Russian Journal of GeneticsRussian Journal of GeneticsГенетика0016-67583034-5103The Russian Academy of Sciences68616510.31857/S0016675825010046VEZVBBГЕНЕТИКА РАСТЕНИЙResearch ArticleGenetic polymorphism of Siberian larch ((Larix sibirica Ledeb.) in contrasting ecotopes of the Republic of KhakassiaГенетический полиморфизм лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) в контрастных экотопах Республики ХакасияOreshkovaN. V.ОрешковаН. В.
Russian Federation
oreshkova@ksc.krasn.ruPimenovA. V.ПименовА. В.
Russian Federation
oreshkova@ksc.krasn.ruSedel’nikovaT. S.СедельниковаТ. С.
Russian Federation
oreshkova@ksc.krasn.ruEfremovS. P.ЕфремовС. П.
Russian Federation
oreshkova@ksc.krasn.ruSukachev Institute of Forest – a separate division of the Federal Research Center “Krasnoyarsk Science Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences”Институт леса им. В. Н. Сукачева – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”Federal Research Center “Krasnoyarsk Science Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences”Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”Siberian Federal UniversityСибирский федеральный университет15012025611455427062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0016-6758/article/view/686165

Using microsatellite markers (SSR), the genetic polymorphism of five coenopopulations of Siberian larch (L. sibirica) growing in the Republic of Khakassia was assessed. The highest values of the average number of alleles per locus were found in coenopopulations of L. sibirica from the steppe meadows of the valley of Lake Fyrkal (3.9 ± 0.458) and forested upland slopes in the valley of Lake Agaskyr (3.9 ± 0.348). The latter cenopopulation is also characterized by the maximum value of the effective number of alleles per locus (2.302 ± 0.283) and the highest rates of observed and expected heterozygosity (HO = 0.487 ± 0.074, HE = 0.492 ± 0.070). Analysis of the population structure indicates a 0.8% excess of heterozygous genotypes relative to the population (FIS = −0.008 ± 0.031) and a 3.4% deficiency of heterozygous genotypes (FIT = 0.034 ± 0.034) relative to the species. The differentiation of the studied cenopopulations of L. sibirica by SSR markers is 4.3% (FST = 0.043). The smallest genetic distance (0.036) was detected between ecotopically most similar (forest) coenopopulations of L. sibirica, and the largest genetic distance (0.077), on the contrary, was identified between ecotopically contrasting (swamp and steppe) coenopopulations.

С помощью микросателлитных маркеров (SSR) проведена оценка генетического полиморфизма пяти ценопопуляций лиственницы сибирской (L. sibirica), произрастающих в Республике Хакасия. Наиболее высокие значения среднего числа аллелей на локус выявлены в ценопопуляциях L. sibirica с остепненных лугов долины озера Фыркал (3.9 ± 0.458) и облесенных суходольных склонов в долине озера Агаскыр (3.9 ± 0.348). Для последней ценопопуляции характерны также максимальное значение эффективного числа аллелей на локус (2.302 ± 0.283) и самые большие показатели наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности (HO = 0.487 ± 0.074, HE = 0.492 ± ± 0.070). Анализ популяционной структуры свидетельствует о 0.8%-ном избытке гетерозиготных генотипов относительно популяции (FIS = −0.008 ± 0.031) и 3.4%-ном дефиците гетерозиготных генотипов (FIT = 0.034 ± 0.034) относительно вида. Дифференциация изученных ценопопуляций L. sibirica по SSR-маркерам составляет 4.3% (FST = 0.043). Наименьшее генетическое расстояние (0.036) выявлено между экотопически максимально сходными (лесными) ценопопуляциями L. sibirica, а наибольшее генетическое расстояние (0.077), напротив, диагностировано между экотопически контрастными (болотной и остепненной) ценопопуляциями.

