Кариосистематическое и молекулярно-филогенетическое исследование дикорастущих представителей рода Avena L. тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.05, кандидат биологических наук Тюпа, Наталья Борисовна

• Тюпа, Наталья Борисовна
• кандидат биологических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Тюпа, Наталья Борисовна

Список сокращений

Введение

Глава I. Обзор литературы

1. Систематика рода Avena L.

1.1 История изучения представителей рода A vena

1.2. История изучения систематики рода Avena

1.3. Описание морфологии видов Avena 22 • 2. Кариология рода Avena

2.1. История кариологических исследований видов рода Avena. Геномный состав 34 кариотипов Avena

2.2. Описание морфологии хромосом и кариотипов видов представителей рода

Avena L.

2.3. Дифференциальное окрашивание хромосом Avena

3. Молекулярно-филогенетические исследования рода Avena

3.1. RFLP-анализ межвидовых отношений в роде Avena

3.2. Амплификация мини-, микросателлитов, RAPD- и AFLP как инструмент для анализа межвидовых отношений в роде Avena

3.3. Геносистематика Avena: сравнительный анализ нуклеотидных 57 последовательностей генов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Кариосистематическое и молекулярно-филогенетическое исследование дикорастущих представителей рода Avena L.»

Актуальность темы. Avena L. (Овес) - род однолетних и многолетних злаков трибы Aveneae. В странах древнего Средиземноморья распространено около 25-28 видов овса, из которых встречаются на территории бывшего СССР 12 (A. sterilis L., A. ludoviciana Dur., A. byzantina C.Koch, A. fatua L., A. sativa L., A. barbata Pott ex Link, A. strigosa Schreb., A. wiestii Steud., A. clauda Dur., A. pilosa M.В., A. ventricosa Balan., A. bruhnsiana Grun.) (Лоскутов, 2003) или 16 видов (кроме вышеперечисленных, H.H. Цвелев (1976) признает видовой статус за A. aemulans Nevski, A. volgensis (Vav.) Nevski, A. chinensis (Fisch, ex Roem. et Schult.) Metzg. и A. nuda L.). Вопросы происхождения и родства многих видов и эколого-географических форм Avena, их таксономическое положение и таксономический статус -предмет дискуссий, в ходе которых существенными аргументами являются результаты кариологических и молекулярно-генетических исследований (обзоры: Leggett, 1992с; Лоскутов, 2003).

Развитие методов молекулярной цитогенетики и геносистематики (молекулярной филогении) в конце XX века открыло принципиально новые возможности для сравнительного анализа геномов и кариотипов животных и растений. Эти подходы стали продуктивным инструментом современной биосистематики, направленной на изучение степени сходства и дивергенции исследуемых таксонов и определение наиболее вероятных путей их возникновеиия в эволюции. Применялись они и при исследовании таксономии и видообразования в роде Avena (Fominaya et al., 1988a,b; Leggett, Markhand, 1995; Li et al., 2000; Перчук и соавт., 2002; Drossou et al., 2004). Тем не менее, надо констатировать, что из всех родов злаков, представители которых являются экономически важными биологическими ресурсами (таких, как Triticum, Secale, Oryza, Zea, Hordeum), род Avena наименее изучен с молекулярно-цитогенетической и молекулярно-филогенетической точек зрения. Достаточно сказать, что, до начала наших исследований, данных о Q(DAPI)- и СМА-исчерченности хромосом Avena не было, а в базах данных нуклеотидных последовательностей можно было найти лишь последовательности ITS A. longiglumis (Chatterton et al., 1992) и A. sativa (Grebenstein et al., 1998), до сих пор только у двух видов Avena {A. fatua и A. sativa) секвенирован ген rbcL (Duvall et al., 1993; Salamin et al., 2004), только у двух видов (A. pilosa и A. sativa) частично секвенирован ген trriL (Gielly, Taberlet, 1994; James, Schmidt, 2004; Catalan et al., 2004), только y A. sativa секвенирован ген matK (Hilu et al., 1999). Эти разрозненные данные не давали информации о генетической (филогенетической) близости большинства видов рода Avena.

Кариосистематическое (с привлечением методов дифференциального окрашивания хромосом) и молекулярно-филогенетическое исследование дикорастущих представителей рода Avena L. представлялось нам актуальной темой исследований так как , это один из таксонов, некоторые представители которого имеют практическое значение как зерновые культуры, а другие как сорные травы, таким образом исследование дикорастущих «родственников» Averia актуально для селекционеров-практиков (Лоскутов, 2003). Изучение филогенетических взаимоотношений дикорастущих и культурных видов овса, может иметь значение для селекции, так как дикорастущие виды являются донорами хозяйственно-ценных признаков.

Важное обстоятельство, оказавшее влияние на выбор объекта настоящего исследования - доступность для кариологического и молекулярно-филогенетического исследования всех или почти всех видов этого рода, имеющего самое разнообразное географическое распространение, благодаря наличию богатой коллекции Всероссийского института растениеводства им. Н.И. Вавилова РАСХН, начало которой положили

A.И. Мальцев и Н.И. Вавилов (Мальцев, 1930; Вавилов, 1965; Лоскутов, Мережко, 1997).

Цель и задачи работы. Цель нашего исследования сравнительно-кариологическое (с использованием нуклеотид-специфичных флуорохромов) и молекулярно-филогенетическое исследование видов рода Avena. В задачи исследования входило:

1. Изучить дифференциальную исчерченность хромосомных наборов диплоидных видов рода Avena, выявляемую с помощью нуклеотид-специфичных флуорохромов хромомицин A3 (СМА) и DAPI, и определить степень сходства кариотипов исследуемых видов по рисункам Q(DAPI)- и СМА-исчерченности хромосом.

2. Провести сравнительное исследование межвидовой дивергенции дикорастущих и культивируемых видов в роде Avena путем секвенирования и сравнительного анализа внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1 и ITS2 и генов 5.8S рРНК.

