Внутри каждого кластера и подкластера могут быть выделены более мелкие группы, объединяющие образцы в большей степени близкие друг к другу вплоть до групп образцов с идентичными спектрами глиадина. Образцам с идентичными спектрами глиадина соответствует коэффициент по Dice равный единице. Такие образцы на фенограмме занимают одну позицию, которая помечена звездочкой. В кластере А такие позиции соответствуют 11 и четырем образцам. В кластере Б идентифицировано 11 таких групп, объединяющих от двух до девяти идентичных по спектрам образцов (рис.). Эти образцы могут быть дублетными или генетически очень близкими.
Группа 1 подкластера Б-1 (Dice=0,68) объединила 50 монотипных образцов, а также 12 биотипов полиморфных образцов (рис., группа 1). Подгруппа 1а включила восемь образцов из Германии, по два- из Швейцарии и Югославии и по одному из Польши, Украины и США. Подгруппа 16 также оказалась состоящей преимущественно из образцов европейского происхождения. Однако в этой подгруппе оказались три образца из Таджикистана и по одному из Ирана и Алжира. Два образца из Таджикистана на фенограмме занимали ближние к группам 3 и 4 позиции (рис.). Группы 3 и 4 объединили 11 образцов из Азербайджана, Таджикистана и Туркмении. Цифрой «2» на фенограмме обозначено положение образца к-20379 из Германии. Группа 5, как и группа 1, также объединила образцы преимущественно из европейских стран. При этом 12 образцов из Испании расположились на фенограмме компактно в составе подгруппы 5а (рис.). Вместе с образцами испанского происхождения подгруппа 5 а включала по два образца из Франции, Чехословакии (до 1992 г.) и Швейцарии и один - из Германии (биотип 2 образца к-1734). Подгруппа 56 объединила 9 образцов из европейских стран - Германии, Чехии, Франции, Дании, Швейцарии.
Группа 6 подкластера Б-2 объединила 24 образца (рис.). Подгруппа 6а оказалась сборной. Она содержала образцы из Германии (5 образцов), Азербайджана (2), Австрии (1) и Швейцарии (1). Подгруппа 66 состояла из образцов азиатского происхождения: шесть образцов из Ирана (рис., 662), четыре из Таджикистана и один из Марокко. Подгруппа 7а объединила образцы только европейского происхождения: из Германии, Австрии, Бельгии, Швейцарии и Украины.
Отдельно следует сказать про позиции на фенограмме разных биотипов одного полиморфного образца. Для того чтобы получить реальную картину взаимоотношений в коллекции маркируемых спектрами глиадина биотипов спельты, они были включены в базу данных как самостоятельные образцы. На фенограмме разные биотипы одного образца нередко располагались в разных группах или даже разных подкластерах.
Расчет факторных нагрузок образцов пшеницы спельта методом главных компонент по данным анализа спектров глиадина показал следующее. При обработке исходной матрицы данных было выявлено, что вся исследованная совокупность образцов разделилась на восемнадцать групп, восемь из которых по количеству входящих в них образцов можно отнести к основным группам, обозначенным, соответственно, «Компоненты 1-8» (табл. 3). К одной главной компоненте относили образцы, у которых значения факторных нагрузок были равны или превышали 0,5. Нагрузки меньшей величины не учитывались. Если образец имел одинаковые по величине факторные нагрузки одновременно более чем с одной главной компонентой, его относили к компоненте более низкого порядка. Табл. 3 дает представление о составе выделенных групп.
Группа «Компонента 1» включала 15 образцов (точнее - биотипов), из которых семь - из Германии, а остальные - из Югославии, Швейцарии, США и Польши. По составу входящих образцов она соответствовала подгруппе 1а на фенограмме. Почти равная по численности группа «Компонента 2» состояла из образцов таджикского происхождения и образца к-20766 из Германии. Эта группа соответствовала кластеру А. Группа «Компоненты 3» объединяла 11 образцов из Испании, два - из Франции и по одному из Германии и Чехословакии (до 1992 г.). Некоторые образцы этой группы обнаруживали также одновременно принадлежность к «Компоненте 4». Эта группа соответствовала подгруппе 5 а на фенограмме. Группа «Компоненты 4», включающая 19 образцов, имела неоднородный по происхождению состав (табл.3). Такой же разнородной была и группа «Компоненты 5» (23 образца). На фенограмме этим группам соответствуют подгруппа 16 и группа 6. Четыре образца «Компоненты 6» (табл.3) были идентифицированы в составе группы 5а (рис.). Образцы «Компоненты 7» составили группу 3 (рис.), а образцы «Компоненты 8» - подгруппы 1а, 16 и 6а (рис.).