genetic polymorphismheterozygosityconifersmicrosatellite markerslarchLarixгенетический полиморфизмгетерозиготностьхвойныемикросателлитные маркерылиственницаLarixПравительство РФGovernment of the Russian FederationБиоразнообразие лиственниц Азиатской России / Под ред. С. П. Ефремова, Л. И. Милютина, Новосибирск: ГЕО, 2010. 159 с.Орешкова Н.В., Белоконь М.М. Генетическая дифференциация популяций лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) по микросателлитным локусам // Вестник Красноярского гос. аграрного ун-та. 2012. № 2. С. 111–116.Васильева Ю.С., Сбоева Я.В., Чертов Н.В., Жуланов А.А. Оценка состояния генофонда западной расы лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) Урала на основании полиморфизма микросателлитных маркеров // Бюлл. науки и практики. 2019. Т. 5. № 12. C. 98–110. https://doi.org/10.33619/2414-2948/49/11Шейкина О.В., Демаков Ю.П., Гладков Ю.Ф., Унженина О.В. Генетическая изменчивость и дифференциация суходольной и болотной ценопопуляций сосны обыкновенной в Республике Марий Эл // Науч. журн. КубГАУ. 2013. № 94 (10). С. 1–12.Орешкова Н.В., Седельникова Т.С., 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. 1059–1066. https://doi.org/10.7868/S0016675814090100Oreshkova 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 Ecology. 2020. V. 13. № 6. Р. 569–576. https://doi.org/10.1134/S1995425520060116.Oreshkova N.V., Sedel’nikova T.S., Pimenov A.V. Genetic diversity of coenopopulations of Larix sibirica Ledeb. and Picea obovate Ledeb. in Taimyr // Contemporary Problems Ecology. 2023. V. 16. № 5. P. 612–619. https://doi.org/10.1134/S1995425523050098Санников С.Н., Шавнин С.А., Санникова Н.С., Петрова И.В. Эколого-генетические принципы выделения и классификации лесных генетических резерватов // Экология. 2015. № 1. С. 3–8. https://doi.org/10.7868/S0367059715010151Куминова А.В., Зверева Г.А., Маскаев Ю.М. и др. Растительный покров Хакасии. Новосибирск, 1976. 423 с.Седельникова Т.С., Пименов А.В. Числа хромосом форм Larix sibirica (Pinaceae) в Ширинской степи Республики Хакасия // Бот. журн. 2017. Т. 102. № 5. С. 693–697. https://doi.org/10.1134/S0006813617050118Седельникова Т.С., Аверьянов А.С., Пименов А.В. Особенности пыльцы внутривидовых форм лиственницы сибирской в контрастных экотопах Южной Сибири // Лесоведение. 2021. № 3. С. 265–277. https://doi.org/10.31857/S0024114821030104Аверьянов А.С., Барченков А.П., Пименов А.В., Седельникова Т.С. Морфологические признаки шишек лиственницы сибирской на юге Сибири // Сиб. лесной журн. 2024. № 1. С. 13–20. https://doi.org/10.15372/SJFS20240102Орешкова Н.В., Бондар Е.И., Путинцева Ю.А. и др. Разработка ядерных микросателлитных маркеров с длинными (трех-, четырех-, пяти- и шестинуклеотидными) мотивами для трех видов лиственницы на основе полногеномного de novo секвенирования лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) // Генетика. 2019. Т. 55. № 4. С. 418–425. https://doi.org/10.1134/S001667581904009XIsoda K., Watanabe A. Isolation and characterization of microsatellite loci from Larix kaempferi // Mol. Ecol. Notes. 2006. V. 6. № 3. P. 664–666. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2006.01291.xDoyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue // Focus. 1990. V. 12. № 1. P. 13–15.Peakall R.O.D., Smouse P.E. GENALEX 6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research // Mol. Ecol. Notes. 2006. V. 6. № 1. P. 288–295. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2005.01155.xVan Oosterhout C., Hutchinson W.F., Wills D.P.M., Shipley P. MICRO-CHECKER: Software for identifying and correcting genotyping errors in microsatellite data // Mol. Ecol. Notes. 2004. V. 4. № 3. P. 535–538. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2004.00684.xNei M. Genetic distance between populations // Am. Naturalist. 1972. V. 106. P. 283–291. https://doi.org/10.1086/282771Letunic I., Bork P. Interactive Tree Of Life (iTOL): An online tool for phylogenetic tree display and annotation // Bioinformatics. 2007. V. 23. № 1. P. 127–128. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btl529Орешкова Н.В., Белоконь М.М. Оценка генетической изменчивости лиственницы сибирской с использованием микросателлитного анализа // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. 2012. № 1 (84). С. 118–122.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. https://doi.org/10.7868/S0016675812120090Chertov N., Vasilyeva Yu., Zhulanov A. et al. Genetic structure and geographical differentiation of Larix sibirica Ledeb. in the Urals // Forest. 2021. V. 12. № 1401. https://doi.org/10.3390/f12101401Wright S. The interpretation of population structure by F-statistics with special regard to systems of mating // Evolution. 1965. V. 19. № 3. P. 395–420. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.1965.tb01731.xMantel N. The detection of disease clustering and a generalized regression approach // Cancer Research. 1967. V. 27. № 2. P. 209–220.