АНАЛІЗ ТАКСОНОМІЧНОГО СТАТУСУ LIMONIUM CASPIUM (WILLD.) P. FOURN. З ВИКОРИСТАННЯМ ДІЛЯНКИ ITS1-5.8S-ITS2
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2023.02.165Ключові слова:
біорізноманіття, генетичний поліморфізм, ДНК-баркодинг, молекулярні маркери, таксономія, філогенія, Limonium, PlumbaginaceaeАнотація
В Україні зустрічаються 15 представників роду Limonium Mill. Таксономічний статус частини з них потребує уточнення. Зокрема, L. caspium (Willd.) P. Fourn. частина таксономістів вважає окремим видом, тоді як інші схильні розглядати цю назву у якості синоніму до L. bellidifolium Dumort. До цього часу з використанням молекулярно-генетичних підходів був проаналізований лише один зразок L. caspium з території Східного Ірану, для якого була сиквенована ділянка ITS1-5.8S-ITS2 35S рДНК. Для обох видів, L. caspium та L. bellidifolium, зразки з території України ще не досліджувались з використанням методів молекулярної таксономії. В цій роботі ми ампліфікували та сиквенували послідовності ITS1-5.8S-ITS2 для двох разків L. caspium та двох зразків L. bellidifolium з Півдня України. Всі чотири зразки виявились ідентичними за цією ділянкою. Також, вони не відрізняються від сиквенованих раніше зразків L. bellidifolium з Франції, Туреччини та Греції. Натомість, порівняно із згаданими зразками, у послідовності L. caspium з Ірану наявні п’ять нуклеотидних замін та чотири індели. Філогенетичний аналіз показав, що представники так званого «комплексу L. bellidifolium», до яких крім двох згаданих видів відносяться також проаналізовані в цій роботі L. iconium та L. tamaricoides, групуються разом із представниками секції Nephrophyllum. Аналогічний результат був отриманий і у дослідженнях інших авторів з використанням послідовності ITS1-5.8S-ITS2 та ділянок хлоропластної ДНК. Проте, за послідовністю IGS 5S рДНК представники «комплексу L. bellidifolium» у нашій попередній роботі групувались разом з видами секції Limonium, до якої їх відносили раніше за морфологічними ознаками. Така невідповідність філогеній з використанням різних ділянок геному свідчить про ретикулярний характер еволюції геномів представників цієї групи та вказує на ймовірні події гібридизації у їх минулому. В межах отриманої в нашому аналізі клади «комплексу L. bellidifolium» зразок L. caspium з Ірану утворює сестринську гілку до всіх інших його представників. Таким чином, порівняння ділянки ITS1-5.8S-ITS2 показує, що українські зразки, визначені як L. caspium, не відрізняються від L. bellidifolium. Проте, для остаточного вирішення таксономічного статусу L. caspium необхідно проаналізувати більше зразків різного географічного походження.
Посилання
Akhani H, Malekmohammadi M, Mahdavi P, Gharibiyan A, & Chase M.W. Phylogenetics of the Irano-Turanian taxa of Limonium (Plumbaginaceae) based on ITS nrDNA sequences and leaf anatomy provides evidence for species delimitation and relationships of lineages. Bot. J. Linn. Soc. 2013; 171(3): 519-550. https://doi.org/10.1111/boj.12015
Anisimova M, & Gascuel O. Approximate likelihood-ratio test for branches: a fast, accurate, and powerful alternative. Syst. Biol. 2006; 55: 539-552. https://doi.org/10.1080/10635150600755453
Apostolova E, Todorov K, Dimitrova-Dyulgerova I, Stoyanov P, Mladenov R, Yahubyan G, & Naimov S. Analysis of the sequence of ITS1 and ITS2 regions of three Mentha species. Plant Genet. Resour. 2017; 15(6): 563-565. doi: 10.1017/S1479262116000289
Boratyn GM, Camacho C, Cooper PS, Coulouris G, Fong A, Ma N, et al. BLAST: a more efficient report with usability improvements. Nucl Acid Res. 2013; 41(W1): W29–33. https://doi.org/10.1093/nar/gkt282
Borchsenius, F. FastGap 1.2, Department of Biosciences, Aarhus University. Denmark. 2009; Published online at http://www.aubot.dk/FastGap_home.htm.
