сотрудник
Екатеринбург, Свердловская область, Россия
Аннотация. Для сохранения биологического разнообразия необходимо понимание генетической структуры популяций основных видов древесных растений, поскольку это дает наиболее полное представление о явлениях полиморфизма, изменчивости и гибридизации, что позволяет обнаружить генетически и фенотипически различимые подвиды. Полученная информация поможет определить оптимальные условия обитания и охраны промышленно ценных хвойных бореальных видов (например, Pinus sylvestris L.). Целью исследования являлось проведение аллозимного анализа 10 популяций P. sylvestris на территории Якутии и Приамурья. Одной из проблем популяционной биологии древесных растений является определение феногенетической дифференциации растений в пределах всего ареала. В связи с этим для данного исследования были выбраны ландшафтно-гетерогенные аллювиальные равнины Якутии, а также дополнительно Нагорье Приамурья, отделенные Становым хребтом. Результаты. Был обнаружен гораздо меньший полиморфизм, а также значительно более резкая дифференциация популяций сосны Приамурья (уровень географической расы) от популяций Якутии, у которых уровень дифференциации не превысил порога географических групп. Показаны значительные различия между популяциями Якутии и Приамурья по дистанциям Махаланобиса, рассчитанных на основании 19 морфологических признаков шишек. Между дистанциями Махаланобиса (D2) и генетическими дистанциями Нея (DN78) получена положительная линейная зависимость (R2 = 0.4159). Научная новизна. Обнаружена доминантная роль в происхождении якутских популяций P. sylvestris трех сибирских группово-постепенных рубок (ГПР) – Тынды, Романовки, Иркутска – и уменьшение генетического сходства ГПР по мере их удаления от Якутии. Удалось статистически подтвердить региональное подразделение аллелофонда популяций P. sylvestris Якутии на группы, одна из которых – западная (Витим, Вилюйск), вторая приурочена к обширной (возможно, миграционной) области бассейнов рек Лены и Алдана.
Якутия, Приамурье, P. sylvestris, популяция, географическая дифференциация, генетическая дистанция, дистанции Махаланобиса
1. Calleja-Rodriguez A. et al. Analysis of phenotypic-and Estimated Breeding Values (EBV) to dissect the genetic architecture of complex traits in a Scots pine three-generation pedigree design // Journal of Theoretical Biology. 2019. Vol. 462. Pp. 283-292. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2018.11.007.
2. Korshykov I. I. et al. Genetic variability of maternal plants and embryos of their seeds in the populations of Pinus kochiana Klotzsch ex Koch in Crimea // Cytology and Genetics. 2016. Vol. 50. No. 2. Pp. 110-115. DOI:https://doi.org/10.3103/S0095452716020079.
3. Sannikov S. N., Egorov E. V. Alternative ways of Pinus sylvestris L. migration from Southern Siberia to Europe and Asia Minor // Biology Bulletin. 2015. Vol. 42. No. 5. Pp. 387-393. DOI:https://doi.org/10.1134/S1062359015050118.
4. Semerikov V. L. et al. Development of new mitochondrial DNA markers in Scots pine (Pinus sylvestris L.) for population and phylogeographic studies // Russian journal of genetics. 2015. Vol. 51. No. 12. Pp. 1199-1203. DOI:https://doi.org/10.1134/S1022795415120108.
5. Vidyakin A. I. et al. Genetic variation, population structure, and differentiation in scots pine (Pinus sylvestris L.) from the northeast of the Russian plain as inferred from the molecular genetic analysis data // Russian journal of genetics. 2015. Vol. 51. No. 12. Pp. 1213-1220. DOI:https://doi.org/10.1134/S1022795415120133.
6. Санников С. Н., Петрова И. В. Филогеногеография и генотаксономия популяций вида Pinus sylvestris L. // Экология. 2012. № 4. С. 252-260. DOI:https://doi.org/10.1134/S1067413612040145.
