ФИЛОГЕОГРАФИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ ALLIUM URSINUM … · 2016-10-12 · вуси, Литве, Латвии, Смоленской области России

О б р а з е ц ц и т и р ов а н и я:Дзюбан О. В., Грушецкая З. Е., Тихомиров В. Н., Парфе-нов В. И. Филогеографическое картирование Allium ursi-num L. на территории Республики Беларусь // Вестн. БГУ. Сер. 2, Химия. Биология. География. 2016. № 2. С. 3–

F o r c i t a t i o n:Dzuban O. V., Grushetskaya Z. E., Tichomirov V. N., Parfe-nov V. I. Phylogeographic charting of Allium ursinum L. in the territory of Republic of Belarus. Vestnik BGU. Ser. 2, Khimiya. Biol. Geogr. 2016. No. 2. P. 3– (in Russ.).

А вт о р ы:Ольга Валентиновна Дзюбан – аспирантка кафедры бота-ники биологического факультета. Научный руководитель – В. И. Парфенов.Зоя Евгеньевна Грушецкая – кандидат биологических наук; доцент кафедры ботаники биологического факультета.Валерий Николаевич Тихомиров – кандидат биологиче-ских наук; доцент кафедры ботаники биологического фа-культета.Виктор Иванович Парфенов – академик НАН Беларуси, доктор биологических наук, профессор; заведующий лабо-раторией флоры и систематики.

A u t h o r s:Olga Dzuban, postgraduate student at the department of botany, faculty of [email protected] Grushetskaya, PhD (biology); associate professor at the department of botany, faculty of [email protected] Tichomirov, PhD (biology); associate professor at the department of botany, faculty of biology.Victor Parfenov, academician of the National Academy of Sciences of Belarus, doctor of science (biology), full professor; head of the laboratory of flora and taxonomy.

Биология

УДК 57.08;577.21;504.73.06

ФИЛОГЕОГРАФИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ ALLIUM URSINUM L. НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

О. В. ДЗЮБАН 1), З. Е. ГРУШЕЦКАЯ 1), В. Н. ТИХОМИРОВ1), В. И. ПАРФЕНОВ 2)

1)Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь 2)ГНУ «Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси»,

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Республика Беларусь.

Allium ursinum L. – полиморфный вид, в пределах которого выделяются два подвида, различающихся структурой цвето-ножек. Оценка внутривидовой неоднородности популяций Allium ursinum L. с использованием морфологических и молеку-лярно-генетических маркеров позволила подтвердить наличие двух подвидов (Allium ursinum subsp. ursinum и Allium ursinum subsp. ucrainicum), выявить гибридизацию между подвидами, установить их географическую локализацию на территории Беларуси. Корреляционный анализ с учетом морфологических и молекулярно-генетических маркеров показал, что морфоло-гически выделенная группа «промежуточный тип» эволюционно близка к подвиду Allium ursinum subsp. ursinum. Актуаль-ность подобных исследований заключается не только в обосновании систематических представлений, а также в возможности разработки научно обоснованных подходов к охране редкого на территории Беларуси вида Allium ursinum L. s. l.

Ключевые слова: Allium ursinum L.; охраняемые растения; морфологические маркеры; ДНК-маркеры; ISSR-фингер-принтинг.

PHYLOGEOGRAPHIC CHARTING OF ALLIUM URSINUM L. IN THE TERRITORY OF REPUBLIC OF BELARUS

O. V. DZUBAN а, Z. E. GRUSHETSKAYAа, V. N. TICHOMIROV а, V. I. PARFENOV b

aBelarusian State University, Nezavisimosti avenue, 4, 220030, Minsk, Republic of Belarus bV. F. Kuprevich Institute of Experimental Botany, National Academy of Sciences of Belarus,

Academicheskaya street, 27, 220072, Minsk, Republic of Belarus

The polymorphic species Allium ursinum L. is represented by two subspecies differ in their pedicle structure. The evaluation of intraspecific polymorphism of Belarusian population of A. ursinum based on morphological and ISSR-markers confirmed the existence of 2 subspecies (Allium ursinum subsp. ursinum and Allium ursinum subsp. ucrainicum), revealed the hybridization between them and allows to map this subspecies and their hybrids on the territory of Republic of Belarus. The correlation analysis that takes into account morphological and DNA-markers revealed that the «intermediate» group of Allium ursinum represented by hybrids of Allium ursinum subsp. ursinum x Allium ursinum subsp. ucrainicum belongs to Allium ursinum subsp. ursinum cluster. The research establishes scientifically well-founded methods of protection of rare species Allium ursinum L. in the Republic of Belarus.