3. Определить геномный состав кариотипов недавно открытых видов A. agadiriana

B.R.Baum et Fedak и A. insularis Ladiz., a также геномный состав кариотипа и родство с остальными видами рода Avena единственного среди овсов многолетнего перекрестноопыляемого вида A. macrostachya Balansa ex Coss. et Dur., многими своими чертами напоминающего Helictotrichon.

4. Изучить частоты транзиций и трансверсий и определить пути изменений последовательностей ITS1 и ITS2 и генов 5.8S рРНК в ходе дивергенции геномов Avena типа А (подтипы Ad, Ас, Ар, As, Al) и типа С (подтипы Ср и Cv).

5. Картировать иуклеотидные замены, инсерции и делеции относительно элементов вторичной структуры 5.8S рРНК и спейсерных районов пре-рРНК, с целью идентификации и изучения природы эволюционно-лабильных и эволюционно-стабильных участков в пре-рРНК и молекуле 5.8S рРНК, а также выявления случаев возможных синапоморфий и гомоплазий.

6. Определить с помощью методов геносистематики филогенетические связи между исследуемыми видами Avena и место рода Avena в трибе Aveneae и подсемействе Pooideae.

Дифференциальное окрашивание нуклеотид-специфичными флуорохромами было . выбрано нами как инструмент для сравнительного кариологического исследования хромосом Avena так как этот метод позволяет не только выявлять рисунок гетерохроматиновых районов хромосом, но и дает информацию о их нуклеотидном составе (Schweizer, 1981). Выбор участка для секвенирования определялся тем, что исследуемый район включает как эволюциопно лабильные последовательности ITS1 и ITS2, так и эволюционно консервативный ген 5.8S рРНК и потому информативен в геносистематических исследованиях как на межвидовом уровне, так и при анализе взаимоотношений таксонов на уровне родов, семейств и таксономических единиц более высокого порядка. Именно этот район рекомендован в качестве одной из основных "мишеней" для сравнительного исследования всех видов растений по программе "ДНК-штихкодирование флоры" (Kress et at., 2005).

Научная новизна. Впервые с помощью нуклеотид-специфичных флуорохромов хромомицина Аз и DAPI проведено сравнительное исследование дифференциальной исчерченности хромосом диплоидных видов Avena longiglumis (геном Al), A. prostraía (Ар), A. strigosa (As), A. wiestii (As), A. hirtula (As), A. atlantica (As), A. damascena (Ad) и A. pilosa (Cp) и показана гетерогенность гетерохроматиновых районов хромосом Avena L. по нуклеотидному составу. На основании сравнения рисунка и композиции гетерохроматиновых районов, исследуемые виды могут быть систематизированы следующим образом: (((((A. strigosa, A. wiestii, A. hirtula, A. atlantica) A. prostrata) A. longiglumis) A. damascena) A. pilosa).

Впервые амплифицированы и секвенированы районы внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1 и ITS2 и гены 5.8S рРНК 25 видов рода Avena и с помощью методов геносистематики изучены филогенетические связи между всеми видами Avena.

Впервые исследована частота транзиций и трансверсий и путей изменения последовательностей ITS1 и ITS2 и генов 5.8S рРНК в разных филогенетических ветвях рода Avena.

Впервые показано, что все виды Avena имеют идентичные последовательности 5.8S рРНК, в которых идентифицированы эволюциционно консервативные и относительно вариабельные районы; впервые показано, что в эволюционно консервативных районах молекулы 5.8S рРНК всех Pooideae сохранились предковые для злаков последовательности, сохранившиеся кроме Pooideae у Bambusoideae и Ehrhartoideae, в то время как все виды арундиноидных триб, то есть, все Panicoideae, Aristidoideae, Centothecoideae, Chloridoideae, Arundinoideae (включая Molinia) и Daníhonioideae, несут здесь две синапоморфные замены.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Шестой и Седьмой Санкт-Петербургских Ассамблеях молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 2001, 2002), 6-ой и 7-ой Пущинских школах-конференциях молодых ученых "Биология - наука 21-го века" (Пущино, 2002, 2003), 14-ом Всероссийском совещании "Структура и функции клеточного ядра" (Санкт-Петербург, 2002), XI съезде Русского ботанического общества. (Новосибирск - Барнаул, 2003), па совместном заседании ВБО секции кариологии и кариосистематики и молекулярной систематики БИН РАН и секции Культурные растения ВИР (Санкт-Петербург, 2003), на семинарах лаборатории Биосистематики и цитологии БИН РАН (2003, 2005), VIII Молодежной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 2004), III съезде ВОГиС (Москва, 2004), XVII International Botanical Congress (Вена, 2005), V Международном совещании по кариологии, кариосистематике и молекулярной филогении (Санкт-Петербург, 2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ.

Заключение диссертации по теме «Ботаника», Тюпа, Наталья Борисовна

Выводы:

1. С помощью нуклеотид-специфичных флуорохромов хромомицина Аз и DAPI проведено сравнительное исследование дифференциальной исчерченности хромосом диплоидных видов Avena longiglumís (геном Al), A. prostrata (Ар), A. strigosa (As), A. wiestii (As), A. hirtula (As), A. atlantica (As), A. damascena (Ad) и A. pilosa (Cp). Показана гетерогенность гетерохроматиновых районов хромосом Avena по нуклеотидному составу. На основании сравнения рисунка и композиции гетерохроматиновых районов, исследуемые виды могут быть систематизированы следующим образом: (((((A. sírigosa,

A. wiestii, A. hirtula, A. atlantica) A. prostratá) A. longiglumis) A. damascena) A. pilosa).

2. Секвеиированы районы внутренних транскрибируемых спейсеров ITS1 и ITS2 и гены 5.8S рРНК ядерного генома 25 видов рода Avena. Показано, что род Avena монофилетичен и на основании сравнения ITS может быть разделен на две филогенетические ветви - диплоидные виды с геномами типа С и все диплоидные и полиплоидные виды, в составе кариотипов которых есть геномы типа А.

