ИСТИНА

Проект направлен на изучение генетического разнообразия и популяционно-генетической структуры ряда сложных в таксономическом отношении групп степных растений с целью выявления основных эколого-географических закономерностей в популяционной изменчивости и решения таксономических вопросов в изучаемых группах, в частности, вопросов о межвидовых границах. Объектами исследования выбраны представители нескольких родов из разных семейств: Lotus и Hedysarum (бобовые), Stipa (злаки), Gallium (мареновые). Изучаемые критические группы видов распространены в степной зоне Восточной Европы и Евразии в целом, но различаются по размеру и характеру ареала, а также экологическим особенностям и жизненным стратегиям, что позволит провести исследование их генетической структуры в сравнительном плане, с учетом факторов, влияющих на ее формирование. Традиционный молекулярно-филогенетический подход с использованием одного или немногих ДНК маркеров часто не позволяет разрешить таксономические проблемы в сложных видовых комплексах, особенно при наличии межвидовой гибридизации. Для изучения генетической изменчивости предполагается использовать несколько типов молекулярных маркеров, включая специфические (последовательности вариабельных участков пластидной ДНК, микросателлиты) и неспецифические (ISSR) маркеры. Два последних подхода (SSR, ISSR) позволяют выявить большое количество маркеров, характеризующих группы разного уровня (от локальных популяций до видов). В сопоставлении с ранее полученными данными по морфологической изменчивости это исследование позволит получить более полную картину популяционно-генетических процессов в изучаемых группах в эволюционном, таксономическом и биогеографическом контексте.

По роду Lotus Материалом для филогенетического исследования рода Lotus послужили 155 образцов из 98 видов этого рода (маркер ITS1-2) и 70 образцов из 54 видов (маркеры 5’ETS яДНК и psbA-trnH и rps16 плДНК). Анализ охватывает 13 из 14 известных секций рода. Материал для микросателлитного анализа – выборки из 51 локальной популяции диплоидных (2x) и тетраплоидных (4x) видов комплекса группы Lotus corniculatus с территории Северной Евразии. Анализ проведен по 8 микросателлитным локусам. Генотипировано по 6-32 образца на популяцию (общий объем выборки n=468). На материале из этих же популяций проведено морфометрическое исследование по 37 признакам (общий объем выборки n=553). Филогеографичский анализ группы Lotus corniculatus по участкам trnF-L и интрону trnL проведен в 99 локалитетах (по 1-4 образца в каждом). В исследование также включены 9 представителей других групп секции Lotus и две внешние группы - Lotus fulgurans (Porta) D.D.Sokoloff (секции Dorycnium) и L. strictus Fisch. et C.A.Mey. (секция Bonjeanea). Всего изучено 176 последовательностей, из которых 152 относятся к комплексу Lotus corniculatus. Мультигенный филогенетический и биогеографический анализ рода Lotus. Мультигенный филогенетический анализ рода Lotus по ядерным и пластидным маркерам ДНК подтвердил сведение родов Dorycnium и Tetragonolobus в синонимы к Lotus. Анализ пластидных данных выявил раннее расщепление рода Lotus на две клады: одну, включающую секцию Lotus и виды, традиционно относимые к роду Dorycnium, и вторую, объединяющую остальные виды рода. Первая клада («северная») имеет центр видового разнообразия в Европе и Сев. Азии, а вторая («южная») – в Макаронезии, Африке и Юж.