Обсуждение
Суммируя все сказанное выше, можно сделать вывод о значительном внутривидовом полиморфизме спельты по спектрам проламинов, или по глиадинкодирующим локусам. Как было показано во многих работах [16,17], полиморфизм по спектрам глиадинов мягкой пшеницы обусловлен генетическими различиями по шести мультигенным семействам (Gli-локусам), расположенным в хромосомах первой и шестой гомеологичных групп. Считается, что семейство глиадин-кодирующих генов возникло путем последовательных множественных дупликаций и дивергенции предковых генов внутри мультигенных семейств, их рекомбинации [18]. Существование множества аллелей генов мультигенного семейства служит основой того, что каждый генотип может иметь характерную только для него комбинацию глиадинкодирующих генов и, как следствие, уникальный компонентный состав глиадина. Есть все основания считать, что обнаруженный в коллекции спельты полиморфизм по глиадиновым спектрам свидетельствует о различии их по специфическим наборам аллельных комбинаций генов мультигенных семейств. С одной стороны выявлено генетическое разнообразие образцов коллекции спельты, а с другой - их генетическая неоднородность.
Для получения более объективной характеристики структуры генетического разнообразия коллекции спельты мы применили два метода многомерной статистики - кластерный анализ и метод главных компонент, которые хорошо зарекомендовали себя в решении аналогичных проблем биологии. Сравнительный анализ спектров глиадинов этими методами позволил объединить образцы в группы по степени их генетического сходства. Наиболее четко выделились группы образцов, происходящих из Германии и ряда европейских стран, а также из Испании и Таджикистана (табл. 3, рис.). Образцы из Ирана не образовали самостоятельной группы по данным метода главных компонент. В тоже время на фенограмме шесть иранских образцов образовали подгруппу (рис., 662) и оказались расположенными в одной группе с образцами из Таджикистана и Морокко (рис, 66). Образцы из Азербайджана в одном случае попали в группу с образцами из Таджикистана, а в другом - из Германии. Один образец (рис., к-45366) не вошел ни в один из кластеров. По данным метода главных компонент три азербайджанских образца образовали отдельные группы («Компоненты» 9, 12, 17). Остальные образцы вошли в другие группы как и по данным кластерного анализа.
Выделенные нами группы в основном соответствуют систематическому и эколого-географи-ческому делению пшеницы спельта [1,2,7,8]. Так В.Ф.Дорофеев и др. [8] в пределах вида T.spelta L. различают по комплексу признаков европейскую (ssp. spelta) и азиатскую (ssp. kuckuckianum) спельты. В пределах первого подвида ими выделены две эколого-географические группы - баварская (proles bavaricum), в основном представленная образцами, собранными в Германии и Швейцарии, и иберийская (proles ibericum), содержащая образцы из Испании. По мнению этих исследователей [8] именно баварская спельта широко распространилась в другие страны Европы (Австрия, Бельгия, Швеция, Испания, Франция, Италия и др.). Распространение иберийской спельты ограничено Испанией [8]. Азиатский подвид деления на эколого-географические группы не имел [8]. Представителей этого подвида находили в Иране, Азербайджане, Таджикистане и Туркмении, редко в Армении и Грузии. В соответствие с концепцией происхождения спельты, выдвинутой П.М.Жуковским [2], предполагается независимое ее возникновение в регионах: Астурия (Испания), Альпийские горы (Швейцария, Германия), Иран, Азербайджан, Таджикистан и Туркмения.
Полученный нами экспериментальный материал представляет значительный интерес для уточнения внутривидовой классификации спельты. Выделенные по спектрам глиадина германская и испанская генетические группы соответствуют упомянутым эколого-географическим группам европейского подвида. Образцы коллекции ВИР баварской спельты по данным анализа полиморфизма глиадинов представлены одной небольшой и тремя более крупными по числу представителей генетическими группами. Выявленная дифференциация баварской спельты может послужить основой для осуществления более детальной эколого-географической и таксономической классификаций этого подвида. По данным электрофореза глиадинов нами выявлена дифференциация и азиатской спельты. По-видимому, можно ставить вопрос о выделении в составе азиатского подвида также нескольких генетических групп.
В настоящее время одним из приоритетных направлений деятельности генных банков является формирование так называемых оптимальных коллекций, характеризующихся высокой степенью генетического разнообразия при минимальном дублировании материала. Нами были выявлены образцы, которые вполне могут быть отнесены к дублетам или к «генетически очень близким образцам». После дополнительного сравнительного изучения по другим признакам и в случае подтверждения дублетной природы таких образцов, они могут быть переведены в ранг резервных с более редким циклом репродукции.