5S РИБОСОМНА ДНК СОВКОВИДКИ РОЖЕВОЇ THYATIRA BATIS L.
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2020.01.020Keywords:
5S рДНК, міжгенний спейсер, молекулярна еволюція, повторювані послідовності, Thyatira batis, LepidopteraAbstract
Ділянки геному, які кодують 5S рибосомну РНК, становлять зручне джерело молекулярних маркерів. Ці ділянки геному складаються з тандемно організованих повторюваних одиниць. До складу кожної одиниці входять високо консервативна ділянка, яка кодує 5S рРНК, та мінливий міжгенний спейсер (МГС). В межах МГС містяться регуляторні елементи, які беруть участь в транскрипції 5S рДНК. З огляду на те, що 5S рДНК зустрічаються в геномах всіх еукаріот, ця ділянка може бути використана як універсальна модель для вивчення молекулярної еволюції у різних таксонах. Молекулярно-генетичні дослідження Лускокрилих (Lepidoptera) завжди становили значний практичний інтерес, оскільки велика кількість представників цієї групи є шкідниками сільськогосподарських культур. Відповідно, результати таких досліджень в подальшому
можуть бути використані для створення молекулярних паспортів та коректної ідентифікації комахшкідників. Враховуючи, що молекулярна організація та поліморфізм 5S рДНК все ще залишаються недослідженими у видів родини Drepanidae, метою нашої роботи було дослідити 5S рДНК представника цієї родини ‒ совковидки рожевої (Thyatira batis L.). Повторювану одиницю 5S рДНК ампліфікували за допомогою ПЛР, а отримані фрагменти ДНК лігували в плазмідний вектор. Плазміди, які містили вставки, сиквенували.
Виявлено, що у 5S рДНК T. batis зустрічаються два варіанти МГС довжиною 75 та 120 нп, рівень подібності між якими становить лише 32%. Отже, T. batis має найменші за розміром МГС 5S рДНК серед всіх досліджених на сьогодні лускокрилих. В межах МГС було знайдено декілька варіантів мікросателітних послідовностей. У довгому варіанті МГС в позиції -22 присутній ТАТА- подібний мотив, який ймовірно може брати участь в ініціації транскрипції, тоді як у короткому варіанті МГС цей мотив було втрачено внаслідок делеції.
References
Panchuk ІІ, Volkov RA. A practical course in molecular genetics. Chernivtsi, Ruta. 2007; 120 p.
Statna АP, Cherevatov ОV, Volkov RА. Molecular organization and evolution of 5S ribosomal DNA of Sphinx ligustri. Тhe Bulletin of Vavilov Society of Geneticists and Breeders of Ukraine. 2013; 11 (2): 276-282.
Cherevatov ОV, Volkov RА. Molecular organization of 5S ribosomal DNA of Polyommatus icarus. Тhe Bulletin of Vavilov Society of Geneticists and Breeders of Ukraine. 2010; 8 (2): 271-278.
Cherevatov OV. Volkov RA. Molecular organization of 5S rDNA of Satyrus drias (Lepidoptera). Reports of the NAS of Ukraine. 2011; 1: 140-145.
Cherevatov ОV, Statna АP, Volkov RA. Novel structural subclass of Lycaena tityrus 5S ribosomal DNA. Тhe Bulletin of Vavilov Society of Geneticists and Breeders of Ukraine. 2012; 10 (2): 202-207.
Arimoto M, Iwaizumi R. PCR-RFLP analysis of the ITS2 region to identify Japanese Lymantria species (Lepidoptera: Lymantriidae). Appl. Entomol. Zool. 2016; 51: 63-70. doi: 0.1007/s13355-015-0371-6
Chen L, Huang J-R, Dai J. et al. Intraspecific mitochondrial genome comparison identified CYTB as a high-resolution population marker in a new pest Athetis lepigone. Genomics. 2019; 111 (4): 744-752. doi:10.1016/j.ygeno.2018.04.013
Cherevatov OV, Volkov RA. Organization of 5S ribosomal DNA of Melitaea trivia. Cytol. Genet. 2011; 45 (2): 416-421. doі: 10.3103/S0095452711020034.
Cherevatov OV, Panchuk II, Kerek SS, Volkov RA. Molecular diversity of the COI–COII spacer region in the mitochondrial genome and the origin of the Carpathian Bee. Cytol. Genet. 2019; 53 (4): 276-281. doі: 10.3103/S0095452719040030.
Cioffi M, Martins C, Bertollo L. Chromosome spreading of associated transposable elements and ribosomal DNA in the fish Erythrinus erythrinus. Implications for genome change and karyoevolution in fish. BMC Evol. Biol. 2010; 10: 1‒9. doi: org/10.1186/1471-2148-10-271
Goodarzi M, Fathipour Y, Talebi A. Antibiotic resistance of canola cultivars affecting demography of Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae). J. Agr. Sci. Tech. 2015; 17: 23-33.