Азии. Только «южная» клада выявляется по ядерным маркерам ITS и ETS. Обособление некоторых секций рода Lotus (например, Lotea, Pedrosia, Chamaelotus) поддержано всеми изученными маркерами, других (например, Lotus) – только частью маркеров, некоторых (например, Ononidium) – ни одним из маркеров. Кроме того, выявлены хорошо поддержанные клады, не выделяемые в классических системах. Показана монофилетичность комплекса Lotus corniculatus по ядерным и пластидным маркерам. Установлено несколько случаев неконгруэнтности между пластидными и ядерными филогенетическими реконструкциями, и даже между данными по двум ядерным маркерам (ITS и ETS), возможно, возникших в ходе сетчатой эволюции. В прошлом, ареал рода Lotus претерпел как минимум один раунд фрагментации с последующей экспансией и обширным видообразованием, связанным со сложной историей Средиземноморского биома в целом. Опубликована статья: Kramina & al., 2016. Филогенетический анализ секции Lotus по спейсеру trnF-L и интрону trnL хпДНК. Показано, что распределение инделей в изученном участке согласуется с таксономическим делением секции Lotus на несколько видовых групп. Подобная ситуация наблюдалась у крупнейшего рода бобовых Astragalus (Wojciechowski et al. 1999), для которого отмечена таксономическая и филогенетическая значимость инделей гена trnL. На филогенетическом Байесовском дереве (рис. 1) группа Lotus corniculatus высоко поддержана (Posterior Probability (PP) 1.000) и отличается от других групп секции Lotus четырьмя длинными инделями (6, 14, 2-6 и 10 п.о.). Ближайший к комплексу Lotus corniculatus вид L. conimbricensis сходен с ним тремя инделями и отличается одним. Обнаружено тесное объединение L. conimbricensis и L. glareosus 871 (PP 1.000). Этот интересный результат совпадает с тем, что получено по ядерному маркеру ITS1-2 для этих же образцов (Kramina et al., 2016). Этот случай требует более тщательного изучения, поскольку он может пролить свет на ранние этапы эволюции комплекса Lotus corniculatus. Клада, объединяющая группу LOTUS CORNICULATUS + Lotus conimbricensis + №871 также хорошо поддержана (PP 0.953). С высокой поддержкой выделяется группа LOTUS ANGUSTISSIMUS (PP 0.994), с менее высокой – клада из групп LOTUS PEDUNCULATUS + LOTUS CASTELLATUS+LOTUS SUBBIFLORUS (PP - 0.852). Четыре последние группы также объединяются с хорошей поддержкой (PP 0.933). Выявленные филогенетические связи между представителями секции Lotus согласуются с нашими более ранними результатами по другим пластидным маркерам (psbA-trnH и rps16) (Kramina et al., 2016). Вид L. parviflorus не группируется с кладами LOTUS ANGUSTISSIMUS и LOTUS CASTELLANUS+LOTUS SUBBIFLORUS, хотя таксономически сближался с ними рядом авторов (Heyn, 1970 и др.). Он занимает обособленное положение, несколько приближаясь к бывшим представителям рода Dorycnium (в нашем понимании – двух секций рода Lotus). Это не противоречит данным по nrITS, где он обособлялся вместе с видом L. subbiflorus и тоже сближался с секциями Dorycnium и Bonjeanea. Пластидные данные для него получены впервые, они показывают особое положение этого вида в филогении рода Lotus. Группа Lotus corniculatus, за исключением образца 871, представлена гаплотипами групп A, B, C, D и E. Группы гаплотипов A, B и E находятся в неразрешенном состоянии, группы C и D вместе достаточно хорошо обособены (PP 0.949). Переход от A-B-E к D идет через гаплотипы группы C, что согласуется с результатами филогеографического анализа. Филогеографический анализ комплекса Lotus corniculatus по спейсеру trnF-L и интрону trnL хпДНК методом статистической парсимонии в программе TCS. Длина выравнивания по группе Lotus corniculatus 1019 п.о. В группе Lotus corniculatus и ближайших к ней L. conimbricensis и образце 871 выявлено 38 гаплотипов. Обнаружен протяженный индель (73 п.о.), охватывающий часть гена trnF и спейсера trnF-L. Число копий этого инделя и их особенности являются основой филогеографического паттерна сети гаплотипов и хорошо согласуется с группами гаплотипов (рис. 2). Выявлены следующие варианты инделя: 1 – исходный вариант инделя, 2 – вариант инделя с одной заменой (A на G в 27 позиции), 1-2 – наличие двух копий инделя (1 и 2), 1-2-2 – наличие трех копий инделя (одной 1 и двух 2), 1-2g - наличие двух копий инделя с мутацией во второй копии (G на T в 37 позиции) (рис. 2). Сеть гаплотипов представлена на рис. 3, а их географическое распространение – на рис. 4. Мы считаем, что исходным вариантом инделя является 1, поскольку он представлен у обоих видов внешней группы и у всех видов секции Lotus, не относящихся к