Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation Preprint
Article first published online: 13 MAY 2018 | DOI: 10.17581/bp.2018.07110
Flow cytometric determination of genome size and ploidy level of some frost-resistant cultivars and species of Rhododendron L. native to Asian Russia
Yulianna G. Zaytseva, Elena V. Ambros, Anatoly V. Karakulov & Tatyana I. Novikova
Central Siberian Botanical Garden SB RAS, Novosibirsk, Russia
Rhododendrons of Asian Russia represent a valuable genetic resource for development of new ornamental cultivars for cold environment. Assessment of their genome size and ploidy level is critical for creation of new rhododendron hybrids and polyploids as well as for solving taxonomic problems. In spite of genome sizes of some European and American rhododendron genotypes have been already determined with the use of flow cytometry, this approach is not used for analysis of species native to Asian Russia. Here, we present flow cytometric data on genome size, DNA content and ploidy level of frost-resistant cultivars of rhododendrons (R. catawbiense ‘Grandiflorum’, ‘HelsinkiUniversity’, ‘Haaga’) and species (R. adamsii, R. brachycarpum, R. dauricum, R. ledebourii, R. mucronulatum, R. parvifolium, R. schlippenbachii and R. sichotense).
Зайцева Ю.Г., Амброс Е.В., Каракулов А.В., Новикова Т.И. Цитометрическое определение размеров генома и уровня плоидности некоторых морозоустойчивых сортов и видов Rhododendron L., произрастающих в Азиатской России. Рододендроны азиатской России являются ценным генетическим ресурсом для создания новых сортов для холодных климатических зон. Оценка их размера генома и уровня плоидности имеет решающее значение для создания новых гибридных и полиплоидных рододендронов, а также для решения таксономических проблем. Несмотря на то, что размеры геномов для некоторых европейских и американских генотипов рододендронов уже установлены с использованием проточной цитометрии, этот подход не используется для анализа видов азиатской России. Здесь мы впервые приводим данные, полученые с использованием проточной цитометрии, о размере генома, содержании ДНК и уровне плоидности морозоустойчивых сортов (R. catawbiense ‘Grandiflorum’, ‘Helsinki University’, ‘Haaga’) and species (R. adamsii, R. brachycarpum, R. dauricum, R. ledebourii, R. mucronulatum, R. parvifolium, R. schlippenbachii and R. sichotense).
Keywords: genome size, DNA content, flow cytometry, Rhododendron, размер генома, содержание ДНК, проточная цитометрия
References
Aleksandrova, М.S. 1975. Rhododendrons of the natural flora of the USSR. Nauka, Moscow, 112 pp. (in Russian). [Александрова М.С. 1975. Рододендроны природной флоры СССР. М.: Наука. 112 с.].
Ammal, E.K.J, I.C. Enoch & M. Bridgwater 1950. Chromosome numbers in species of rhododendron. Rhododendron Yearbook 5:78–91.
Babro, A.A., G.M. Anisimova & I.I. Shamrov 2007. Reproductive biology of Rhododendron schlippenbachii and R. luteum (Ericaceae) when introduced into the botanical gardens of St. Petersburg. Rastitelnye resursy 43(4):1–13 (in Russian with English summary). [Бабро А.А., Анисимова Г.М., Шамров И.И. 2007. Репродуктивная биология Rhododendron schlippenbachii и R. luteum (Ericaceae) при интродукции в ботанические сады г. Санкт-Петербурга // Растительные ресурсы. Т.43, № 4. С. 1–13].
Baranova, T.V., Kalendar R.N., Kalaev V.N. 2014. To the question of the genus Rhododendron L. phylogeny based on ITS1-ITS2 spacers sequence studies. Sibirskii Lesnoi Zhurnal 6:29–45 (in Russian with English summary). [Баранова Т.В., Календарь Р.Н., Калаев В.Н. К вопросу филогении видов рода Rhododendron L. на основании исследований последовательности спейсеров ITS1-ITS2 // Сибирский лесной журнал. № 6. С. 29–45].
Budantsev, A.L. (ed.) 2009. Plant resources of Russia: wild flowering plants, their component composition and biological activity, vol. 2. KMK Press, St. Petersburg, 513 pp. (in Russian). [Растительные ресурсы России: дикорастущие цветковые растений, их компонентный состав и биологическая активность / под ред. А.Л. Буданцева 2009. СПб. Т. 2. 513 с.].
Chahal, G.S. & S.S. Gosal 2002. Principles and procedures of plant breeding: Biotechnological and conventional approaches. Alpha Sci. Inter., Pangbourne, UK, 604 pp.
