Молекулярна організація та таксономічне застосування 5S рибосомної ДНК представників триби Poeae (родина Poaceae) - Іщенко, О.О. (My University, 2021)
Іщенко О.О. «Молекулярна організація та таксономічне застосування 5S рибосомної ДНК представників триби Poeae (родина Poaceae)».– Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії (PhD) за спеціальністю 091 – Біологія. – Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, 2021. Дисертаційна робота присвячена вивченню молекулярної організації та еволюції 5S рибосомної ДНК представників триби Poeae (родина Poaceae) та таксономічному використанню цього молекулярного маркера. У першому розділі роботи представлений аналіз літературних даних щодо систематики родини Poaceae. Зокрема, описано сучасні підходи, які застосовуються у таксономії цієї родини, та наведено приклади використання як молекулярного маркера ділянок геному, що кодують 5S рибосомну РНК (або 5S рДНК). Ці ділянки належать до класу тандемно організованих повторних послідовностей і складаються з еволюційно консервативних кодувальних ділянок та мінливих спейсерів, що їх розділяють. Завдяки присутності в геномах усіх еукаріотичних організмів та наявності у її складі мінливих спейсерних ділянок, 5S рДНК з успіхом використовується для вивчення еволюції повторних послідовностей та у філогенетичних дослідженнях. Проте, молекулярна організація 5S рДНК такої великої і важливої групи рослин як родина Злакові все ще залишається вивченою дуже фрагментарно. Тому метою роботи було проаналізувати молекулярну організацію, поліморфізм та еволюцію 5S рДНК у представників найбільшої у родині Poaceae триби Poeae та оцінити можливість використання цієї ділянки геному у таксономічних дослідженнях. Для досягнення мети потрібно було вирішити наступні завдання: • Клонувати та сиквенувати 5S рДНК представників різних родів триби Poeae. • Дослідити поліморфізм та розкрити характер мінливості 5S рДНК у популяціях антарктичної рослини Deschampsia antarctica та інших видів цього роду. • Проаналізувати будову та еволюцію первинної нуклеотидної послідовності 5S рДНК представників різних родів триби Poeae. • Вивчити можливість застосування 5S рДНК в молекулярній таксономії триби Poeae. • За допомогою отриманих даних уточнити філогенетичні зв’язки представників триби Poeae. Об’єкт дослідження - структурно-функціональна організація та еволюція 5S рДНК у рослин. При виконанні дисертації застосовано набір сучасних молекулярно-генетичних та біоінформатичних методів дослідження. У роботі вперше клоновано, сиквеновано та проаналізовано молекулярну організацію, поліморфізм та еволюцію 5S рДНК у 4 видів роду Deschampsia та 14 інших представників триби Poeae. Зокрема, детально досліджено поліморфізм 5S рДНК у рослин з 19 популяцій антарктичного виду Deschampsia antarctica. Показано, що в геномі видів роду Deschampsia наявні три структурні класи 5S рДНК, два з яких мають підкласи. Три структурні класи 5S рДНК з’явились на ранній стадії видоутворення у роді, ще до дивергенції сучасних видів від спільного предку, тоді як підкласи виникли пізніше і частково є видоспецифічними. Транскрипти більшості повторів 5S рДНК всіх структурних класів роду Deschampsia здатні формувати канонічну вторинну структуру, що вказує на їх функціональну активність. Проте, деякі повтори 5S рДНК демонструють ознаки перетворення у псевдогени. Високий внутрішньогеномний поліморфізм 5S рДНК є унікальною особливістю роду Deschampsia, на відміну від високої подібності повторів 5S рДНК у геномах інших досліджених у роботі рослин. Отримані дані підтверджують гіпотези щодо виключення із складу роду Deschampsia двох видів – Avenela flexuosa та Vahlodea atropurpurea. На загал отримані результати свідчать про доцільність використання 5S рДНК для уточнення філогенетичних відносин між видами та родами триби Poeae. Результати роботи можуть бути використані для розкриття механізмів еволюції рослин в екстремальних умовах довкілля та для генотипування рослин при розробці стратегій збереження генетичного різноманіття у природоохоронній діяльності. Дослідження, представлені у дисертації, є частиною науково-дослідної роботи кафедри молекулярної генетики та біотехнології Чернівецького національного університету. Частина результатів отримана в рамках співпраці із Інститутом молекулярної біології і генетики НАН України (м. Київ) та Інститутом екології Карпат НАН України (м. Львів). Ці результати впроваджені у наукову роботу згаданих наукових закладів. По матеріалам дисертації оприлюднено вісім наукових праць, з яких дві статті у періодичному науковому виданні, що включено до бібліометричних баз даних Scopus та Web of Science, три статті у фахових виданнях України та троє тез доповідей на міжнародних біологічних конференціях. Дисертацію викладено на 154 сторінках машинописного тексту. Вона складається зі вступу, огляду літератури, опису матеріалів та методів досліджень, результатів власних досліджень та їх обговорення, висновків, списку використаних джерел літератури. Робота містить 16 таблиць та 31 рисунок. Бібліографічний список складається з 188 літературних джерел.
Keywords: організація повторюваних послідовностей, молекулярна еволюція та таксономія рослин, 5S рибосомна ДНК, міжгенний спейсер, триба Poeae, родина Poaceae