комплексу Lotus corniculatus. В комплексе Lotus corniculatus этот вариант встречается преимущественно в Зап. Европе, но изредка - у отдельных представителей, доходящих до Нижнего Поволжья. В комплексе L. corniculatus он характеризует гаплотипы группы A. Наиболее распространен в Европе вариант 1-2 (у одного образца отмечен 1-2-2), представленный у многих европейских видов (L. alpinus, L. glacialis, L. tenuis, L. borbasii и др.) и соответствующий гаплотипам группы B. В Азии он замещается на вариант 1-2g, распространенный у L. krylovii и отчасти у L. frondosus (соответствует гаплотипам группы D). У L. frondosus представлены гаплотипы группы C c разнообразным строением инделя (варианты 1 и 1-2). Происхождение этого вида требует дополнительных исследований. Вариант инделя 2 (соответствующий гаплотипам группы E) распространен в В.Африке (у вида L. schoelleri), в Пакистане (у L. burttii) и в Японии (у L. japonicus). Родство этой группы гаплотипов спорно ввиду наличия петель в сети: гаплотипы группы E могли произойти от группы A (за счет мутации инделя 1 в индель 2) или через гаплотипы группы B (вариант инделя 1-2) путем потери инделя 1. Наибольшее разнообразие вариантов инделя и групп гаплотипов отмечено у аллополиплоидов L. corniculatus и L. ucrainicus. Наиболее близок к исходному для группы гипотетическому гаплотипу гаплотип A, отмеченный у L. alpinus из Испании, произрастающий в одном из западноевропейских рефугиумов (Иберийской системе). Производные гаплотипы расселялись на восток и дали два всплеска разнообразия: 1) большой в Центр. и Вост. Европе (гаплотив B и его производные) и 2) малый в азиатской части Северной Евразии (гаплотип D и его производные). Микросателлитный и морфологический анализ комплекса Lotus corniculatus. Микросателлитный анализ комплекса в Северной Евразии показал достаточно четкое разделение на две большие группы, соответствующие европейской и азиатской частям ареала. В европейскую группу попали европейские виды L. tenuis, L. stepposus, L. ucrainicus, L. corniculatus и погранично евразийский L. frondosus, тогда как азиатская группа представлена видом L. krylovii. По составу микросателлитных аллелей достаточно хорошо обособлены L. krylovii и L. frondosus, тогда как европейские виды проявляют значительную интрогрессию (рис. 5). Эта картина хорошо согласуется с результатами морфологического многомерного анализа (рис. 6). Популяции восточных (преимущественно, азиатских) диплоидов L. krylovii и L. frondosus сильно дифференцированы по составу SSR-маркеров (Fst=0,664-0,705) (таблица 1). Во многих популяциях L. krylovii и L. frondosus наблюдается очень низкая генетическая изменчивость, что отражается в виде близких групп точек на диаграмме (рис. 5) и в характеристиках генетического разнообразия (таблица 1), что мы связываем с возможным преобладанием самоопыления (или, возможно, апомиксиса) в системе скрещивания, учитывая их неспособность к вегетативному размножению. Европейские виды характеризуются слабой межпопуляционной дифференцировкой (Fst=0,125-0,431) и гораздо более выраженным внутрипопуляционным генетическим полиморфизмом (таблица 1), что мы считаем следствием преобладания перекрестного опыления в системе скрещивания. Анализ состава аллелей в микросателлитных локусах, проведенный в программе Structure по 47 популяциям показал, что наиболее вероятно разделение изученных образцов на два больших генетических кластера (рис. 7A). Первый кластер азиатский, он включающет вид L. krylovii, кроме двух казахских популяций, второй - преимущественно европейский, объединяющий остальные виды (рис. 7A). Следующим по вероятности следует разбиение общей выборки из 47 популяций на 10 генетических групп. Один из часто встречающихся вариантов такого разбиения представлен на рис. 7B. При повторных запусках с одним и тем же k принадлежность образцов и выборок к кластерам несколько варьирует, но основные тенденции сохраняются. Европейские диплоидные виды L. tenuis и L. stepposus, как правило, образуют видовые