., 2014, vol. 46, no. 2, pp. 407–436.
11. Govaerts, R., Bernet, P., Kratochvil, K., Gerlach, G., Carr, G., Alrich, P., Pridgeon, A.M., Pfahl, J., Campacci, M.A., Holland Baptista, D., Tigges, H., Shaw, J., Cribb, P., George, A., Kreutz, K., and Wood, J., World Checklist of Orchidaceae, Kew: Royal Botanic Gardens, 2005–2020. http://apps.kew.org/wcsp/. Accessed August 28, 2020.
12. Grossgeym, A.A., Analysis of the Flora of the Caucasus, Baku: Azerbaijan Publishing House Branch of the Acad. of Sci. of the USSR, 1936.
13. Kimura, M. and Crow, J.F., The number of alleles that can be maintained in a finite population, Genetics, 1964, vol. 49, no. 4, pp. 725–538.
14. Koneva, A.Yu., Genetic estimation of snail Lymnaea stagnalis populations from regions with different anthropogenic loads as a first step in genetic monitoring, Ecol. Genet., 2012, vol. 10, no. 2, pp. 21–31. https://doi.org/10.17816/ecogen10221-31
15. Kretzschmar, H., Eccarius, W., and Dietrich, H., The Orchid Genera Anacamptis, Orchis, Neotinea, Brugel, 2007.
16. Kuropatkin, V.V. and Efimov, P.G., A review of the genera Anacamptis, Neotinea and Orchis s. str. (Orchidaceae) in the flora of Russia and adjacent countries, with considerations of subdivision of Orchis s.l., Bot. Zh., 2014, vol. 99, no. 5, pp. 555–593: https://doi.org/10.1134/S1234567814050061
17. Lewontin, R.C., The apportionment of human diversity, in Evolutionary Biology, Dobzhansky, T., Hecht, M.K., and Steere, W.C., Eds., New York, NY: Springer, 1972, pp. 381–398. https://doi.org/10.1007/978-1-4684-9063-3_14
18. Matveeva, T.V., Pavlova, O.A., Bogomaz, D.I., Demkovich, A.E., and Lutova, L.A., Molecular markers for plant species identification and phylogenetics, Ecol. Genet., 2011, vol. 9, no. 1, pp. 32–43. https://doi.org/10.17816/ecogen9132-43
19. Mikhailova, Yu.V., Machs, E.M., Rodionov, A.V., and Razzhivin, V.Yu., in Proceedings of the All-Russian Conference “Fundamental and Applied Problems of Botany at the Beginning of the 21st Century” (Petrozavodsk, September 22–27, 2008), Petrozavodsk: Karel. Sci. Center Russ. Acad. Sci., 2008, part 3, pp. 52–55.
20. Morin, C., Breuil, C., and Bernier, L., Genetic variability and structure of Canadian populations of the sapstain fungus Ceratocystis resinifera, Phytopathology, 2004, vol. 94, no. 12, pp. 1323–1330.
21. Nei, M., Genetic distance between populations, Am. Nat., 1972, vol. 106, pp. 283–292.
22. Nei, M., Analysis of gene diversity in subdivided populations, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1973, vol. 70, no. 12, pp. 3321–3333. https://doi.org/10.1073/pnas.70.12.3321
23. Nei, M., F-statistics and analysis of gene diversity in subdivided populations, Ann. Hum. Genet., 1977, vol. 41, no. 2, pp. 225–233. https://doi.org/10.1111/j.1469-1809.1977.tb01918.x
24. Nei, M., Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals, Genetics, 1978, vol. 89, pp. 583–590.
25. Nei, M., Molecular Evolutionary Genetics, Columbia University Press, 1987. https://doi.org/10. 7312/nei-92038
26. Nei, M. and Chesser, R.K., Estimation of fixation indices and gene diversities, Ann. Hum. Genet., 1983, vol. 47, pp. 253–259. https://doi.org/10.1111/j.1469-809.1983.tb00993.x
27. Nevski, S.A., Family Orchidaceae Lindl, in Flora of USSR, Komarov, V.L., Ed., Leningrad: Acad. Sci. USSR, 1935, vol. 4. pp. 589–730.
28. Protopopova, V.V., Orchidaceae, in Determinant of Higher Plants of Ukraine, Kyiv: Naukova Dumka, 1987, pp. 405–412.
29. Red Data Book of Ukraine. Plant Kingdom, Didukh, Ya.P., Ed., Kyiv: Globalconsulting, 2009.
30. Rogers, S.O. and Bendich, A.J., Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified plant tissues, Plant Mol. Biol., 1985, vol. 5, pp. 69–76.
31. Rossi, W., Corrias, B., Arduino, P., Cianchi, R., and Bullini, L., Gene variation and gene flow in Orchis morio (Orchidaceae) from Italy, Plant Syst. Evol., 1992, vol. 179, pp. 43–48. https://doi.org/10.1007/BF00938018
32. Smolyaninova, L.A., Orchidaceae Juss., in Flora of the European Part of USSR, Fedorov, A.A. and Egorova, T.V., Eds., Leningrad: Nauka,1976, vol. 2, pp. 10–59.
33. Sobko, V.G., Orchids of Ukraine, Kyiv: Naukova Dumka, 1989.
34. Vázquez, F.M., Blanco, J., Garcia, D., Márquez, F., and Guerra, M.J., Review of Anacamptis sect. Morianthus taxa from SW Iberian Peninsula, J. Eur. Orch., 2015, vol. 47, nos. 2–4, pp. 338–364.
35. Vakhrameeva, M.G., Denisova, L.V., Nikitina, S.V., and Samsonov, S.K., Orchids in Our Country, Moscow: Science, 1991.
36. Wulff, E.W., Flora Taurica, Leningrad: Nikitskiy Botanical Garden Press, 1930, vol. 1, no. 3.
37. Yeh, F.C., Yang, R., and Boyle, T., POPGENE Version 1.32: Microsoft Windows-Based Freeware for Population Genetic Analysis, Edmonton, Canada: University of Alberta, 1999.
38. Zavadsky, K.M., Species and Speciation, Leningrad: Science, 1967.