3. Виды Avena с геномом типа С (A. veníricosa, A. pilosa и A. clauda - секция Ventricosa Baum) имеют уровень межгеномной flHBepreimHH-(/?-distance) 2.0% (lim 0.5

2.8%); уровень дивергенции видов Avena с геномом типа А низкий (средняя ^-distance

0.96%, lim 0.00-1.62%) и вопрос о таксономическом статусе некоторых из них требует обсуждения.

4. Показано, что все виды Avena имеют идентичные последовательности 5.8S рРНК, в которых идентифицированы эволюциционно-консервативные и относительно вариабельные районы; показано, что в эволюционно консервативных районах молекулы 5.8S рРНК всех Pooideae сохранились предковые для злаков последовательности, сохранившиеся кроме Pooideae у Bambusoideae и Ehrhartoideae, в то время как все виды арундиноидных триб (все Panicoideae, Aristidoideae, Ceníothecoideae, Chloridoideae, i Arundinoideae (включая Molinia) и Danthonioideae) несут здесь две синапоморфные мутации.

5. Показано, что частота транзиций и трансверсий в ITS1 и ITS2 различна. Выявлены эволюционно консервативные участки ITS2, сохраняющиеся у покрытосеменных по крайней мере со времени дивергенции однодольных и двудольных.

6. Вид A. macrostachya входит в состав рода Avena L. и имеет в своем кариотипе геном, близкий к геному С. По крайней мере один из субгеномов тетраплоидных видов A. insularis и A. agadiriana относится к типу геномов А.

7. Предложена гипотеза о путях эволюции кариотипов Avena на ранних этапах дивергенции видов этого рода.

Заключение.

Кариологический анализ видов Avena L. - один из основных (наряду с гибридологическим) инструментов анализа геномного состава и филогенетических отношений видов этого рода. Это проявляется при рутинном окрашивании хромосом и особенно, при дифференциальном окрашивании по С-методу. Исследования видов Avena с помощью С-окрашивания хромосом проводились и проводятся (Шелухина и др., 2005). Однако кариосистематических исследований хромосом Avena с помощью флуорохромирования хромосом до сих пор не проводилось. Между тем, практически важно, что существуют флуорохромы, которые специфически связываются с АТ-обогащенными последовательностями ДНК (DAPI, "Hoechst 33258"), с GC-обогащенными последовательностями (оливомицин, хромомицин A3 (СМА)), и флуорохромы, связывание которых с ДНК не зависит от нуклеотидного состава (иодид пропидия (PI)), бромид этидия (EtBr), акридиновый оранжевый (АО), акрихин-иприт (Гэйл и др., 1975; Schweizer, 1981; Зеленин и др., 1987). В качестве контрастирующих агентов при флуорохромировании используются нефлуоресцирующие агенты, специфически связывающиеся с АТ-(дистамицин A (DA)) и GC-богатой ДНК (актиномицин Д (AMD) (Гэйл и др., 1975; Schweizer, 1981; Зеленин и др., 1987).

Смысл и значение дифференциального окрашивания хромосом флуорохромами состоит в том, что после его проведения районы хромосом, различающиеся по нуклеотидному составу или по состоянию двойной спирали ДНК, флуоресцируют ярко или тускло (Schweizer, 1981; Зеленин и др., 1987). В результате, метод дифференциального окрашивания хромосом флуорохромами, как показала практика, может быть полезен в двух отношениях:

1) у многих видов цветковых растений он позволяет идентифицировать все хромосомы набора и выделить в составе всех или некоторых хросомом отдельные хромосомные районы, что повышает разрешение сравнительного кариологического анализа (см., напр.: Раскина и др., 1992; Пунина, Гриф, 1998; Пунина и др., 2000, 2001, 2005; Ким и др., 2002; Cremonini et al., 2002; Мякошина и др., 2004).

2) сравнительное исследование рисуноков окрашивания хромосом AT- и GC-специфичными флуорохромами позволяет делать вывод о молекулярной организации хромосомных районов (Schweizer, 1981).

Для сравнительного исследования кариотипов Avena метод до сих пор не применялся.

Второе современное направление геномного анализа, которое имеет большое значение для биосистематики, основано на методах амплификации и секвенирования нуклеиновых кислот. Это направление широко применяется в биосистематических исследованиях за рубежом, однако почти не развито в России. Из всех родов растений, представители которых являются экономически важными биологическими ресурсами, род Avena единственный, который не изучен с молекулярно-филогенетической точки зрения с привлечением наиболее информативной при внутривидовых сравнениях последовательностей ITS1 и ITS2. Между тем, филогенетические взаимоотношения между видами рода с привлечением методов геносистематики остаются неисследованными.

Глава II. Материалы и методы 1. Материалы

Для проведения исследования были взяты образцы семян представителей рода Avena (Овес) из коллекции Всероссийского института растениеводства им. Н.И.Вавилова РАСХН (таб. 3).

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Тюпа, Наталья Борисовна, 2006 год

1. Абрамова Л.И., Ковалева С.Н. Метод дифференциального окрашивания в применении к хромосомам овса и ячменя // Тр. по прикл. бот., ген. и. сел.- J1., 1983. Т. 74. С. 3-6.

2. Авдулов Н.П. Карио-систематическое исследование семейства злаков. JL, 1931. 428 с.

3. Алешин В.В. Синапоморфные признаки в РНК малой субъединицы рибосом беспозвоночных. Автореф. дисс. док. биол. наук. М., 2005. 48 с.

4. Антонов A.C. Основы геносистематики высших растений // М: МАИК Наука/ Интерпериодика. 2000.135 с.

5. Антонов A.C. Геносистематика: от Э. Чаргаффа и А.Н. Белозерского до наших дней // Молекулярная биология. 2005. Т. 39. №4. С. 581-589.

6. Бадаева Е.Д. Молекулярно-цитогенетическое исследование внутривидового хромосомного полиморфизма Aegilops crassa II Генетика. 1997. Т. 33(5). С. 635-643.