кластеры, а тетраплоидные L. ucrainicus и L. corniculatus – общий кластер. Видна интрогрессия между диплоидом L. stepposus и тетраплоидом L. ucrainicus (рис. 7B). Каждый из азиатских видов L. krylovii и L. frondosus распадается на несколько отдельных кластеров. По роду Stipa Морфологический анализ. Проанализированы представители 15 популяций ковылей группы родства Stipa dasyphylla, произрастающих в различных регионах европейской части России (всего 216 образцов). В 11 из 15 случаев популяции были однородными и были отнесены к определенным видам: 2 популяции Stipa dasyphylla (Czern. ex Lindem.) Trautv. (Центрально-Черноземный заповедник (Курская область) и Оренбургский заповедник), 4 популяции S. ucrainica P.Smirn. (запад Ростовской области, заповедник Ростовский, Центрально-Черноземный заповедник, южный берег Крыма), 3 популяции S. zalesskii Wilensky (запад Ростовской области, Центрально-Черноземный заповедник, Оренбургский заповедник) и 2 популяции S. pontica P.Smirn. (урочище Утриш (Краснодарский край), южный берег Крыма). Обнаружена смешанная популяция в западной части Ростовской обл., состоящая из растений, принадлежащих к S. dasyphylla, и особей, по морфологическим признакам сходных с S. pontica, но без каких-либо переходов между ними (в дальнейшем рассматриваются как две отдельные выборки). Обнаружены два растения из Белгородской обл. смешанной природы. Популяция из-под Севастополя соответствует описанию S. poёtica Klok.. Морфологический анализ проводили по пяти признакам: диаметр листовых пластинок, удельное число волосков на абаксиальной стороне листовых пластинок, наличие опушения на влагалищах листьев вегетативных побегов, длина нижней цветковой чешуи, расстояние, на которое краевая полоска волосков на нижней цветковой чешуе не достигает ости. Еще шесть признаков были отброшены, поскольку не показали значимости для разделения видов. По количественным признакам исследованные популяции, в целом, демонстрируют непрерывную изменчивость, крайние значения признаков перекрываются (в качестве примера приведены данные по диметру листовой пластинки и удельному числу волосков на абаксиальной стороне листа; рис. 8, 9). Выявлена низкая внутрипопуляционной изменчивость. Установлено, что зачастую между популяциями разных видов из одного региона отсутствует перекрывание в значениях признака, или даже наблюдается хиатус. Однако это не относится к крымским популяциям. Микросателлитный анализ. По 6 микросателлитным локусам – SP18, SP152, SP185, SP419 (Liu et al., 2011) и Asi024, Asi061(Chen et al., 2008) – проведен SSR-анализ 141 образцов ковылей, включающий выборки из всех анализируемых популяций. Вычисление сходства образцов между собой по набору микросателлитных аллелей показало, что образцы образуют более или менее единое облако, «края» которого представляют образцы S. zalesskii, S. ucrainica и S. dasyphylla. При этом в «центре» образцы разных «морфологических» видов расположены вперемешку, таким образом, говорить о четком разделении указанных видов на основании полученных данных не представляется возможным. Образцы трех крымских же популяций образовали полностью неразрешенное единое облако, примыкающее к основному (рис. 10). Эффект расхождения популяций разных видов, произрастающих в одном регионе, наблюдается и на данных по генетическому расстоянию Неи между популяциями (рис. 11). На примере популяций из Оренбургской, Курской и Ростовской областей видно, что генетическое расстояние между популяциями из одного региона часто превышает расстояние между ними и популяциями из других регионов. Три крымские популяции демонстрируют близость друг к другу. Обработка в программе STRUCTURE показала (рис. 12) однородность и обособленность одних популяций, например, S. zalesskii из Оренбургской области и S. dasyphylla из Курской области и смешанную природу других – S. ucrainica с востока Ростовской области и S. zalesskii из Курской области. Наибольшее генетическое разнообразие по числу различных аллелей исследованных локусов