Semerikova S.A.   Семериков В.Л.  

Изменчивость ядерных и цитоплазматических генетических маркеров и биогеография пихты Семенова (Abies semenovii B. Fedtsch.), эндемика Западного Тянь-Шаня

Reporter: Semerikova S.A.

Abies semenovii (пихта Семенова, или тянь-шаньская) – эндемичный вид, произрастающий в районе Западного Тянь-Шаня (Кыргызстан), где формирует совместно с Picea schrenkiana верхнюю границу леса. Леса из пихты Семенова, сильно сократившись за последние 100 лет, состоят в настоящее время из изолированных популяций на склонах Чаткальского и Ферганского горных хребтов, а также Таласского Алатау, общей площадью около 3-4 тыс. га (Маценко, 1964; Пихта, 1986). Систематическое положение пихты Семенова остается неопределенным, во многих классификациях данная пихта рассматривается в ранге подвида пихты сибирской (subsp. A. semenovii (B. Fedtsch.) Farjon) (Farjon, Rushforth, 1989).
В задачи исследования входило уточнение видового статуса A. semenovii, выяснение происхождения и связи с другими видами Abies, определение уровня внутривидовой генетической изменчивости с целью пролить свет на демографическую историю популяций.
Исследованы образцы пихты из Сары-Челекского заповедника, всего 58 деревьев из восьми урочищ заповедника. В работе использовалось несколько типов генетических маркеров (цитоплазматических и ядерных) с различным характером наследования и с разной скоростью мутирования, что позволяет оценить время и интенсивность «боттлнека» в популяциях. Определен уровень изменчивости аллозимных локусов, хлоропластных микросателлитных локусов (cpSSRs), проведен анализ AFLP (анализ полиморфизма длин амплифицированных фрагментов) и митохондриального (митДНК) фрагмента.
В сравнении с другими видами пихт у A. semenovii была изучена изменчивость нуклеотидных последовательностей хлоропластной ДНК общей длиной 2805 п.н. Показано, что A. semenovii принадлежит к монофилетической группе видов секции Balsamea. Однако при этом имеются мутации, специфичные для A. semenovii и обособляющие данный вид от остальных изученных видов Abies, в том числе от A. sibirica. Кроме того, значительное отличие A. sibirica и A. semenovii по составу аллозимных и cpSSR локусов подтверждает видовой ранг A. semenovii и исключает недавний обмен генов между двумя видами, хотя общий митДНК гаплотип говорит об их более тесных взаимоотношениях в прошлом и об их общей истории.
Исследование аллозимной изменчивости A. semenovii, выполненное в нашей работе, подтверждает показанное ранее (Гончаренко, Падутов, 1995; и др.) почти полное отсутствие полиморфизма в аллозимных локусах у пихты Семенова, что предполагает сильный «боттлнек» в истории популяций пихты на Тянь-Шане, который элиминировал аллозимную изменчивость. Также у A. semenovii обнаружено значительное снижение уровня изменчивости высоковариабельных у Abies (Vendramin et al, 1999; Semerikova et al., 2011) cpSSR локусов.
При сравнении A. semenovii с другим эндемичным видом пихты, имеющим экстремально ограниченное распространение (A. gracilis Kom., Камчатка), сделано заключение, что оба вида прошли через сильный популяционный «боттлнек» в своей истории, но, в случае A. semenovii, сокращение популяции произошло раньше, но было более катастрофическим, чем у A. gracilis, где «боттлнек» произошел сравнительно недавно. Распределение частот cpSSR гаплотипов у A. semenovii указывает на «пост-боттлнек» появление новых мутаций в микросателлитных локусах. Быстрое мутирование cpSSR локусов позволило накопиться определенной изменчивости, при этом в аллозимных локусах новых аллелей почти не появилось.
При исследовании пихты, произрастающей в Кыргызстане в условиях искусственного насаждения, нами впервые обнаружен факт гибридизации A. semenovii и A. sibirica. Результаты аллозимного и cpSSR анализов показали гибридную природу выборки, полученной из питомника национального парка «Чон-Кемин». Все исследованные особи оказались гибридами первого поколения. Опылителем при этом являлась пихта сибирская. Данная работа выполнена при финансовой поддержке Интеграционного проекта УрО и СО РАН, №09-C-4-1013.
 

Abstracts file: Семерикова, Семериков, Красноярск.doc


To reports list