Key words: Allium ursinum L.; protected plants; morphological markers; DNA-markers; ISSR-fingerprinting.

Вестник БГУ. Сер. 2. 2016. № 2. С.

Лук медвежий (Allium ursinum L.), иногда также называемый черемшой, – поздневесенний эфеме- роид, многолетнее травянистое луковичное растение, принадлежащее к монотипной секции Arctopra-sum Kirschl. подрода Amerallium Traub, рода Allium, семейства Луковые (Alliaceae) [1]. Вид распростра-нен в Европе, в том числе на территории Украины, Республики Беларусь, Кавказа. Охраняется законом в Беларуси, Литве, Латвии, Смоленской области России и на Украине. Под государственную охрану в Республике Беларусь Allium ursinum L. впервые взят в 1964 г., включен в Красную книгу Республики Беларусь 1– 4-го изданий (1981, 1993, 2005, 2015), в настоящее время относится к видам 3-й категории охраны. Вид произрастает в тенистых широколиственных и широколиственно-еловых лесах преимуще-ственно снытевого типа, вблизи рек и ручьев, по окраинам болот и на облесенных островах среди болот [2]. На территории Беларуси этот вид находится на северо-восточной границе равнинной части ареала.

Allium ursinum – полиморфный вид, в пределах которого выделяются два подвида, которые отли- чаются друг от друга структурой цветоножек [3]. У Allium ursinum L. subsp. ursinum цветоножки до-вольно густо покрыты папиллами. Данный подвид встречается в северной и западной частях общего ареала вида [4–6]. Он произрастает в Португалии, Испании, Франции, Швейцарии, Бельгии, Нидер-ландах, Великобритании, Германии, странах Прибалтики, в Скандинавии, северных частях Италии, Австрии, Чехии, Польши [3, 6–13].

Allium ursinum subsp. ucrainicum Kleop. et Oxner имеет гладкие цветоножки без папилл. Произрастает в южной и восточной частях ареала вида [3, 5, 6]. Этот подвид был описан с долины Днепра, в централь-ной части Украины. Он распространен в Италии, южных регионах Австрии, Чехии, Польши, в Слова-кии, Венгрии, Словении, Хорватии, Боснии и Герцеговине, Сербии, Черногории, Македонии, Косово, Болгарии, Румынии, Украине, Молдове, европейской части России и на Кавказе [3, 6, 11, 14 –17].

В месте контакта подвидов отмечены популяции, имеющие промежуточные признаки [9, 15] и, по-видимому, возникающие при гибридизации Allium ursinum L. subsp. ursinum и Allium ursinum subsp. ucrainicum. Такие промежуточные по морфологии популяции были отмечены в Чехии [9] и Польше [13]. В Беларуси внутривидовая дифференциация черемши не изучалась, хотя по территории респу-блики должна проходить граница распространения этих двух подвидов. Так, к примеру, на территории Украины распространен только subsp. ucrainicum [18], тогда как в Литве – только типовой подвид subsp. ursinum [7]. В настоящее время известно общее распространение Allium ursinum L. s. l. на территории Республики Беларусь [19], однако целенаправленного изучения изменчивости и распространения под-видов данного вида в республике не проводилось.

Цель настоящей работы – изучение морфологического и молекулярно-генетического полиморфизма Allium ursinum L., оценка внутривидовой неоднородности популяций вида.

Материалы и методы исследованияДля изучения распространения подвидов черемши были проанализированы доступные гербарные

материалы по данной группе, хранящиеся в гербариях Ботанического института имени В. Л. Комарова РАН (LE), Белорусского государственного университета (MSKU), Института экспериментальной бо-таники имени В. Ф. Купревича НАН Беларуси (MSK), а также личные сборы, проведенные в течение 2012–2015 гг.

Для анализа общего геномного полиморфизма дикорастущих популяций наиболее эффективным и информативным является использование нейтральных ДНК-маркеров, сравнительно равномерно рас-пределенных по всему геному растения, в частности метод ISSR-анализа (Inter-Simple Sequence Repeat).

Материалом для молекулярно-генетического исследования послужили 35 дикорастущих популяций Allium ursinum L., относящихся к различным подвидам, собранных на территории Республики Бела-русь, а также за ее пределами. Характеристика образцов коллекции и присвоенные им авторами ката-ложные номера представлены в табл. 1. Кроме того, для последующего статистического анализа дан-ных использовалась аутгруппа Allium cepa L. трех сортов.

