ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МАРКЕРОВ ДНК-ШТРИХКОДИРОВАНИЯ ФЛОРЫ СОСУДИСТЫХ РАСТЕНИЙ АКМОЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ И КАЗАХСТАНСКОГО АЛТАЯ

Abstract

В условиях усиливающихся антропогенных стрессов и глобальных изменений окружающей среды, проблема изучения, сохранения и рационального использования биоразнообразия остается актуальной. Среди важных аспектов для решения проблем сохранения биоразнообразия выделяется определение наименования, видовой и внутривидовой систематики живых организмов, которые являются основополагающими для биологических исследований. Одним из методов изучения биоразнообразия и генетической идентификации является ДНК-штрихкодирование. В последнее время этот метод рассматривается как один из наиболее полезных и объективных «инструментов» идентификации видов на основе разнообразия последовательностей маркерных генов ядерного и хлоропластного геномов.

В данном исследовании мы применили метод ДНК-баркодирование для анализа флоры сосудистых растений Акмолинской области и Казахстанского Алтая, используя маркеры matK, rbcL, ITS1 и ITS2. Значительное количество исследований отмечает высокую эффективность использования в качестве маркеров большие субъединицы RuBisCo (rbcL) в сочетании с интронной матуразой (matK), а также маркеры ядерного генома – рибосомальные внутренние транскрибируемые спейсеры ITS. Это наиболее подробно охарактеризованные и быстро эволюционизирующие гены, разрешающая способность которых достаточно высока при совместном использовании.

Объектом исследования была ДНК-коллекция следующих семейств растений: Ranunculaceae, Amaryllidaceae, Amaranthaceae, Betulaceae, Poaceae, Brassicaceae, Asteraceae, Asparagaceae, Lamiaceae, Paeoniaceae, Crassulaceae, Polygonaceae, Caryophyllaceae, Fabaceae и др. Геномную ДНК экстрагировали из живых растений и гербарных образцов с применением модифицированного кислого экстракционного CTAB с обработкой РНКазой А.

Результаты исследования включают оценку эффективности маркеров для ДНК-штрихкодирования растений по их уровню амплификации и способности различать виды. Ранжирование по этим признакам показывает, что амплификация с праймерами rbcL и ITS проходила примерно у 90-95% образцов ДНК, в то время как амплификация matK была затруднительна (56–90%). По способности к дифференицации наиболее эффективным оказалось использование ITS маркеров: во всех случаях консенсусные маркерные последовательности видов на 98–100% совпали с последовательностями NCBI. По остальным маркерам показатели идентичности были ниже у matK (45–80%) и rbcL (17–92%).

Полученные генетические данные были загружены в базу данных GenBank в открытом доступе обеспечивая широкое применение в области экологии, биоразнообразия и генетики.