7. Бадаева Е.Д. Оценка филогенетических отношений между пятью полиплоидами Aegilops L. содержащим U-геном с помощью хромосомного анализа // Генетика. 2002. Т. 38(6). С. 799-811.

8. Бадаева Е.Д., Чикида H.H., Филатенко A.A., Зеленин A.B. Сравнительный анализ хромосом М геномов Aegilops comosa и Aegilops heldreichii методами С-дифференциального окрашивания и гибридизации in situ II Генетика. 1999. Т. 35(6). С. 791-799.

9. Боброва В.К., Горемыкин В.В., Троицкий A.B., Вальехо-Роман K.M., Антонов A.C. Молекулярно-биологические исследования происхождения покрытосеменных растений // Журнал общей биологии. 1995. Т. 56. № 6. С. 645 660.

10. Вавилов Н.И. Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям. М., 1919. С. 180-184.

11. Вавилов Н.И. Избранные труды. 1965. Т. 5. 520 с.

12. Ванюшин Б.Ф. Энзиматическое метилирование ДНК эпигенетический контроль за генетическими функциями клетки // Биохимия. 2005. Т. 70. № 5. С. 598-611.

13. Вишнякова Х.С., Бадаева Е.Д., Зеленин A.B. Analysis of intraspecific polymorphism in C-banding patterns of Aegilops umbellulata L. chromosomes // Генетика. 1997. Т. 33(5). С. 623-627.

14. Гейл Э.Ф., Кандлифф Э., Рейнолдс П. и др. Молекулярные основы действия антибиотиков. М.: Мир, 1975.500 с.

15. Дегтярев В.В., Ефимов A.M., Родионов A.B. Исследование полиморфизма геномов Polygonalum odoralum и Р. mullißorum с помощью RAPD-анализа // Тезисы XI Междунар. совещания по филогении растений. М. 2003. С.41-42.

16. Жегалов С.И. Скрещивание пленчатых овсов с голыми // Науч. агр. журн. 1924. Т. 1. Вып.2. 130с.

17. Лоскутов И.Г. Видовое разнообразие и селекционный потенциал рода Avena L. Автореф. уч. степени док. биол. наук. СПб. 2003. 38 с.

18. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. // Молекулярное Клонирование.1984, Москва: Мир, 479 с. Мордвипкииа А.И. Овес // Хлебные злаки.Часть II. Л., 1936. С. 333-447. Мусаев С.Г., Исаев Я. М. Овёс Брунса эндемичный вид флоры Азербайджана // Докл. АН

19. Невский С.А. Труды Среднеаз. ун-та. 1934. Сер.8. Т. 17. С. 4-6.

20. Ней М., Кумар С. Молекулярная эволюция и филогенетика. Киев: КВ1Ц. 2004. 405 с.

21. Николаева А.Г. Применение цитологического метода при решении некоторых вопросов генетики // Тр. III Всерос. съезда по сел. и сем-ву. Саратов. 1920. Вып. 1. С. 39.

22. Николаева А.Г. Цитологический метод в селекции и генетике // Научные известия. М. 1922. Сб. 4. С. 183-188.

23. Перчук И.Н., Лоскутов И.Г., Окуно К. Изучение видового разнообразия овса с использованием RAPD-анализа // Аграрная Россия. 2002. № 3. С. 41-44.

24. Пунина Е.О., Гриф В.Г. Идентификация хромосом кариотипа при помощи нуклеотидспецифичных флуорохромов на примере Eremurus altaicus (Asphodeliaceae) // Ботан. журн. 1998. Т. 83. № 1. С. 54-58.

25. Пунина Е.О., Мачс Э.М., Ким Е.С., Мякошина Ю.А., Родионов A.B. Кариосистематика и молекулярная филогения представителей сем. Trilliaceae II Биологические мембраны. 2005. Т. 22. № 3. С. 247-255.

26. Пунина Е.О., Родионов A.B., Мякошина Ю.А., Гриф В.Г. Нуклеотидная композиция холодочувствительных районов хромосом Paris hainanensis Merrill. II Генетика. 2001. Т. 37. №7. С. 939-946.

27. Пунина Е.О., Муравенко О.В., Беляев A.A. Разработка и применение компьютерных программ хромосомного анализа // Цитология. 1999. Т. 41. №12. С.1077-1078.

28. Раскина О.М., Родионов A.B., Смирнов А.Ф. Гетерохроматиновые районы хромосом овсяницы луговой Festuca pratensis Huds. (Poaceae) II Цитология. 1992. Т. 34. № 7. С. 30-34.

29. Родионова Н.Г., Солдатов В.Н., Мережко В.Е. и др. Овес // Культурная флора. 1994. Т.П., ч. 3.-368 с.

30. Рожевиц Р.Ю. Овес // Флора СССР. Л., 1934. Т. 2. С. 259-260.

31. Сидоренко А.П., Муха A.B. Выявление внутривидового (межлинейного) полиморфизма структуры внутренних транскрибируемых спейсеров рибосомной ДНК кукурузы Zea mays II Молекулярная биология. 2000. Т. 4. № 3. С. 363 365.

32. Стрельченко П.П., Митрофанов О.П., Малышев JI.JL, Конарев A.B., Терами Ф.• Генетическая дифференциациф евразийского подвида мягкой пшеницы по данным RAPD-анализа // Аграгная Россия. 2002. № 3. С. 11-23.

33. Фасмер М. Этимологический словарь русского языка. М.: Прогресс, 1987. Т. 3. С.113.

34. Цвелев H.H. Злаки СССР Л., 1976. 788 с.

35. Цвелев H.H. Порядок Злаки (Poales) // Жизнь растений. Т. 6./ ред. А.Л. Тахтаджян. М. 1982. С. 341-377.

36. Чемерис A.B., Вахитов В.А. Первичная структура гена 5.8S рРНК и внутренних транскрибируемых спейсеров рДНК у диплоидной пшеницы Triticum urartu Thum. ex.