Каталог характеристик коллекции видов растений

Номер Характеристика образца

Min2Беларусь, Витебская обл., Докшицкий р-н, Тумиловичский с/с, 5–6 км к СЗ – З от д. Речные (N 54° 59ʹ 24,6ʺ, Е 27° 53′ 0,45ʺ), Тумиловичское лесничество, кв. 76, выдел 5–6. Осинник елово-лещи-новый. Собрал и определил М. А. Джус, 15.07.2012

Vit3

Беларусь, Витебская обл., Шарковщинский р-н (на границе с Миорским), Германовичский с/с, ~3,5 км к СВ – В от д. Красовщины (N 55° 29′ 05,3ʺ, Е 27° 43′ 22,5ʺ), ландшафтный заказник «Ельня», кв. 77, к Ю – ЮВ от быв. хут. Пищелевки. Сероольшаник с осиной, березой. S = 50 × 50 м. Собрал и опреде-лил М. А. Джус, 19.09.2012

Биология


Vit4

Беларусь, Витебская обл., Миорский р-н, Миколаевский с/с, ~9,5 км к ЮЗ – З от д. Липатино (N 55° 31′ 27,1ʺ, Е 27° 50′ 03,4ʺ), ландшафтный заказник «Ельня», кв. 30, выдел 2 Германовичского лесничества, ур. Еленский остров. Дубрава осиново-снытевая. S = 50 × 50 м. Собрал и определил М. А. Джус, 07.06.2012

Fra5Франция, регион Alsau, департамент Bas-Rhin, Commune Weinbourg (недалеко от границы с Commune Ingwiller). Правая сторона шоссе D 113. В полосе отчуждения шоссе, у широколиственных. Собрал и определил М. А. Джус, 22.05.1996

Gro20

Беларусь, Гродненская обл., Ивьевский р-н, окрестности д. Козевичи, 4 км к В – ЮВ, в 50 м от правого берега р. Западной Березины (N 53° 51′ 10,4ʺ, E 26° 08′ 51,0ʺ), на площади 800 м2 (40 × 20 м), несколько близлежащих участков общей площадью около 800 м2 недалеко от старицы, поляна в дубраве. Собра-ла и определила О. В. Дзюбан, 01.05.2014. Популяция 1

Gro21


Gro22


Gro23


Gro24


Vit7Беларусь, Витебская обл., Докшицкий р-н, окрестности д. Возновщины (~2 км к Ю – ЮЗ), Парафья-новский с/с, левобережье р. Зуйки. Черноольшаник елово-березово-снытевый. Собрал и определил М. А. Джус, 16.06.2000

Gro9

Беларусь, Гродненская обл., Свислочский р-н (на границе с Пружанским), Добровольский с/с, 5 км к ЮЗ – З от д. Рудни (N 52° 47′ 572ʺ, Е 24° 01′ 579ʺ, WGS-84). Беловежская пуща, Язвинское лесниче-ство, кв. 172, правобережная долина р. Немержанки, ур. Юрков Груд. Дубрава грабовая. S = 20 × 50 м. Собрал и определил М. А. Джус, 23.04.2011

Gro10Беларусь, Гродненская обл., Ивьевский р-н, Бакштовский с/с, урочище Поташня, 0,2 км к СЗ от д. По-ташни (N 5° 52′ 139ʺ, Е 26° 11′ 282ʺ, WGS-84), кв. 458, выдел 3. Ясенник снытевый с дубом, кленом, вязом. S = 100 × 400 м. Собрал и определил М. А. Джус, 11.06.2011

Min11 Беларусь, Минская обл., Узденский р-н, Узденский с/с, ~ 2 км к СВ – В от д. Борки, вблизи квартальной просеки. Черноольс снытевый у ручья. Собрал и определил М. А. Джус, 06.06.2010.