Ekoflora Ukrayiny 2010. Kiev. 6: 6–43. [Екофлора України. (2010). Київ. 6: 6–43]
Fehrer J, Slavíková R, Paštová L, Josefiová J, Mráz P, Chrtek J, & Bertrand, YJ. Molecular evolution and organization of ribosomal DNA in the hawkweed tribe Hieraciinae (Cichorieae, Asteraceae). Front. Plant Sci. 2021; 12: 647375. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.647375
Gadetskaya AV, Tarawneh AH, Zhusupova GE, Gemejiyeva NG, Cantrell CL, Cutler SJ, & Ross SA. Sulfated phenolic compounds from Limonium caspium: Isolation, structural elucidation, and biological evaluation. Fitoterapia. 2015; 104: 80-85. https://doi.org/10.1016/j.fitote.2015.05.017
Guindon S, Gascuel OA. Simple, fast, and accurate algorithm to estimate large phylogenies by Maximum Likelihood. Systematic Biology. 2003; 52(5): 696-704. https://doi.org/10.1080/10635150390235520.
Grimm GW, Schlee M, Komarova NY, Volkov RA, & Hemleben, V. Low-level taxonomy and intrageneric evolutionary trends in higher plants. From plant taxonomy to evolutionary biology. Nova Acta Leopoldina NF, 2005; 92(342): 129-145.
Katoh K, Rozewicki J, Yamada KD. MAFFT online service: multiple sequence alignment, interactive sequence choice and visualization. Brief. Bioinf. 2017; 20(4): 1160-6. https://doi.org/10.1093/bib/bbx108
Koutroumpa K, Theodoridis S, Warren BH et al. An expanded molecular phylogeny of Plumbaginaceae, with emphasis on Limonium (sea lavenders): Taxonomic implications and biogeographic considerations. Ecol. Evol. 2018; 8(24): 12397-12424. https://doi.org/10.1002/ece3.4553
Letunic I, Bork P. Interactive Tree Of Life (iTOL) v5: an online tool for phylogenetic tree display and annotation. Nucl. Acid. Res. 2021; 49(W1): W293–6. https://doi.org/10.1093/nar/gkab301.
Malekmohammadi M, Akhani H, & Borsch T. Phylogenetic relationships of Limonium (Plumbaginaceae) inferred from multiple chloroplast and nuclear loci. Taxon. 2017; 66(5): 1128-1146. https://doi.org/10.12705/665.8
Morgan E, & Funnell K. Limonium. Ornamental Crops. 2018; 513-527. https://doi.org/10.1007/978-3-319-90698-0_21
Onyshchenko VA, Mosyakin SL, Korotchenko IA, Danylyk IM. et al. IUCN Red List categories of vascular plant species of Ukrainian flora / ed. by VA. Onyshchenko. Kyiv: FOP Huliaeva VM. 2022; 198 p.
Ovsiyenko VM. The taxonomic history of family Plumbaginaceae Juss. of the Ukrainian flora. Chornomors’k. bot. z. 2017; 13(2): 175–183. doi: 10.14255/2308- 9628/17.132/4. https://doi.org/10.14255/2308-9628/17.132/4
Panchuk II, Volkov RA. Practical course in molecular genetics. Chernivtsi: Ruta. 2007; 120 p.
Porebski S, Bailey LG, Baum BR. Modification of a CTAB DNA extraction protocol for plants containing high polysaccharide and polyphenol components. Plant Mol. Biol. Rep. 1997; 15(1): 8–15. https://doi.org/10.1007/bf02772108
POWO Plants of the World Online. Facilitated by the Royal Botanic Gardens, Kew. 2023; Published on the Internet. http://www.plantsoftheworldonline.org/ Retrieved 3 December 2023.
Simmons MP, & Ochoterena H. Gaps as characters in sequence-based phylogenetic analyses. Syst. Biol., 2000; 49(2): 369-381. https://doi.org/10.1093/sysbio/49.2.369
Tynkevich YO, Biliai DV, Cherevatov OV, Kagalo OO, Volkov RA. Molecular genetic characterization of Ukrainian representatives of the complex species Aconitum anthora based on the ITS1-5.8S-ITS2 region of the nuclear genome. Odesa National University Herald. Biology. 2023a; 28(2 (53)): in press.
Tynkevich YO, Valin MO, Moysiyenko II, Panchuk II, & Volkov RA. 5S Ribosomal DNA in the Family Plumbaginaceae. Cytol. Genet. 2023b; 57(6): 524-537. https://doi.org/10.3103/S0095452723060099
WFO World Flora Online. 2023. Available from: http://www.worldfloraonline.org/ (accessed 3 December 2023)
Jobst J, King K, & Hemleben V. Molecular evolution of the internal transcribed spacers (ITS1 and ITS2) and phylogenetic relationships among species of the family Cucurbitaceae. Mol. Phylogenet. Evol. 1998; 9(2): 204-219. https://doi.org/10.1006/mpev.1997.0465