37. Gandil. // Молек. Биол. (Москва). 1989. Т. 23. №1. 320-326.

38. Чупов B.C., Пунина Е.О., Мачс Э.М., Родионов A.B. CpG и CpNpG элементы рибосомального кластера таксонов однодольных растений разного уровня эволюционного развития // Ботанические исследования в Азиатской России. Т. 2.• Барнаул. 20036. С. 290.

39. Шепелева Е.М. Кариосистематическое исследование культурных и диких овсов // Доклады Академии Наук СССР. 1939. Т. XXV. № 3. С. 215-218.

40. Эмме Е.К. Кариосистематичеекие исследование овса секции Avena // Тр. по прик. бот., ген. и сел. 1932. Сер. 41. №1. С. 8-11.

41. Эмме Е.К. Генетическое исследование 14- и 28-хромосомных овсов // Биол. журн. 1938. № 7. С. 69-90.

42. Ainouche M.L., Bayer R.J. On the origins of the tetraploid Bromus species (section Bromus, Poaceae): insights from internal transcribed spacer sequences of nuclear ribosomal DNA // Genome. 1997. Vol. 40. P. 730-743.

43. APG 2003. The angiosperm phylogeny group classification for the orders and families of flowering plants APG II // Bot. Journ. of the Linnean Soc. 2003. Vol. 141. P. 399-436.

44. Arrighi F.E., Hsu T.C. Localization of heterochromatin in human chromosomes // Cytogenetics. 1971. Vol. 10. P. 81-86.

45. Barker N.P., binder H.E., Harley E.H. Sequences of the grasspecific insert in the chloroplast rpoC2 gene elucidate genetic relationships of the Arundinoideae (Poaceae) // Sys. Bot. Vol. 23. P. 327-350.

46. Baum B.R. Classification of the oat species using various taxymetric methods and an information-theoretic model // Can. J. Bot. 1974. Vol. 52. N. 11. P. 2241 2261.

47. Baum B.R. Delimitation of the genus Avena (Gramineae) // Can. J. Bot. 1968. Vol. 46. P. 121 -132.

48. Baum B.R. Oats: wild and cultivated. Monograph of the Genus Avena L. // Poaceae. Canada. Ottawa. 1977. N. 14. 463 p.

49. Baum B.R., Fedak G. A new tetraploid species of Avena discovered in Morocco // Can. J. Bot. 1985a. Vol. 63. P. 1379 1385.

50. Baum B.R., Fedak G. Avena atlantica, a new diploid species of the oat genus from Morocco // Can. J. Bot. 1985b. Vol. 63. P. 1057-1060.

51. Baum B.R., Rajhathy T. A study of Avena macrostachya II Can. J. Bot. 1976. Vol. 54. P. 24342439.

52. Baum B.R., Rajhathy Т., Sampson D.R. An impotant new diploid Avena species discovered on the Canary Island // Can. J. Bot. 1973. Vol. 51. P. 759-762.

53. Baum B.R., Johnson D.A., Bailey L.G. Defining orthologous groups among multicopy genes prior to inferring phylogeny, with special emphasis on the Triticeae (Poaceae) II Hereditas. 2001. Vol. 135. P. 123-138.

54. Blattner P.R. Phylogenetic analysis of Hordeum (Poaceae) as inferred by nuclear rDNA ITS sequences // Molecular Phylogenetics and Evolution. 2004. Vol. 33. P. 289-299.

55. Botstein D., White R.L., Skolnick M., Davis R.W. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragments length polymorphisms // Am. J. Hum. Genet. 1980. Vol. 32. P.314-331.

56. Boudraa M., Perrin P. CpG and TpA frequencies in the plant system // Nucl. Acids Res. 1987. Vol. 15. P. 5729-5737.

57. Biol. Evol. 1996b. Vol. 13. P. 623-632. Caspersson Т., Farber S., Foley G.E. Chemical differentiation along metaphase chromosomes //

58. Exp. Cell. Res. 1968. Vol. 49. P.219-222. Catalan P., Torrecilla P., Rodriguez J.A.L., Olmstead R.G., не опубликовано, см.: www.ncbi.nlm.nih.gov.

59. Clark L.G., Weiping Zhahg, Wendel J.F. A phylogeny of the grass family (Poaceae) based onndhF sequence data// Syst. Bot. 1995. Vol. 20. P. 436-460. Clayton W.D., Renvoize S.A. Genera Graminum, grasses of the world // Kew Bull. 1986. XIII.

60. Cosson M.E. Classification des especes du gerne Avena du groupe de V A vena saliva II Bui. Soc. • Bot. France. 1854. Vol. 1. P. 11 -17.

61. Cosson M.E., Durieu de Maisonneuve M.C. Notes sur quelques Graminees d'Algerie // Bull. Soc.

62. Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation prosedure for small quantities of fresh leaf tissue //

63. Phytochem. Bull. 1987. Vol. 19. P. 11 -15. Drossou A., Katsiotis A., Leggett J.M., Loukas M., Tsakas S. Genome and species relationships in i genus Avena based on RAPD and AFLP molecular markers // Theor. Appl. Genet. 2004.1. Vol. 109. P. 48-54.

64. Duvall M.R., Morton B.R. Molecular phylogenetics of Poaceae: an expanded analysis of rbcL sequence data // Molecular Phylogenetics and Evolution. 1996. Vol. 5. P. 352-358.

65. Fitch W., Margoliash E. Construction of phylogenetic trees // Science. 1967. Vol. 155. P. 279-284.

66. Fominaya A., Vega C., Ferrer E. Giemsa C-banded karyotypes of Avena species // Genome. • 1988a. Vol. 30. P.627-632.

67. Fominaya A., Vega C., Ferrer E. C-banding and nucleolar activity of tetraploid Avena species // Genome. 1988b. Vol. 30. P. 633-638.

