CC BY
41
ГЕНЕТИКА, ЦИТОЛОГИЯ И РЕПРОДУКТИВНАЯ БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
УДК 576.316.7
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КАРИОТИПОВ ЮЖНО-УРАЛЬСКИХ ВИДОВ РОДА ОСТРОЛОДОЧНИК (OXYTROPIS DC.)
Л. Р. Арсланова, Н. А. Калашник
Ботанический сад-институт Уфимского научного центра РАН 450080, г. Уфа, ул. Менделеева,195, корп.3 e-mail: [email protected]
Проведено кариологическое исследование структуры хромосомных наборов 7 видов рода Oxytropis DC. из 17 природных популяций Южного Урала. У исследованных объектов по структуре наборов хромосом и особенностям их морфологии выявлены межвидовые и внутривидовые как сходства, так и различия. Полученные результаты представляют интерес для дальнейшего обсуждения вопросов, связанных с таксономией и эволюцией данного рода.
Ключевые слова: Oxytropis DC., число хромосом, структура кариотипа, Южный Урал.
COMPARATIVE ANALIS OF KARYOTYPES OF THE SOUTH-URAL OXYTROPIS DS. SPECIES
L. R. Arslanova, N. A. Kalashnik
A karyological study of a chromosome sets structures of seven of the seventeen species of the Oxytropis DC. from natural populations of the South Ural was conducted. There were revealed both interspecific and intraspecific similarities and
differences on the chromosome sets structures and the feature of their morphology between the examined species. These results are of interest for further discussion of issues related to taxonomy and evolution of the genus Oxytropis DC.
Key words: Oxytropis DC., number of chromosomes, structure of a karyotype, South Ural.
Кариологические исследования уральских видов рода Oxytropis DC. немногочисленны. В литературных источниках приводятся, как правило, только числа хромосом (Васильченко, 1987; Лавренко и др., 1990; Филиппов и др., 1998). Нами начаты более детальные кариологические исследования южно-уральских видов рода Oxytropis DC., в результате которых определены не только числа хромосом, но и их морфометрические параметры и морфологические типы, проведен сравнительный анализ по морфометрическим показателям хромосом с использованием критерия Фишера (Арсланова, Калашник, 2009; Арсланова, 2010). В настоящей работе представлены результаты сравнительного изучения структуры хромосомных наборов и морфологических особенностей хромосом 7 южноуральских видов рода Oxytropis DC.: О. uralensis, О. ambigua, О. spicata, O. gmelinii, O. sordida, O. approximata, O. hippolyti из 17 местообитаний.
Материал и методика
В качестве материала для изучения метафазных хромосом использовали меристематическую ткань корешков проростков (Паушева, 1980). Материал изучали в масляной иммерсии, используя микроскоп БИМАМ-Р13 (объектив х100, окуляр х7, фотонасадка х1,6). Для определения числа хромосом, их типов (Гриф, Агапова, 1986) и морфометрических показателей анализировали не менее 20-25 метафазных пластинок из каждой популяции. Для составления систематизированных кариотипов исследуемых видов использовались микрофотографии одного разрешения. Хромосомы метафазных пластинок разбивались на пары и составлялись в наборы по мере уменьшения их длины.
Результаты и их обсуждение
В результате кариологических исследований выявлено, что у изученных видов рода Oxytropis DC. наблюдаются следующие соматические числа хромосом: O. uralensis - 2n = 16, O. ambigua - 2n = 32, O. spicata -2n = 16 (популяция горы Маяк-тау), 2n = 32 (популяция горы Канонникова), O. sordida - 2n = 48, O. gmelinii - 2n = 48, O. approximatа - 2n = 48, O. hippolyti - 2n = 48. Все исследованные виды характеризуются метацентрическим типом хромосом (Ic>40%), кроме того, у некоторых видов в отдельных популяциях обнаружен субметацентрический тип хромосом (30<Ic<40%).
Сравнение изученных популяций по структуре хромосомных наборов позволило выявить некоторые сходства и различия между ними (рис. 1). Так, хромосомные наборы O. uralensis популяций горы Бузхан-гай и оз. Аушкуль в общем сходны, но между ними есть некоторые отличия по длине и форме 2-й, 5-й и 7-й пар хромосом.
Хромосомные наборы O. ambigua популяций гор Тра-тау и Туй-тюбе имеют сходства, в то время как хромосомный набор популяции горы Му-кагир отличается от вышеуказанных популяций по форме хромосом. Так, если условно выделить «палочковидную» и «бабочковидную» формы хромосом, встречающиеся у представителей рода Oxytropis DC., то можно сказать, что в популяциях гор Тра-тау и Туй-тюбе в основном встречается «бабочковидная» форма хромосом, а в популяции горы Мукагир - «палочковидная».
2 мкм 2 мкм
•1 лт 9$ м
2 мкм 2 мкм 2 мкм
ая**••«• «i i«ни ин и*.