было выявлено для запада Ростовской области (29) и Оренбургской области (26). Данный результат мы связываем с бóльшим объемом выборки из Ростовской области и пересечением в этом регионе ареалов трех исследуемых видов с одной стороны и значительной обособленностью популяции S. zalesskii из Оренбургской области, с другой. Кроме того, у растений из Оренбургской области выявлено наибольшее число уникальных аллелей (9) и наибольшая гетерозиготность (0,631). Межмикросателлитный анализ. В анализ включены 119 образцов, представляющие все имеющиеся в нашем распоряжении популяции изучаемых видов ковылей. На основании ISSR-спектров, полученных с помощью пяти праймеров – HB12, HB13, M2, M4 и UBC868 (всего 72 различных ISSR-фрагмента) – была проведена ординация изученных образцов методом главных координат, в качестве меры сходства был использован коэффициент Жаккара. Полученные данные позволили только выделить из общей выборки отдельные популяции – S. zalesskii из Оренбургской и Ростовской областей и S. ucrainica из Ростовской области (2 популяции) и растений по морфологическим признакам приближающимся к S. pontica оттуда же. Все остальные популяции образовали единое неразрешенное облако. Таким образом, межмикросателлитный анализ также не позволяет различать исследуемые виды в целом, хотя и демонстрирует особенности отдельных популяций. Ареал группы в целом можно охарактеризовать как евразийский. Самыми западными являются оторванные от основного ареала популяции S. zalesskii из Чехии (Martinovský, 1975). Наиболее восточными же являются алтайские популяции S. dasyphylla и S. zalesskii (Ломоносова, 1990) и тянь-шаньские популяции последнего (Лавренко, Синская, 1965). Ареалы исследованных четырех видов в Европейской России приведены на рисунке 13. Видно, что ареалы трех видов пересекаются в центральном Черноземье, юге Европейской России и в Крыму. Полученные данные демонстрируют различные тенденции взаимодействия популяций видов группы родства S. dasyphylla в тех или иных регионах Европейской России. Так в Оренбургской, Курской и Ростовской областях преобладает расхождение популяций, отнесенных к разным видам, друг от друга (как по морфологическим признакам, так и по набору микросателлитных аллелей), подобная картина могла сформироваться при расселении на значительные расстояния уже обособленных узких генетических линий ковылей, которые при попадании в новые места обитания не обменивались генами с аборигенными популяциями. Данные о частичной клейстогамии у ковылей (Пономарев, 1966) дают основу для подобного предположения. В Крыму же – наоборот, имеет место явное сближение популяций, сопровождающееся размыванием межвидовых различий между ними. Возможно, такая ситуация связана со вторичным контактом в этом регионе разных путей расселения ковылей в Европу, при условии , что генетические барьеры между линиями, расселяющимися по этим путям не успели сформироваться. Анализ хлоропластных участков ДНК trnF-trnL, ndhC-trnV, psbA-trnH. Было проведено тест-исследование оследовательностей хлоропластной ДНК у изучаемых видов ковылей Stipa dasyphylla, S. ucrainica, S. zalesskii и S. pontica. Для тестирования были взяты участки trnF-trnL (по два образца от каждого вида), ndhC-trnV (по одному образцу от каждого вида), psbA-trnH (по два образца от каждого вида). В результате были получены выравнивания длиной 900, 850 и 621 нуклеотид, соответственно, но никаких отличий в последовательностях между видами обнаружено не было. Последовательность trnF-trnL изучена также у внешней группы, Achnatherum sibiricum (L.) Keng ex Tzvelev. Она не отличалась от последовательностей изученных видов ковылей. По роду Galium Морфологический анализ. Географическая изменчивостьподмаренников родства Galium glaucum L. (Rubiaceae) европейской России и ее значение для систематики. Исследованы 15 выборок из природных популяций, собранные в Крыму, на черноморском побережье Кавказа, в европейской части России, в Заволжье и на Южном Урале. Видовая принадлежность