68. Gardner R.C., Keeling J., de Lange P.J., Wright S.D., Cameron E.K. A New Zealand biodiversity database // http://www.ncbi.nlm.nih.gov/. 2004. Locuses AY705885, AY705884, AY705883, AY705882, AY705881, AY705880.

69. Gaut B.S., Tredway L.P., Kubik C., Gaut R.L., Meyer W.A. не опубликовано, см.: www.ncbi.nlm.nih.gov.

70. Gawel N.J., Jarret R.L. A modified СТАВ DNA extraction procedure for Musa and Ipomoea II Plant Mol. Biol. Report. 1991 Vol. 9. P. 292-296.

71. Gielly L., Taberlet P. The use of chloroplast DNA to resolve plant phylogenies: noncoding versus rbcL sequences // Mol. Biol. Evol. 1994. Vol. 11 (5). P. 769-777.

72. Goertzen L.R., Cannone J.J., Gutell R.R., Jansen R.K. ITS secondary structure derived from i comparative analysis: implications for sequence alignment and phylogeny of the Asteraceae

73. Molecular Phylogenetics and Evolution. 2003. Vol. 29. P. 216-234.

74. Gonzalez I.L., Sylvester J.E. Human rDNA: evolutionary patterns within the genes and tandem arrays derived from multiple chromosomes // Genomics. 2001. Vol. 73. P. 255-263.

75. Good L., Intine R.V.A., Nazar R.N. Interdependence in the processing of ribosomal RNAs in Schizosaccharomycespombe Hi. Mol. Biol. 1997. Vol. 273. P. 782-788.

76. Gottschling M., Hilger H.H., Wolf M., Diane N. Secondary structure of the ITS1 transcript and its application in a reconstruction of the phylogeny of Boraginales II Plant Biol. 2001. Vol. 3. P. 629-636.

77. Gottschling M., Plotner J. Secondary structure models of the nuclear internal transcribed spacer regions and 5.8S rRNA in Calciodinelloideae (Peridiniaceae) and other dinoflagellates // Nucleic Acids Res. 2004. Vol. 32. P. 307-315.

78. Grass Phylogeny Working Group / Phylogeny and Subfamilial classification of the Grasses (Poaceae) // Annals of the Missouri Botanical Garden. 2001. Vol. 88. P. 373-430.

79. Hemleben V., Grebenstein В., Herges H., не опубликовано, см.: www.ncbi.nlm.nih.gov. Hershkovitz M.A., Lewis L.A. Deep level diagnostic value of the rDNA ITS region // Mol. Biol.

80. Evol. 1996. Vol. 13. P. 1276-1295. Hershkowitz M.A., Zimmer E.A. Conservation patterns in angiosperm rDNA ITS2 sequences // Nucleic Acids Res. 1996. Vol. 24. P. 2857 2867.

81. Hilu K.W., Alice L.A., Liang H. Phylogeny of Poaceae inferred from matK sequences // Ann.

82. Pflanzenbauwiss. 1990. Vol. 3. P. 373-376. Hsaio C., Chatterton N.J., не опубликовано, см.: www.ncbi.nlm.nih.gov. » Hsiao С., Chatterton N.J., Asay К., Jensen K.B. Phylogenetics relationships of 10 grass species:

83. Jakob S.S., Blattner F.R., не опубликовано, см.: www.ncbi.nlm.nih.gov.

84. James D., Schmidt A.-M. Use of an intron region of a chloroplast tRNA gene (trnL) as a target for PCR identification of specific food crops including sources of potential allergens // Food Res. Intern. 2004. Vol. 37. P. 395-402.

85. Jellen E.N., Gill B.S. C-banding variation in the Moroccan oat species Avena agadiriana (2n=4x=28) // Theor Appl Genet. 1996. Vol. 92. P. 726-732.

86. Jellen E.N., Ladizinsky G. Giemsa C-banding in Avena insularis Ladizinsky // Genet. Resour. Crop Evol. 2000. Vol. 47. P. 227-230.

87. Jellen E.N., Phillips R.L., Rines H.W. Chromosomal location and polymorphisms of ribosomal DNA in oat (Avena ssp.) // Genome. 1994. Vol. 37. P. 23-32.

88. Jessen К. Deutsche Gräser und Getreidearten. Leipzig, 1863.

89. Jobes D.V., Thien L.B. Conserved motif in the 5.8S ribosomal RNA (rRNA) gene is a useful diagnostic marker for plant internal transcribed spacer (ITS) sequences // Plant Molecular Biology Reporter. 1997. Vol. 15. P. 326-334.

90. Kihara H. Über cytologische Studien bei einigen Getreidearten. II. Chromosomenzahlen und Verwandschaftsverhälthisse unter Avena Arten // Bot. Mag. Tokyo. 1919. Vol. 33. N. 385. P. 94-97.

91. Kihara H., Nishiyama I. The genetics and cytology of certain cereals. III. Different compatibility in reciprocal crosses of Avena with reference to tetraploid hybrids between hexaploid anddiploid species // Can. J. Bot. 1932. Vol. 6. P. 245-305.

92. Kotseruba V., Gernand D., Meister A., Houben A. Uniparental loss of ribosomal DNA in the allotetraploid grass Zingeria trichopoda (2n=8) // Genome. 2003. Vol. 46. P. 156-163.

93. Kress W.J., Wurdaek K.J., Zimmer E.A., Weigt L.A., Janzen D.H. Use of DNA barcodes to » identify flowering plants // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. Vol. 102. P. 8369-8374.

94. Cromosoma. 1973. Vol. 42. P. 105-110. Ladizinsky G. Cytogenetic relationships between the diploid oat A. prostrata and the tetraploids

95. Avena L. II Euphytica. 1971. Vol. 20. № 3. P. 380-395. Laroche J., Li P., Bousquet J. Mitochondrial DNA and monocot-dicot divergence time // Mol.

96. Biol. Evol. 1995. Vol. 12. P. 1151-1156. Leggett J.M. Interspecific hybrids involving the perennial oat species Avena macrostachya II Can.

