Исследование филогенетических взаимоотношений диатомовых водорослей рода aulacoseira thwaites, доминирующих в экосистеме озера Байкал

• Автор: Щербакова, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 03.00.16, 03.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 103 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Экология видов рода Аи1асозе1га в оз. Байкал

1.2. Филогенетический анализ диатомовых водорослей на основе морфологических признаков

1.3. Пластичность морфологии в ответ на изменчивость среды .

1.4. Данные об эволюции диатомовых водорослей, полученные

с применением молекулярных методов

1.5. Возможные механизмы видообразования у диатомовых водорослей

1.6. Палеонтологические данные об эволюции видов рода Аи1асозе1га в оз. Байкал

1.7. Метода филогенетического анализа. Ь

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
2.1. Материалы
2.2. Выделение суммарной клеточной ДНК
2.3. Амплификация и секвенирование полноразмерного гена
Б рРНК
2.4. Выбор праймеров для амплификации и секвенирования фрагмента гена ЯцЫбсо.
2.5. Филогенетический анализ нуклеотидных
последовательностей.
2.6. Кладистический анализ морфологических признаков
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ВЫДЕЛЕНИЯ ДНК ИЗ
ИНДИВИДУАЛЬНЫХ КЛЕТОК.
ГЛАВА 4. МОЛЕКУЛЯРНОФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДОМИНИРУЮЩИХ В . БАЙКАЛ ВИДОВ РОДА А VIА СОЯЕША
4.1. Анализ нуклеотидных последовательностей
полноразмерного ядерного гена малой субъединицы рРНК .
4.2. Анализ последовательностей фрагмента хлоропластного гена ЛцЫбсо
4.3. Оценка времени дивергенции видов по молекулярным данным.
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ЭВОЛЮЦИИ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ
ПРИЗНАКОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ КЛАДИСТИКИ
ГЛАВА 6. ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ЭВОЛЮЦИИ ВИДОВ РОДА
АШЛСОЗШНЛ В . БАЙКАЛ.
6.1. Сопоставление гипотез эволюции Аи1асое1га по молекулярным и морфологическим данным
6.2. Разные стратегии выживания как возможные пути эволюции видов Аи1асоэе1га в Байкале.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Актуальность темы. Знания о процессах возникновения, вымирания и филогении диатомовых водорослей до недавнего времени основывались исключительно на сопоставлении морфологических признаков строения кремниевых панцирей у современных и ископаемых видов. Исследования молекулярной эволюции предоставляют дополнительную возможность использовать полученные результаты для моделирования механизмов специализации, выработанных близкородственными таксонами при освоении различных экологических ниш. . ii и . Байкал комплекса видов рода Аи1асозе1га. Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось выяснение истории формирования байкальской группы доминирующих видов рода Аи1асозе1га на основе сравнительного изучения изменчивости некоторых генов и морфологических признаков. Разработать микрометод отбора клеток одной видовой принадлежности из природных проб фитопланктона для выделения суммарной клеточной ДНК и последующего использования ее в полимеразной цепной реакции ПНР и секвенировании. Выбрать молекулярные маркеры и праймеры для ПЦР, определить нуклеотидные последовательности амплифицированных участков ДНК, провести филогенетический анализ байкальских и внебайкальских представителей рода и оценить время их дивергенции. Провести кладистический анализ признаков тонкого строения панцирей видов АЫасозегга и сопоставить полученные данные с результатами молекулярнофилогенетического анализа. Проследить изменения состояний морфологических признаков в ходе эволюции рода Аи1асозе1га и предложить гипотезу формирования байкальской группы видов, занимающих различные экологические ниши. Научная новизна. Впервые для диатомовых водорослей проведен молекулярнофилогенетический анализ видов внутри одного рода. Впервые показано совпадение филогенетических гипотез, основанных на генетических и морфологических данных и оценена роль признаков строения панцирей в эволюции видов рода Аи1асоБе1га. Теоретическая и практическая значимость. Приобретение знаний по эволюционной истории изучаемого рода, который в массе представлен как в фитопланктоне, так и в донных отложениях многих водоемов, в том числе озера Байкал, крайне важно для экологического мониторинга и построения точных палеоклиматических реконструкций. Метод отбора небольшого числа клеток из природных проб для выделения ДНК гарантированной видовой принадлежности, разработанный в ходе выполнения работы, позволяет амплифицировать различные гены и определять их последовательности. Это дает возможность исследовать разнообразие диатомовых водорослей из природных популяций, избегая трудоемкого культивирования. Пополнение банка данных последовательностей создает основу для конструирования идентификационных олигонуклеотидных проб ДНКовых подписей, которые могут быть использованы для изучения видового разнообразия фитопланктона. Преимущества разработанной методики выделения ДНК из индивидуальных клеток диатомовых водорослей или из их небольшого числа, обеспечивающей, с одной стороны, амплификацию и секвенирование ядерных и хлоропластных генов, а с другой однозначную идентификацию ультраструктурных и иных морфологических признаков. Тесное генетическое и морфологическое родство доминирующих в экосистеме озера Байкал видов рода АхАасоьегга и распространенного во всем Северном полушарии вида А. Иса. Информативность параллельного молекулярнофилогенетического и морфологокладистического анализов для верификации филогенетических гипотез. Апробация работы. Результаты работы доложены на Уой Школе диатомологов стран СНГ Диатомовые водоросли индикаторы изменений окружающей среды и климата, марта г. Международном диатомовом симпозиуме, 17 сентября г. Аквафреда ди Марратея, Италия на 3ем Международном симпозиуме Видообразование древних озер I 3, 4 9 сент. Иркутск. Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ. В диссертационную работу вошли исследования, поддержанные грантами V0 и V0 I и x РФФИ 5, 5,0 и 1 СО РАН . Структура и объем диссертации. Работа изложена на 3 стр.