Іщенко О. О. Молекулярна організація та таксономічне застосування 5S рибосомної ДНК представників триби Poeae (родина Poaceae)

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.