Min12 Беларусь, Минская обл., Узденский р-н, Узденский с/с, ~1,5 км к В от д. Борки, вдоль квартальной про-секи. Черноольс крапивный. Собрал и определил М. А. Джус, 06.06.2010

Min13 Беларусь, Минская обл., Осиповичский р-н, 4,5 км к ЮВ от ж.-д. ост. «Брицаловичи». Пойма р. Бере-зины, дубрава с примесью ели и ольхи. Собрал и определил В. В. Сахвон, 15.05.2007

Mog14Беларусь, Могилёвская обл., Глусский р-н, Славковичский с/с, 5 км к СЗ от д. Славковичи, Глусский лесхоз, Славковское лесничество, кв. 12, дубрава разнотравная с грабом, ясенем, кленом. Собрала и определила А. П. Яцына, 29.04.2011

Gom15 Беларусь, Гомельская обл., Светлогорский р-н, Чирковичский с/с, окрестности д. Печищи, 1,5 км к В. Широколиственно-еловый лес. Собрал и определил М. А. Джус, 23.05.1993

Ser31 Сербия (S-SZ), Vojvodina, Quercetum roboris (degradirano antropogeno) (Backa topola – lok. 1, Gradski park – lok. 2). Собрал и определил Goran Anacˆ kov., 22.05.2002

Ser35 Srbija (I-JI); lok. 1: Suva planina, lok. 2: Bojanine vode, put za trem; Fagetum moesiacum. Собрал и опре-делил Goran Anacˆ kov., 16.06.2006.

П р о д о л ж е н и е т а б л и ц ы



Ser36 flora exsiccate Montenegrina. Crna Gora; lok. 1: Bjelasica, lok. 2: Biogradska Gora; Fagetum submontanum, c. 80 m nv. Собрал и определил Goran Anacˆ kov., 01.06.2012

Ser37 flora exsiccate Montenegrina. Crna Gora; lok. 1: Bjelasica, lok. 2: Biogradska Gora; Fagetum submontanum, c. 80 m nv. Собрал и определил Goran Anacˆ kov., 01.06.2012

Bos32 Bosniae et Hercegovinae, lok. 1: Majevica, lok. 2: Lopare; Querco-Fagetea sa Luzula. Собрал и определил Goran Anacˆ kov., 22.05.2002



Gom18Беларусь, Гомельская обл., Кормянский р-н, 3,5 км от д. Кляпин к З – ЮЗ. Ольшаник снытевый у ру-чья, с березой, елью, осиной, лещиной, черемухой. Собрал и определил В. Н. Лебедько, 20.04.2014. Популяция 1

Gom19Беларусь, Гомельская обл., Кормянский р-н, 3,5 км от д. Кляпин к З – ЮЗ. Ольшаник снытевый у ру-чья, с березой, елью, осиной, лещиной, черемухой. Собрал и определил В. Н. Лебедько, 20.04.2014. Популяция 2

Min25 Беларусь, Минская обл., Узденский р-н, окрестности д. Дещенко, вдоль трассы Минск – Слуцк. Со-брала и определила О. В. Дзюбан, 13.04.2014

Min26 Беларусь, Минская обл., Пуховичский р-н, окрестности ж.-д. станции Талька. Собрала и определила О. В. Дзюбан, 24.04.2014

Min27 Беларусь, Могилёвская обл., Осиповичский р-н, окрестности н. п. Осиповичи. Собрала и определила О. В. Дзюбан, 24.04.2014

Min47 Беларусь, Минская обл., Дзержинский р-н, д. Дягильно, выращивается на приусадебном участке. Со-брала и определила О. В. Дзюбан, 15.04.2015. Популяция 1

Min48 Беларусь, Минская обл., Дзержинский р-н, д. Дягильно, выращивается на приусадебном участке. Со-брала и определила О. В. Дзюбан, 15.04.2015. Популяция 2

Pskov29Россия, Псковская обл., Локнянский р-н, берег руч. Смердель к С от урочища Хорайлово, широко-лиственный лес (N 56° 39′ 44,5ʺ, E 30° 18′ 51,4ʺ). Собрали и определили П. Г. Ефимов, Г. Ю. Конечная, В. В. Куропаткин, 04.05.2011

Zakarp30 УССР, Закарпатская обл., с. Невицкое в окрестности г. Ужгорода, в пойме реки (№ 1538). Собрали и определили Е. Мордак, Л. Светникова, 04.05.1976

Beresi45 Беларусь, Минск, ЦБС, площадка охраняемых растений (изъято из природы в Березинском заповедни-ке). Собрала и определила О. В. Дзюбан, 15.04.2013. Популяция 1

Beresi46 Беларусь, Минск, ЦБС, площадка охраняемых растений (изъято из природы в Березинском заповедни-ке). Собрала и определила О. В. Дзюбан, 15.04.2013. Популяция 2

Выделение геномной ДНК проводили согласно методике, описанной J. Plaschke [20], использовали 200–300 мг растительной ткани. Для анализа всех образцов коллекции использовали общий набор из пяти 3′-заякоренных ISSR-праймеров, максимально информативных по результатам предварительных исследований (ОДО «Праймтех»). Температура отжига адаптировалась для каждого праймера. По-лимеразная цепная реакция (ПЦР) проводилась по следующей схеме: реакционная смесь включала от 50 до 100 нг геномной ДНК, по 0,25 ммоль прямого и обратного праймера, по 0,2 ммоль каждого dATP, dCTP, dGTP и dTTP, от 1,5 до 2,5 ммоль МgCl2 и одну единицу Taq-полимеразы в инкубацион-ном буфере.