97. D., Zhang X. Physical localization of the 18S-5.8S-26S rDNA and sequence analysis of ITS regions in Thinopyrum ponticum {Poaceae: Triticeae): implications for concerted evolution // Ann. Bot. (Lond). 2002. Vol. 90. P. 445-452.

98. Mathews S., Tsai R.C., Kellog E.A. Phylogenetic structure in the grass family (Poaceae): evidence from the nuclear gene phytochrome B // Am. J. of Botany. 2000. Vol.87. P. 96107.

99. Melekhovets Y.F., Good L., Abou Elela S., Nazar R.N. Intragenic processing in yeast rRNA is dependent on the 3' external transcribed spacer // J. Mol. Biol. 1994. Vol. 239. P. 170-180.

100. Mitchell C.C., Parkinson S.E., Baker T.J., Jellen E.N. C-banding and localization of 18S-5.8S-26S rDNA in tail oatgrall species // Crop Science. 2003. Vol. 43. P. 32-36.

101. Moore L.A., Field C.B. A technique for identifying the roots of different species in mixed samples using nuclear ribosomal DNA // J. Veg. Sci. 2005. Vol.16. P. 131-134.

102. Morikawa T. Isozyme and chromosome polymorphisms of the genus Avena and its geographic » distribution in Morocco // Wheat Inf. Serv. 1991. Vol. 72. P. 104-105.

103. Morikawa T., Leggett J.M. Cytological variations in wild populations of Avena canariensis from the Canary Islands// Genes Genet. Syst. 1996. Vol. 71 P. 15-21.

104. Murphy H.C., Sadanaga F., Zillinsky F.J., Terrell E.E., Smith R.T. Avena magna: an impotant new tetraploid species of oats // Science 1968. Vol.159. P.103-104.

105. Murray B.E., Graig I.L., Rajhathy T.A. Protein electrophoretic study of three amphiploid and eight species \n Avena I I Can. J. Gen. Cyt. 1970. Vol. 12. P. 651-665.

106. Musters W., Boon K., van der Sande C.A.F.M., van Heerikhuizen H., Planta R.J. Functional analysis of transcribed spacers of yeast ribosomal DNA // EMBO. 1990. Vol. 9. P. 39893996.

107. Nam, J., dePamphilis C.W., Ma H., Nei M. Antiquity and Evolution of the MADS-Box Gene Family Controlling Flower Development in Plants// Mol. Biol. Evol. 2003. Vol. 20. P. 14351447.

108. Nazar N. R. Ribosomal RNA processing and ribosome biogenesis in Eukaryotes IIIUBMB Life. 2004. Vol. 56. P. 457-465.

109. Pal N., Sandhu J.S., Domier L.L., Kolb F.L. Development and Characterization of Microsatellite and RFLP-Derived PCR Markers in Oat // Cell Biology and Molecular Genetics. Crop Science. 2002. Vol. 42. P. 912-918.

110. Peculis B.A. The sequence of the 5'-end of the U8 small nucleolar RNA is critical for 5.8S and 28S rRNA maturation//Mol. Cell. Biol. 1997. Vol. 17. P. 3702-3713.

111. Peculis B.A., Greer C.L. The structure of the ITS2-proximal stem is required for pre-rRNA processing in yeast // RNA. 1998. Vol. 4. P. 1610-1622.

112. Pohler W., Hoppe H.D. Homoeology between the chromosomes of Avena macroslachya and the Avena C genome // Plant Breed. 1991. Vol. 106. P. 250-253.

113. Post G.E. Flora of Syria, Palestina and Sinai // Beirut. 1933. Vol. II.

114. Postoyko J., Hutchinson J. The identification of Avena chromosomes by means of C-banding // In Proceedings of the 2nd International Oat Conference. University College of Wales. Welsh Plant Breeding Station. Aberystwyth. 1985. P. 50-51.

115. Rajhathy T. Chromosomal differentiation and speciation in diploid Avena II Can. J. Genet. Cytol. 1961. V.3. P.372-377.

116. Rajhathy T. A standart karyotype for A. sativa II Can. J. Genet. Cytol. 1963. Vol. 5. P. 127-132. Rajhathy T. Evidence and a hypothensis for the origin of the C genome of hexaploid Avena II Can.

117. J. Genet. Cytol. 1966. Vol. 8. № 4. P. 175-179. Rajhathy T. Cromosome Polymorphisma in Avena ventricosa II Cromosoma 1971a. Vol. 35. P. 206-216.

118. Rajhathy T. The alloploid model in Avena II Stadler Symp. 1971b. Vol. 3. P. 71-87.

119. Rajhathy T., Morrison J.W. Genome homology in the genus Avena II Can. J. Genet. Cytol. 1960. Vol. 2. P. 278-285.

120. Rajhathy T., Sadasivaiah R.S. The chromosome of Avena magna II Can. J. Genet. Cytol. 1968. Vol. 10. P. 385-389.

121. Rajhathy T., Thomas H.T. Chromosomal differentiation and speciation in diploid Avena II Can. J.

122. Genet. Cytol. 1967. Vol. 9. № 1. P. 52-68. Rajhathy T., Thomas H. Cytogenetics of Oats (Avena L.) // Ottawa: Genet. Soc. Can. Misc. Publ. 1974. No. 2. P. 1-90.

123. Romero Zarco C. Sinopsis del genero Avena L. (Poaceae, Avenae) en Espana peninsular y

124. Baleares // Lagascalia. 1996. Vol. 18. № 2. P. 171-198. Roser M. Character evolution of the genus Helictotrichon (Poaceae: Aveneae) reconsidered in view of recent results in Ibero-Mauritanian and Eurasian species // Flora. 1998. Vol. 193. P. 425-447.

125. Sadasivaiah R.S., Rajhathy T. Genome relationships in tetraploid Avena II Can. J. Genet. Cytol.1968. Vol. 10. P. 655-669.