7. Санников С. Н., Петрова И. В. Дифференциация популяций сосны обыкновенной. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 247 с.
8. Путенихин В. П. Популяционная структура и сохранение генофонда хвойных видов на Урале: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 06.03.01. Красноярск, 2000. 48 с.
9. Правдин Л. Ф. Сосна обыкновенная. Изменчивость, внутривидовая систематика и селекция. Москва: Наука, 1964. 161 с.
10. Sannikov S. N. et al. The forecast of fire impact on Pinus sylvestris renewal in southwestern Siberia //Journal of Forestry Research. 2021. Vol. 32. No. 5. Pp. 1911-1919. DOI:https://doi.org/10.1007/s11676-020-01260-1.
11. Santini F. et al. Morpho-physiological variability of Pinus nigra populations reveals climate-driven local adaptation but weak water use differentiation // Environmental and Experimental Botany. 2019. Vol. 166. Article number 103828. Pp. 1--36. DOI:https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2019.103828.
12. Olsson S. et al. Evolutionary relevance of lineages in the European black pine (Pinus nigra) in the transcriptomic era // Tree Genetics & Genomes. 2020. Vol. 16. No. 2. Pp. 1-10. DOI:https://doi.org/10.1007/s11295-020-1424-8.
13. Urbaniak L. et al. Genetic resources of relict populations of Pinus sylvestris (L.) in Western Carpathians assessed by chloroplast microsatellites // Biologia. 2019. Vol. 74. No. 9. Pp. 1077-1086. DOI:https://doi.org/10.2478/s11756-019-00255-6.
14. Pyhäjärvi T., Kujala S. T., Savolainen O. 275 years of forestry meets genomics in Pinus sylvestris // Evolutionary Applications. 2020. Vol. 13. No. 1. Pp. 1-67. DOI:https://doi.org/10.1111/eva.12809.
15. Vasilyeva Y. et al. Genetic Structure, Differentiation and Originality of Pinus sylvestris L. Populations in the East of the East European Plain // Forests. 2021. Vol. 12. No. 8 (999). Pp. 1-11. DOI:https://doi.org/10.3390/f12080999.
16. Șofletea N. et al. Genetic diversity and spatial genetic structure in isolated scots pine (Pinus sylvestris L.) populations native to eastern and southern carpathians // Forests. 2020. Vol. 11. No. 10 (1047). Pp. 1-15. DOI:https://doi.org/10.3390/f11101047.
17. Przybylski P. et al. Conservation of Genetic Diversity of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) in a Central European National Park Based on cpDNA Studies // Diversity. 2022. Vol. 14. No. 2 (93). Pp. 1-11. DOI:https://doi.org/10.3390/d14020093.
18. Yanbaev Y. et al. Gene pool of Scots pine (Pinus sylvestris L.) under reforestation in extreme environment // Wood Research. 2020. Vol. 65. Pp. 459-470. DOI:https://doi.org/10.37763/wr.1336-4561/65.3.459470.
19. Przybylski P. et al. Relationships between Some Biodiversity Indicators and Crown Damage of Pinus sylvestris L. in Natural Old Growth Pine Forests // Sustainability. 2021. Vol. 13. No. 3 (1239). Pp. 1-14. DOI:https://doi.org/10.3390/su13031239.
20. González Díaz P. Development and maintenance of genetic diversity in Scots pine, Pinus sylvestris (L.). UK: University of Stirling, 2018. 216 p.
21. Соколов А. И. [и др.] Сохранность и рост культур сосны, созданных посадочным материалом с закрытой корневой системой в условиях Карелии // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2015. № 6 (348). С. 46-56.
22. Pinus sylvestris [e-resource] // The Gymnosperm database. URL: https://www.conifers.org/pi/Pinus_sylvestris.php (date of reference: 20.08.2022).