Условия проведения реакции: денатурация – 2 мин при 94 °С; циклы 2–35 – 30 с при 94 °С, 45 с при 56–60 °С в зависимости от праймера и 1 мин 30 с при 72 °С; цикл 36 – 5 мин при 72 °С. Продук-ты ISSR-анализа разделялись в 1 % агарозном геле и визуализировались окрашиванием бромистым этидием.

Статистический анализ данных. Оценка генетических дистанций между образцами коллекций видов растений на основании данных о расщеплении по локусам, полученным в результате ISSR-анализа, проводилась по методу Нея – Ли [21]. Построение дерева осуществлялось с помощью метода

О ко н ч а н и е т а б л и ц ы

Биология

ближайших соседей (neighbor-joining) [22], вероятность топологии дендрограммы поддержана значе-ниями bootstrap, указанными в узлах кластеров. Расчет дистанций и построение дендрограммы, отра-жающей филогенетические связи между образцами, проводились при помощи программы TREECON for Windows v.1.3b [23].

Результаты исследований и их обсуждениеИзучение данных гербариев показало, что на территории Беларуси произрастают оба подвида че-

ремши – Allium ursinum L. subsp. ursinum и Allium ursinum subsp. ucrainicum, а также многочисленные популяции, по морфологии занимающие промежуточное положение между указанными подвидами. Анализ распространения выявленных подвидов на территории республики позволил выявить опреде-ленные закономерности.

Растения, которые по морфологическим признакам в большей степени соответствовали Allium ursinum L. subsp. ursinum, регистрировались в северных и центральных регионах Беларуси. Популя-ции южных границ произрастания, имеющие морфологические признаки данного подвида, отмечены в Ивьевском и Кореличском районах Гродненской области, Узденском районе Минской области и Оси-повичском районе Могилёвской области.

Экземпляры растений, по морфологическим признакам наиболее соответствующие Allium ursinum L. subsp. ucrainicum, встречаются преимущественно в юго-восточных регионах Беларуси (Гомельская об-ласть, юг Могилёвской и Минской областей). Отдельные местонахождения растений, которые по мор-фологическим признакам могут быть отнесены к данному подвиду, выявлены в Пружанском районе Брестской области, Вилейском, Минском, Молодечненском и Смолевичском районах Минской обла-сти. Таким образом, подвиды черемши, выделяемые по морфологическим признакам, имеют на тер-ритории Беларуси различающиеся ареалы, хотя и частично перекрывающиеся на территории Минской возвышенности.

При анализе гербарных материалов нами обнаружено значительное количество образцов, которые затруднительно отнести к тому или иному подвиду (промежуточный морфотип), так как они обладают промежуточными признаками. На территории Беларуси промежуточный морфотип был выявлен в Брестской, Гродненской, Минской областях, а также на юго-западе Могилёвской и на юге Витебской областей. Таким образом, промежуточный морфотип располагается более-менее сплошной полосой с запада на северо-восток Беларуси по зоне контакта родительских подвидов. Не отмечен он на юго-востоке и северо-западе Беларуси.

Анализ ДНК-полиморфизма 35 популяций Allium ursinum L., произрастающих на территории Бе-ларуси, по ISSR-маркерам показал, что они сгруппированы в 2 крупных кластера, которые, в свою очередь, подразделяются на 5 более-менее обособленных субкластеров (рис. 1), им соответствуют группы (кластеры), представленные на рис. 2, приуроченные к различным географическим локали-тетам. Обособившиеся крупные кластеры соответствуют морфологическим подвидам Allium ursinum L. subsp. ursinum и Allium ursinum L. subsp. ucrainicum, анализ более мелких субкластеров представ-лен ниже.

Субкластер 1 филогенетического дерева (см. рис. 1) представлен растениями, произрастающими на северо-западе Беларуси (Докшицкий, Шарковщинский, Миорский районы Витебской области). Расте-ния, принадлежащие к этой группе, имеют очень сильно и густопапиллозные цветоножки, и на основа-нии этого данная группа была определена нами как Allium ursinum L. subsp. ursinum.