126. Salamin N., Hodkinson T., Savolainen V., van der Bank M. Dating of grasses // http://www.nebi.nlm.nih.gov/2004.

127. Salinas J., Matassi G., Montero L.M., Bernardi G. Compositional compartmentalization and compositional patterns in the nuclear genomes of plants // Nucleic Acids Res. 1988. Vol. 16. P. 4269-85.

128. Schweizer D. Counterstain-enhanced chromosome banding // Hum Genet. 1981. Vol. 57. P.l- 4.

129. Schweizer D., Ambros P.F. Chromosome banding // Meth. Mol. Biol. Chromosome Analysis Protocols / Ed. Gosden J.R., Totowa N.Y.: Humana Press Inc. 1994. Vol. 29. P. 97-112.i

130. Singh R.M., Wallace A.T. Monosomies of Avena byzantina C.Koch. 1. Karyotype and chromosome pairing studies // Can. J. Genet. Cytol. 1967. Vol. 9. P. 87-96.

131. Soreng R.J., Davis J.I. Phylogenetics and character evolution in the grass family (Poaceae): simultaneous analysis of morphological and chloroplast DNA restriction site character sets // The Botanical Review. 1998. Vol. 64. P. 1-89.

132. Stebbins G.L. Variation and Evolution in Plants // New York: Columbia Univ. Press, 1960.

133. Stebbins G.L. Chromosonal evolution in higher plants // L., 1971. 216 p.

134. Steer W.M., Holden J.H.W., Gunning B.E.S. Avena chloroplasts: species relationships and the occurrence of stromacentres // Can. J. Genet. Cytol. 1970. Vol. 12. № 1. P. 21-28.

135. Suh Y., Thien L.B., Zimmer E.A. Nucleotide sequences of the internal transcribed spaers and 5.8S rRNA gene in Canella winterana (Magnoliales: Canellaceae) // Nucleic Acids Res. 1992. Vol. 20. P. 6101-6102.

136. Taberner A., Dopazo J., Castacera P. Genetic characterization of populations of a de novo arisensugar beet pest, Aubeonymus mariaefranciscae (Coleoptera). 1997.

137. Takaiwa F., Oono K., Iida Y., Sugiura M. The complete nucleotide sequence of a rice 25S.rRNA gene // Gene. 1985. Vol. 37. P. 255-259.

138. The Arabidopsis Sequencing Consortium // Cell. 2000. Vol. 100. P. 377-386.

139. Thellung A. Die Übergangsformen von Wildhafertypus Avenae agrestes zum Saathafertypus (Avena sativa) // Extrait du des travaux botanigues Neerlandais. 1928. Vol. XXV-a.

140. Thellung A. Neuere Wege und Ziele der botanischen Systematik, erläutert am Beispiele unserer Getreidearten // Naturwiss. Wochenschr. 1919. B. 17. S. 32-33.

141. Thomas H. The addition of single chromosomes of Avena hirtula to cultivated hexaploid oat A. saliva II Can. J. Genet. Cytol. 1968. Vol. 10. P. 551-563.

142. Thomas H. Cytogenetic relationships between the cultivated oat Avena sativa (6x) and A. venlricosa (2x) // Can. J. Genet. Cytol. 1970. Vol. 12. №1.P. 36-43.

143. Thomas H., Jones M.L. Chromosomal differentiation in diploid species of Avena II Can. J. Genet. Cytol. 1965. Vol.5. P. 108-111.

144. Thompson J.D., Higgins D.G., Gibson T.J. CLUSTAL W: Improving the sensitivity of progressive sequence alignment through sequence weighting, position, specific gap penalties and weight matrix choice //Nucleic Acids Res. 1995. Vol. 23. P. 4673-4680.

145. Titov I.I., Vorobiev D.G., Ivanisenko V.A., Kolchanov N.A. GArna: Predicting 2D structure of RNA by genetic algorithm // http:www.icg.sbras.ru/rus/ResourcesRus.html.

146. Titov I.I., Vorobiev D.G., Kolchanov N.A. Mass analysis of RNA secondary structures using a genetic algorithm // Proc. 2nd Int. Conf. on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure. Novosibirsk. Russia. 2002. Vol. 2. P. 138-141.

147. Voss P.R., Hogers R., Bleeker M., Reijans M., van de Lee T., Homes M. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting // Nucleic Acids Res. 1995. Vol. 23. P. 4407-4414.

148. Waltson L., Dallwitz M.J. The Grass genera of the wold // CAB International. Wallingford. UK. 1992.

149. Wang J.B., Wang C., Shi S.H., Zhong Y. ITS regions in diploids of Aegilops (Poaceae) and their phylogenetic implications // Hereditas. 2000a. Vol. 132. P. 209-213.

150. Wang J.B., Wang C., Shi S.H., Zhong Y. Evolution of parental ITS regions of nuclear rDNA in allopolyploid Aegilops {Poaceae) species // Hereditas 2000b. Vol. 133. P. 1-7.

151. Welsh J. McClelland M. Fingerprinting genomes using PCR with arbitrary primers // Nucleic » Acids Res. 1990. Vol. 18. P. 7213-7218.

152. Xia X., Xie Z. DAMBE: Data analysis in molecular biology and evolution // J. Heredity. 2001. Vol. 92. P. 371-373.

153. Yang Z., Yoder A.D. Estimation of the transition/transversion rate bias and species sampling // J.

154. Мне хотелось бы поблагодарить также проф. Грифа Валерия Григорьевича и всех сотрудников, а также студентов и аспирантов лаборатории биосистематики и цитологии БИН РАН за постоянное внимание, заботу и науку.

155. Автор благодарит за техническую и дружескую поддержку при секвенировании фирму ООО «Омникс» и, в частности, Андрейчука Ю.В., Маркова A.B. и Куликова В.Н.

156. Автор благодарен Шумилиной Галине Михайловне за неоценимую дружескую помощь при написании диссертации и моральную поддержку.

157. Автор благодарен своей семье и родным за моральную поддержку на протяжении всей работы над диссертацией.