в г д
Рис. 1. Хромосомные наборы из различных популяций: O. uralensis: а - гора Бузхангай; б - озеро Аушкуль и O. ambigua: в - гора Тра-тау; г - гора Мукагир, д - гора Туй-тубе
Хромосомные наборы O. spicata популяций гор Маяк-тау и Ка-нонникова отличаются не только по структуре, но и по числу хромосом (рис. 2). Так, сравнение данных популяций по структуре хромосомных наборов позволяет предположить, что остролодочники популяции горы Канонникова являются аллополиплоидной формой, вероятно, образовавшейся в результате гибридизации O. spicata и еще какого-то вида рода
2 мкм
2 мкм
•III ил II ■« а* •« а*
«••в II II Ii II I« ••
ai н il ••
Рис. 2. Хромосомные наборы О. БртМа из различных популяций: а - гора Маяк-тау; б - гора Канонникова
Oxytropis DC. Таким образом, представители данной популяции могут быть определены как подвид или даже самостоятельный вид.
Хромосомные наборы O. sordida, O. approximata и O. hippolyti всех исследованных популяций имеют как сходства, так и некоторые отличия по длине и форме хромосом (рис. 3).
V« ШШ ш% ШШ
II II «я
ШШ ШШ II ШШ
2 мкм 2 мкм
б
а
ИМ •« M ifl и u II II и ми
в г д
Рис. 3. Хромосомные наборы из различных популяций: а -O. sordida, хр. Машак; б - O. approximata с. Старомуйнако-во; в - O. hippolyti оз. Аслы-куль; г - дер. Канлы-Туркеево; д - с. Усмановский
Так, характерной особенностью хромосомного набора O. sordida является то, что он состоит в основном из хромосом «палочковидной» формы, в то время как О. approximata - из хромосом «бабочковидной» формы.
В хромосомных наборах О. Ырро1уй наибольшие отличия выявлены между популяцией с. Усмановский и популяциями оз. Аслы-куль и дер. Канлы-Туркеево, так как в первой популяции хромосомы более мелкие. Однако о форме хромосом. Так, хромосомный набор оз. Аслы-куль состоит в основном из хромосом «бабочковидной» формы, а дер. Канлы-Туркеево и с. Усмановский - «палочковидной». Хромосомные наборы О. gmelinii всех исследованных популяций несколько отличаются как по длине, так и по форме хромосом (рис. 4).
2 мкм 2 мкм 2 мкм
б в
2мкм 2 мкм
а
шш
шш шш 19 и шш шш •• •! тттттт ** и ц ц м
ШЛ тш ШШ •• •• II II I*
г д
Рис. 4. Хромосомные наборы О. gmelinii из различных популяций: а - гора Маяк-тау; б - гора Аян; в - хр. Сияли-кыр; г - оз. Суртанды; д - Бахтигареево
Так, в популяциях хр. Сияли-кыр и оз. Суртанды наблюдаются хромосомы как «палочковидной», так и «бабочковидной» формы, в популяциях гор Маяк-тау и Аян - в основном «бабочковидной». Наибольшие отличия по структуре хромосомного набора имеет популяция дер. Бахти-гареево, в которой главным образом встречаются хромосомы «палочковидной» формы.
Выводы
В результате сравнительного изучения структуры хромосомных наборов и морфологических особенностей хромосом 7 южно-уральских видов рода Oxytropis DC. из 17 местообитаний выявлены и сходства и различия как между отдельными вида, так и между популяциями внутри видов, что позволяет судить о степени родства и дифференциации этих видов. Так, виды O. sordida, O. gmelinii, O. approximata и O. hippolyti имеют не только одинаковое число хромосом, но и большие сходства по их морфологии и структуре наборов, что позволяет отнести их к группе «близкородственных». Виды O. uralensis, O. ambigua и O. spicata, напротив, отличаются по структуре хромосомных наборов, как между собой, так и от группы вышеуказанных «близкородственных» видов. Наиболее ярким примером внутривидовой дифференциации среди них является O. spicata, между популяциями которого наблюдаются отличия как по числу хромосом, так и по их структуре, что позволяет рассматривать данные популяции как самостоятельные виды. Полученные нами результаты по кариологическому изучению южно-уральских видов рода Oxytropis DC., безусловно, представляют интерес для дальнейшего обсуждения вопросов, связанных с их таксономией и эволюцией.
Список литературы
Арсланова Л. Р., Калашник Н. А. Кариологическая характеристика популяций южно-уральских видов рода Oxytropis DC. // Ботанические исследования на Урале : материалы регион. с междунар. участием конф., посвящ. памяти П. Л. Горчаковского. Пермь : Просвещение, 2009. С. 13-16.
Арсланова Л. Р. Кариологическое изучение южно-уральских видов рода Остролодочник (Oxytropis DC.) // Перспективы развития и проблемы современной ботаники : материалы II Всерос. молодеж. науч.-практ. конф. Новосибирск : Сибирское университетское изд-во, 2010. С. 122-124.
Васильченко И. Т. Род Остролодочник - Oxytropis DC. // Флора европейской части СССР. Л. : Изд-во Просвещение, 1987. Т. 6. С. 169.
Гриф В. Г., Агапова Н. Д. К методике описания кариотипов растений // Бот. журн., 1986. Т. 71, № 4. С. 550-553.
Лавренко А. Н., Сердитое Н. П., Улле З.Г. Числа хромосом некоторых видов цветковых растений Урала (Коми АССР) // Бот. журн. 1990. Т. 75, № 11. С. 1622-1624.
Паушева З. П. Практикум по цитологии растений. М.: Колос, 1980. 304 с.
Филиппов Е. Г., Куликов П. В., Князев М. С. Числа хромосом видов рода Oxytropis (Fabaceae) на Урале // Бот. журн. 1998. Т. 83, № 6. С.138-139.