В продолжение описания родительских видов рассмотрим сначала субкластеры 4 и 5, которые объе-диняют растения с гладкими цветоножками и соответствуют Allium ursinum L. subsp. ucrainicum. При этом субкластер 5 представлен растениями, произрастающими на юго-востоке Республики Беларусь (Глусский район Могилёвской области, Светлогорский и Кормянский районы Гомельской области). В составе же субкластера 4 объединены образцы Allium ursinum subsp. ucrainicum, произрастающие за пределами Беларуси (Закарпатская область Украины, Сербия, Босния). Они, несомненно, морфологиче-ски и генетически наиболее близки с Allium ursinum subsp. ucrainicum из долины Днепра, однако образу-ют обособленную группу. По-видимому, это отражает генетическую дифференциацию данного подвида в долготном направлении и указывает на роль Карпат как мощного изолирующего фактора, обеспечива-ющего значительный уровень генетической изоляции для многих видов растений и животных.

В субкластеры 2 и 3 входят растения, произрастающие в центральной части Беларуси. Популяции растений, принадлежащие к субкластеру 3, характеризуются слабопапиллозными цветоножками; в не-которых случаях часть цветков в соцветии имели папиллозные цветоножки, а часть – цветоножки поч-ти без папилл. В некоторых случаях у растений этой группы отмечались лишь единичные папиллы у основания цветоножек и, по данным морфологии, они могли быть отнесены к Allium ursinum subsp.


ucrainicum. Как свидетельствуют молекулярно-генетические исследования, эта группа представляет собой, по-видимому, гибриды Allium ursinum L. subsp. ursinum и Allium ursinum subsp. ucrainicum. Суб-кластер 2 (см. рис. 1 и 2) также включает растения, произрастающие в центральной части Беларуси (Ивьевский район Гродненской области, Осиповичский район Могилёвской области, Узденский район Минской области, Лепельский район Витебской области). Морфологически данные растения в значи-тельной степени соответствуют типичному Allium ursinum L. subsp. ursinum и могут быть определены подобным образом. Однако в отличие от северо-западных популяций (субкластер 1) они имели чуть меньшее количество более мелких папилл на цветоножках. По данным молекулярно-генетических исследований, эта группа, вероятнее всего, представляет собой результат возвратных скрещиваний промежуточного морфотипа (кластер 3) с Allium ursinum L. subsp. ursinum. Сравнение морфологиче-ской классификации и результатов молекулярных исследований показало их частичное несовпадение. В частности, были выявлены растения, по данным морфологии, приближающиеся к Allium ursinum L. subsp. ursinum или Allium ursinum subsp. ucrainicum, но по молекулярным данным, вероятнее всего представляющие собой результаты возвратных скрещиваний промежуточного морфотипа с родитель-скими подвидами. Особое внимание следует обратить на то, что в настоящее время типичные Allium ursinum L. subsp. ursinum и Allium ursinum subsp. ucrainicum на территории Беларуси уже не контакти-руют друг с другом, а подобные гибриды более-менее стабилизировались и формируют между ними переходную зону. В настоящее время они способны к самостоятельному существованию и поддержа-нию популяций, не завися при этом от родительских таксонов.

Рис. 1. Дендрограмма, отражающая филогенетические отношения генотипов A. ursinum, полученная методом neighbor-joining. Длина ветвей соответствует генетическим дистанциям по Nei

Биология

Говоря о разработке научно обоснованных подходов к охране редкого на территории Беларуси вида Allium ursinum L. s. l., необходимо отметить, что более высокий уровень охраны следует обе-спечить для популяций, произрастающих в северо-западных и юго-восточных регионах республики. Данные популяции являются реликтовыми по происхождению и представлены центральноевропей-ским Allium ursinum subsp. ursinum и паннонско-западнопонтическим Allium ursinum subsp. ucrainicum соответственно. Выявленный промежуточный морфотип, произрастающий широкой полосой с юго-запада на северо-восток Беларуси, имеет аборигенное происхождение и является чрезвычайно поли-морфным. Это может объясняться его гибридогенным происхождением и эволюционной молодостью (вероятнее всего, данный морфотип имеет постгляциальное происхождение). Полученные данные не-обходимо учитывать при планировании работ по реинтродукции популяций черемши в естественные сообщества.