Chemberlain, D. 1996. The genus Rhododendron, its classification and synonymy. Edinburgh, 181 pp.
Contreras, R.N., T.G. Ranney & S.P. Tallury 2007. Reproductive behavior of diploid and allotetraploid Rhododendron L. 'Fragrant Affinity'. HortScience 42:31–34.
De Schepper, S., L. Leus, M. Mertens, P. Debergh, E. Van Bockstaele & M. De Loose 2001. Somatic polyploidy and its consequences for flower coloration and flower morphology in azalea. Plant Cell Report 20:583–590. CrossRef
Doležel, J., J. Greilhuber, S. Lucretti, A. Meister, M. Lysak, L. Nardi & R. Obermayer 1998. Plant genome size estimation by flow cytometry: inter-laboratory comparison. Annals of Botany 82:17–26. CrossRef
Doležel, J., J. Bartoš, H. Voglmayr & J. Greilhuber 2003. Nuclear DNA content and genome size of trout and human. Cytometry 51:127–128. CrossRef
Doležel, J., J. Greilhuber & J. Suda 2007. Estimation of nuclear DNA content in plants using flow cytometry. Nature Protocol 2:2233–2244. CrossRef
Eeckhaut, T.G.R., L.W.H. Leus, A.C. De Raedt & E.J. Van Bockstaele 2004. Occurrence of polyploidy in Rhododendron luteum Sweet, Hardy Ghent, and Rustica hybrids. The Azalean 26:32–37.
Goetsch, L.A., A.J. Eckert & B.D. Hall 2005. The molecular systematic of Rhododendron (Ericaceae): a phylogeny based upon RPB2 gene sequences. Systematic Botany 30: 616–626. CrossRef
Jones, M.P.A., J. Cao, R. O'Brien, S.J. Murch & P.K. Saxena 2007. The mode of action of thidiazuron: auxins, indoleamines, and ion channels in the regeneration of Echinacea purpurea L. Plant Cell Reports 26:1481–1490. CrossRef
Kondratovich, R.Y. 1981. Rhododendrons in the Latvian SSR: biological features of culture. Riga, 303 pp. (in Russian). [Кондратович Р.Я. 1981. Рододендроны в Латвийской ССР: биологические особенности культуры. Рига. 303 с.].
Kron, P., J. Suda & B.C. Husband 2007. Applications of flow cytometry to evolutionary and population biology. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 38:847–876. CrossRef
Kusev, M.G. & A.V. Karakulov 2010. Reconstruction of the phylogeny of the genus Rhododendron L. (Ericaceae) of the Russian flora on the basis of the sequences of spacers ITS1-ITS2. Turczaninowia 13:59–62 (in Russian with English summary). [Куцев М.Г., Каракулов А.В. 2010. Реконструкция филогении рода Rhododendron L. (Ericaceae) флоры России на основе последовательностей спейсеров ITS1-ITS2 // Turczaninowia. Вып. 13. С. 59–62].
Lattier, J.D., T.G. Ranney & N.P. Lynch 2013. History and cytological reassessment of Rhododendron canadense. Journal American Rhododendron Society 67(2):92–98.
Obermayer, R., I.J. Leitch, L. Hanson & M.D. Bennett 2002. Nuclear DNA C-values in 30 species double the familial representation in pteridophytes. Annals of Botany 90: 209–217. CrossRef
Sattler, M.C., C.R. Carvalho & W.R. Clarindo 2016. The polyploidy and its key role in plant breeding. Planta 243:281–296. CrossRef
Sax, K. 1930. Chromosome stability in the genus rhododendron. American Journal of Botany 17:247–251. CrossRef
Tikhonova, N.A., M.A. Polezhaeva & E.A. Pimenova 2012. AFLP analysis of the genetic diversity of closely related Rhododendron species of the section Rhodorastra (Ericaceae) from Siberia and the Far East of Russia. Russian Journal of Genetics 48(10):985–992. CrossRef
Vrishch, D.L. 2010. Biological features of the genus Rhododendron L. in the Sikhote-Alin. Bulleten' Botanicheskogo Sada-Instituta DVO RAN 5:32–41 (in Russian with English summary). [Врищ Д.Л. 2010. Биологические особенности рода Rhododendron L. на Сихотэ-Алине // Бюл. Бот. сада-института ДВО РАН. № 5. С. 32–41].
Zhou, W., T. Gibbons, L. Goetsch, B. Hall, T. Ranney, R. Miller 2008. Rhododenron colemanii: a new species of deciduous azalea (Rhododendron section Pentanthera; Ericaceae) from the coastal plain of Alabama and Georgia. Journal American Rhododendron Society 62(4):72–78.
|
|