Grimm G, Denk T. The reticulate origin of modern plane trees (Platanus, Platanaceae): A nuclear marker puzzle. Taxon. 2010; 59 (1): 134-147.
Hіggіns DG, Bleasby AJ, Fuchs R. CLUSTAL V: Improved software for multiple sequence alignment. Comput. Appl. Bіoscі. 1992; 8: 189-191. doі: 10.1093/bіoіnformatіcs/8.2.189
Janzen D, Burns J., Cong Q. et al. Nuclear genomes distinguish cryptic species suggested by their DNA barcodes and ecology. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2017; 114 (31): 8313-8318. doi: 10.1073/pnas.1621504114
Kim S, Lee W, Lee S. Estimation of a new molecular marker of the genus Stathmopoda (Lepidoptera: Stathmopodidae): Comparing EF1a and COI sequences. J. Asia-Pacific Entom. 2017; 20: 269-280. doi:10.1016/j.aspen.2016.12.002
Li Y, Zhu J, Ge C. et al. Molecular phylogeny and historical biogeography of the butterfly tribe Aeromachini Tutt (Lepidoptera: Hesperiidae) from China. Cells. 2019; 8: 294-306. doi: org/10.3390/cells8040294
Morton DG, Sprague KU. In vitro transcription of a silkworm 5S RNA gene requires an upstream signal. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1984; 81: 5519‒5522.
Perina A, Seoane D, Gonzalez-Tizon A. et al. Molecular organization and phylogenetic analysis of 5S rDNA in crustaceans of the genus Pollicipes reveal birth-and-death evolution and strong purifying selection. BMC Evol. Biol. 2011; 11: 1-11.
Pickett B, Gulzar A, Ferre J, Wright D. Bacillus thuringiensis Vip3Aa toxin resistance in Heliothis virescens (Lepidoptera: Noctuidae). Appl. Environ. Microbiol. 2017; 83 (9): 1-9.
Pinhal D, Yoshimura T, Araki C, Martins C. The 5S rDNA family evolves through concerted and birthand-death evolution in fish genomes: an example from freshwater stingrays. BMC Evol. Biol. 2011; 11: 1-14. doi:org/10.1186/1471-2148-11-151
Shapoval N, Lukhtanov V. Intragenomic variations of multicopy ITS2 marker in Agrodiaetus blue butterflies (Lepidoptera, Lycaenidae). Comp. Cytogenet. 2015; 9 (4): 483-497. doi:10.3897/CompCytogen.v9i4.5429
Shapoval N, Lukhtanov V. Chromosomal identification of cryptic species sharing their DNA barcodes: Polyommatus (Agrodiaetus) antidolus and P. (A.) morgani in Iran (Lepidoptera, Lycaenidae). Comp. Cytogenet. 2017; 2 (4): 759-768. doi: 10.3897/CompCytogen.v11i4.20876
Simon L, Rabanal F, Dubos T. et al. Genetic and epigenetic variation in 5S ribosomal RNA genes reveals genome dynamics in Arabidopsis thaliana. Nucl. Acids Res. 2018; 46 (6): 3019-3033.
Song W, Cao L-J, Wang Y-Z. et al. Novel microsatellite markers for the oriental fruit moth Grapholita molesta (Lepidoptera: Tortricidae) and effects of null alleles on population genetics analyses. Bull. Entom. Res. 2016; 107 (3): 349-358. doi:10.1017/S0007485316000936
Souza T, Gaeta M, Martins C, Vanzela A. IGS sequences in Cetrum present AT-and GC-rich conserved domains, with strong regulatory potential for 5S rDNA. Mol. Biol. Reports. 2019; 1-12.
Szanyi S, Nagy A, Molnar A. et al. Pest species of Macrolepidoptera in the game reserve of Velyka Dobron` (Transcarpathia, Ukraine). J. Argic. Scien. 2015; 65: 58-64.
Toth V, Lacatos F. Phylogeographic pattern of the plane leaf miner, Phyllonorycter platani Біологічні системи. Т. 12. Вип. 1. 2020 25 (STAUDINGER, 1870) (Lepidoptera: Gracillariidae) in Europe. BMC Evol. Biol. 2018; 18: 1-12.
Vierna J, Wehner S, Siederdissen H. et al. Systematic analysis and evolution of 5S ribosomal DNA in metazoans. Heredity. 2013; 111: 410-421.
Wen T, Zha L, Xiao Y. et al. Metacordyceps shibinensis sp. nov. from larvae of Lepidoptera in Guizhou Province, southwest China. Phytotaxa. 2015; 226 (1): 51-62. doi: 10.11646/phytotaxa.226.1.5.
Yang Y, Wu Z, Xu H. et al. Structural characterization and applications of ITS2 from rice leaffolders Cnaphalocrocis medinalis and Marasmia patnalis (Lepidoptera: Pyralidae). J. Asia-Pacific Entom. 2017; 20: 313-318.