Таким образом, проведенное изучение морфологического и молекулярно-генетического полимор-физма Allium ursinum L. s. l. на территории Беларуси подтвердило наличие в республике двух подви-дов – Allium ursinum subsp. ursinum и Allium ursinum subsp. ucrainicum, позволило выявить их географи-ческую локализацию и гибридизацию между данными подвидами. Установлено, что в настоящее время на территории Беларуси A. ursinum subsp. ursinum и A. ursinum subsp. ucrainicum не контактируют друг с другом. Типичный A. ursinum subsp. ursinum отмечен только в северо-западных регионах Беларуси, а A. ursinum subsp. ucrainicum – на юго-востоке. Выявлено частичное несовпадение классификации по морфологическим и молекулярно-генетическим данным. Показано, что образцы, по морфологическим признакам приближающиеся к одному из подвидов, но имеющие слабое проявление признаков друго-го подвида, с высокой долей вероятности являются результатами возвратных скрещиваний. При этом более частыми являются возвратные скрещивания гибрида с A. ursinum subsp. ursinum. Полученные данные необходимо учитывать при планировании работ по реинтродукции популяций черемши в есте-ственные сообщества.

Рис. 2. Распространение выделенных по данным молекулярно-генетических исследований субкластеров лука медвежьего на территории Беларуси


Работа по оценке молекулярно-генетического полиморфизма, а также по тестированию видовой обособленности неясных в систематическом отношении некоторых редких таксонов растений Белару-си с помощью ISSR-маркеров проводилась при поддержке гранта БРФФИ № Б13-124.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК (REFERENCES)

1. Friesen N., Fritsch R. M., Blattner F. R. Phylogeny and new intrageneric classification of Allium (Alliaceae) based on nuclear ribosomal DNA ITS sequences // Aliso. 2006. Vol. 22. P. 372–395 [Friesen N., Fritsch R. M., Blattner F. R. Phylogeny and new intrageneric classification of Allium (Alliaceae) based on nuclear ribosomal DNA ITS sequences. Aliso. 2006. Vol. 22. P. 372–395 (in Engl.)].

2. Красная книга Республики Беларусь. Растения: редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды дикорастущих растений / редкол.: И. М. Кочановский (предс.) [и др.]. 4-е изд. Минск, 2015. С. 196–198.

3. Бордзиловский Е. И. Allium // Флора УРСР : в 12 т. Киев, 1950. Т. 3. С. 91–146.4. Stearn W. T., Tutin T. G., Heywood V. H., Burges N. A., Moore D. M., Valentine D. H., Walters S. M., Webb D. A. Allium L. //

Flora Europaea : in 5 vol. Cambridge, 1980. Vol. 5. P. 49–69.5. Stearn W. T. European species of Allium and allied genera of Alliaceae: a synonymic enumeration // Ann. Mus. Goulandris.

1978. Vol. 4. P. 83–198 [Stearn W. T. European species of Allium and allied genera of Alliaceae: a synonymic enumeration. Ann. Mus. Goulandris. 1978. Vol. 4. P. 83–198 (in Engl.)].

6. Серегин А. П. Флористические материалы и ключ по лукам (Allium L., Alliaceae) Европейской России // Бюл. Моск. о-ва испытателей природы. Отд. биол. 2005. Т. 110, вып. 1. С. 45–51 [Seregin A. P. Floral materials and manual key of Allium (Allium L., Alliaceae) of the European Russia. Byulleten′ Mosk. obschestva ispyt. prirody. Otd. biologicheskii. 2005. Vol. 110, issue 1. P. 45–51 (in Russ.)].

7. Karpavičiené B. Distribution of Allium ursinum L. in Lithuania // Acta Biologica Univ. Daugavp. 2006. Vol. 6. P. 117–121 [Karpavičiené B. Distribution of Allium ursinum L. in Lithuania. Acta Biologica. Univ. Daugavp. 2006. Vol. 6. P. 117–121 (in Engl.)].

8. Tutin T. G. Biological Flora of the British Isles. Allium ursinum L. // J. Ecol. 1957. Vol. 45, No. 63. P. 1003–1010 [Tutin T. G. Biological Flora of the British Isles. Allium ursinum L. J. Ecol. 1957. Vol. 45, No. 63. P. 1003–1010 (in Engl.)].

9. Karpavičiené B. Diversity of Allium species in Lithuania // Biodiversity in Relation to Vegetation Zones in Europe. Lódz, 2005. P. 57–64.

