В данном исследовании, выполненном российскими учеными на базе лаборатории молекулярной экологии растений ИЭРиЖ УрО РАН совместно с коллегами из УрФУ и СФУ, (Semerikov V.L.,Semerikova S.A., Khrunyk Y.Y., PutintsevaY.A. Sequence Captureof Mitochondrial Genomewith PCR-Generated Baits Provides New Insightsinto the Biogeography of the Genus Abies Mill. Plants, 2022, 11, 762 (импакт-фактор журнала 3.9) впервые получено статистически хорошо поддержанное филогенетическое дерево рода Abies на основе митохондриальной ДНК.
Митогеном хвойных растений, наследуемый по материнской линии и передающийся с семенами, имеет по этой причине пониженную подвижность при смене поколений, что способствует сохранению в географической структуре изменчивости информации об истории видов. Однако низкая изменчивость митохондриальной ДНК растений часто требует секвенирования существенной части митогенома для получения достаточного объема данных, что все еще довольно затратно, несмотря на высокую производительность современных технологий. В данной работе применялись методы обогащения геномных библиотек митохондриальной фракцией и NGS-секвенирования. Для обогащения использовалась гибридизация одноцепочечных фрагментов геномной ДНК исследуемых видов и «байтов»: ПЦР – амплифицированных фрагментов митогенома пихты сибирской. Это позволило многократно увеличить в библиотеках долю митохондриальной ДНК и, таким образом, увеличить эффективность её секвенирования с помощью прибора ILLUMINA.
Полученные результаты обосновывают новый взгляд на эволюцию данной группы и историю бореальной растительности Северного Полушария. Они подтверждают существование одного события первичной колонизации пихтами Евразии из Северной Америки, происходившей путем распространения семян, и несколько последующих миграций, происходивших путем распространения пыльцы и сопровождавшихся интрогрессивной гибридизацией и гибридным захватом мтДНК аборигенных видов.
Еще одним результатом работы стала отработка метода для выявления полиморфизма мтДНК внутри и среди близкородственных видов хвойных. Примененный подход перспективен для филогенетических и популяционных исследований различных групп растений на основе мтДНК.
Работа была выполнена в рамках проекта РФФИ. Она является продолжением исследований филогеографии, изменчивости, филогении и биогеографии видов Abies, начатых в 2006 году. В работе использованы в основном отечественные реагенты, обычные расходные материалы и оборудование, которое можно найти в большинстве молекулярно-биологических лабораторий. В дальнейшем, возможно, мы будем использовать данный подход для исследования филогеографии пихты сибирской и других хвойных – ели, кедра, лиственницы.