23. Kormutak A. et al. Artificial hybridization of Pinus sylvestris L. and Pinus mugo Turra // Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica. 2005. Vol. 47. No. 1. Pp. 129-134.
24. Орлова Л. В. О сосне погребальной (Pinus funebris Kom., Pinaceae) // Turczaninowia. 1999. Т. 2. №. 2. С. 41-45.
25. Lehtiö H. Effect of air pollution on the volatile oil in needles of Scots pine (Pinus sylvestris L.) // Silva Fennica. 1981. Vol. 15. No. 2. Pp. 122-129.
26. Видякин А. И. Фены лесных древесных растений: выделение, масштабирование и использование в популяционных исследованиях (на примере Pinus sylvestris L.) // Экология. 2001. № 3. С. 197-202.
27. Видякин А. И. Популяционная структура сосны обыкновенной на востоке европейской части России: автореф. дис. ... д-ра биол. наук: 03.00.16. Екатеринбург, 2004. 48 с.
28. Милютин Л. И. О выделении фенов различного масштаба в популяциях древесных растений // Фенетика природных популяций: сборник материалов III Всесоюзного совещания. Москва, 1988. С. 92-99.
29. Путенихин В. П. Изучение популяционной структуры и сохранение генофонда лиственницы Сукачева на Южном Урале // Лесная генетика, селекция и физиология древесных растений: материалы международного симпозиума. Москва, 1989. С. 111-112.
30. Корочкин Л. И., Серов О. Л., Пудовкин А. И. Генетика изоферментов. Москва: Наука, 1977. 275 с.
31. Черепанова О. Е., Петрова И. В., Санников С. Н. Изучение аллозимной дифференциации популяций Calluna vulgaris (L.) Hull // Современные методы и подходы в защите растений: Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Екатеринбург, 2020. С. 256-257.
32. Sannikov S. N. et al. The Hypothesis about the Lofoten Pleistocene Refugium for Pinus sylvestris L. // Russian Journal of Ecology. 2019. Vol. 50. No. 3. Pp. 218-226. DOI:https://doi.org/10.1134/S1067413619030123.
33. Семериков В. Л. [и др.] Электрофоретическая изменчивость белков хвои сосны обыкновенной Pinus sylvestris L // Генетика. 1991. Т. 27. № 9. С. 1590-1596.
34. Mollaeva M. Z. et al. Genetic differentiation of the Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations along the altitudinal gradient in the Central Caucasus (within Kabardino-Balkaria) // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2063. No. 1. Article number 030014. DOI:https://doi.org/10.1063/1.5087322.
35. Санников С. Н. [и др.] Поиск и выявление системы плейстоценовых рефугиумов вида Pinus sylvestris L. // Экология. 2020. № 3. С. 181-189. DOI:https://doi.org/10.31857/S0367059720030130.
36. Nei M. Estimation of average heterozygosis and genetic distance from a small number of individuals // Genetics. 1978. Vol. 89. Pp. 583-590. DOI:https://doi.org/10.1093/genetics/89.3.583.
37. Sannikov S. N. et al. Gradient genogeographic analysis of Pinus sylvestris L. populations in Europe // Russian Journal of Ecology. 2005. Vol. 36. No. 6. Pp. 377-382. DOI:https://doi.org/10.1007/s11184-005-0089-8.
38. Sannikov S. N. et al. Origin of the Atlantic Azorean insular population of Calluna vulgaris (L.) Hull // Current Plant Biology. 2019. Vol. 18. No. Pp. 1-5. Article number 100108. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cpb.2019.100108.
39. Swofford D. L., Selander R. B. BIOSYS-1: A FORTRAN program for the comprehensive analysis of electrophoretic data in population genetic and systematic // Heredity. 1981. Vol. 72. Pp. 281-283. DOI:https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.jhered.a109497.
40. Sneath P. H., Sokal R. R. Numerical taxonomy. San Francisco: W.H. Freeman and Co., 1973. 573 p.