10. Aguiar C., Aedo C. Allium ursinum L. subsp. ursinum: confirma¸ čao da presenc¸ em Portugal // Silva Lusit. 2006. Vol. 14, № 2. P. 268 [Aguiar C., Aedo C. Allium ursinum L. subsp. ursinum: confirma¸ čao da presens¸ caem Portugal. Silva Lusit. 2006. Vol. 14, No. 2. P. 268 (in Engl.)].

11. Krahulec F., Duchoslav M. Alliaceae J. Agardh – česnekovité // Květena České republiky. Praha, 2010. Vol. 8. P. 647–677 [Krahulec F., Duchoslav M. Alliaceae J. Agardh – česnekovité. Květena České republiky. Praha, 2010. Vol. 8. P. 647–677 (in Engl.)].

12. Aedo C. Allium L. // Flora iberica [Electronic resource]. URL: http://www.rjb.csic.es/floraiberica/ (date of access: 20.02.2015).13. Rola K. Taxonomy and distribution of Allium ursinum (Liliaceae) in Poland and adjacent countries // Biol. Sect. Bot. 2012.

Vol. 67, № 6. P. 1080–1087 [Rola K. Taxonomy and distribution of Allium ursinum (Liliaceae) in Poland and adjacent countries. Biol. Sect. Bot. 2012. Vol. 67, No. 6. P. 1080–1087 (in Engl.)].

14. Soják J. Rozšíření plemen Allium ursinum L. v Československu // Preslia. 1968. Vol. 40. P. 294 –300 [Soják J. Rozšíření plemen Allium ursinum L. v Československu. Preslia. 1968. Vol. 40. P. 294 –300 (in Engl.)].

15. Zahariadi C. Liliaceae // Flora Repub. Soc. Romania. Bucharest, 1966. Vol. 11. P. 106– 404 [Zahariadi C. Liliaceae. Flora Repub. Soc. Romania. Bucharest, 1966. Vol. 11. P. 106– 404 (in Engl.)].

16. Conti F., Abbate G., Alessandrini A., Blasi C. An annotated checklist of the italian vascular flora. Roma, 2005. 17. Chifu N., Ştefan N., Zamfirescu O., Mânzu C., Zamfirescu S. Forest communities floristically specific to eastern Romania //

Nature Conservation Concepts and Practice. Berlin ; Heidelberg, 2006. P. 169–180.18. Червона книга України. Рослинний світ / за ред. Я. П. Дідуха. Киïв, 2009.19. Soják J. Rozšíření plemen Allium ursinum L. v Československu // Preslia. 1968. Vol. 40. P. 294 –300 [Soják J. Rozšíření plemen

Allium ursinum L. v Československu. Preslia. 1968. Vol. 40. P. 294 –300 (in Engl.)].20. Plaschke J., Ganal M. W., Ruder M. S. Detection of genetic diversity in closely related bread wheat using microsatellite

markers // Theor. Appl. Genet. 1995. Vol. 91. P. 1001–1007 [Plaschke J., Ganal M. W., Ruder M. S. Detection of genetic diversity in closely related bread wheat using microsatellite markers. Theor. Appl. Genet. 1995. Vol. 91. P. 1001–1007 (in Engl.)].

21. Nei M., Li W. H. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1979. Vol. 76, № 10. P. 5269–5273 [Nei M., Li W. H. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1979. Vol. 76, No. 10. P. 5269–5273 (in Engl.)].

22. Saitou N., Nei M. The Neighbor-joining Method: A New Method for Reconstructing Phylogenetic Trees // Mol. Biol. Evol. 1987. Vol. 4, № 4. P. 406– 425 [Saitou N., Nei M. The Neighbor-joining Method: A New Method for Reconstructing Phylogenetic Trees. Mol. Biol. Evol. 1987. Vol. 4, No. 4. P. 406– 425 (in Engl.)].

23. Van de Peer, R. De Wachter Y. TREECON for Windows: a software package for the construction and drawing of evolutionary trees for the Microsoft Windows environment // Comput. Appl. Biosci. 1994. Vol. 10. P. 569–570 [Van de Peer, R. De Wachter Y. TREECON for Windows: a software package for the construction and drawing of evolutionary trees for the Microsoft Windows environment. Comput. Appl. Biosci. 1994. Vol. 10. P. 569–570 (in Engl.)].

Статья поступила в редколлегию 14.03.2016. Received by editorial board 14.03.2016.

Documents

ФИЛОГЕОГРАФИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ ALLIUM URSINUM … · 2016-10-12 · вуси, Литве, Латвии, Смоленской области России