выборок (по Князеву и Победимовой): G. xeroticum (Klokov) Pobed. (популяция 1), G. biebersteinii Ehrend. (популяции 2, 3, 4), G. hexanarium Knjazev (популяции 5, 6, 15), G. octonarium (Klokov) Pobed. (популяции 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13), G. turgaicum Knjazev (популяция 14). Географическое положение популяций представлено на крате (рис. 14). Выборки разбиты на восемь географических групп, образующих две трансекты – в широтном и меридиональном направлениях. Изучали признаки, традиционно используемых в систематике этой группы, а также учитывали тип субстрата, на котором росли образцы. Влияние климата оценивали через гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК). При сравнении географических выборок по метрическим признакам была обнаружена клинальная изменчивость по большинству признаков. Постепенное изменение значений признаков при движении по трансектам отчасти объясняется географической изменчивостью. Однако иногда (например, на Сев. Кавказе) закономерность нарушалась. Такие случаи лучше согласуются с изменением гидротермического коэффициента Селянинова, связывающего количество осадков с суммой эффективных температур. Анализ выборки методами главных компонент и главных координат показал, что изученные образцы группируются в два плохо отграниченные друг от друга скопления, состав которых отчасти скоррелирован с географическим положением выборок, а отчасти – с особенностями климатических условий. Признаки, используемые авторами таксонов для их разграничения, оказались скоррелированными с главными компонентами и проявили клинальную измменчивость, в значительной мере определяемую климатическими условиями. Часто изменчивость, связанная с климатическими характеристиками местообитания, оказывается более заметной, чем географическая. Отдельную группировку образуют растений из Волгоградской области с верхнего течения Дона. Картина взаимного расположения образцов говорит о значительной средовой компоненте изменчивости, что, конечно, не исключает наличия генетических предпосылок для такого ее проявления. Молекулярно-генетический анализ по микросателлитным данным. Генетическое разнообразие. Проанализирован 221 образец из 15 популяций по 6 микросателлитным локусам. 9 из 57 обнаруженных аллелей широко распространены (>50% популяций), из них 7 представлены в 14 из 15 популяций. Общая дифференциация популяций оказалась умеренной (Fst=0,1 (от 0,01 и до 0,25)). Большая часть изменчивости приходится на внутрипопуляционный уровень (79%). Межпопуляционная дифференциация и межгрупповая дифференциация составляют 13 и 8% соответственно при группировке по видам. При группировке популяций по экологическим предпочтениям это соотношение существенно меняется (большая ее часть сконцентрирована на внутрипопуляционном (58%) и межгрупповом (33%) уровне). Области наибольшего генетического разнообразия были обнаружены в популяциях Крыма, Сев. Кавказа, частично в Волгоградской и Ростовской областях. Пространственная структура изменчивости по молекулярно-генетическим данным. Реконструкция областей разрыва изменчивости молекулярно-генетических маркеров (рисунок 14) показывает, что первым возникает барьер, который отделяет популяции, соответствующие G. xeroticum в Крыму (номер 1 на карте). Вторым возникает барьер, отделяющий меловые популяции в излучине Дона (популяции 12 и 13). Последующие барьеры отделяют локальные популяции в различных частях общего ареала. Бутстреп-анализ устойчивости реконструкции показывает, что наибольшей вероятностью возникновения обладает барьер, отделяющий G. xeroticum (83%). Вероятность возникновения остальных барьеров существенно ниже. Среди них выделяется группа среднечастотных барьеров: 52% у донской меловой группировки и отдельных популяций в Крыму (46%) и на Кавказе (31%). Остальные барьеры имеют вероятность возникновения от 0 до 17 %. Тестирование изоляции расстоянием на всей выборке с использованием теста Мантеля показывает, что генетическая дифференциация имеет определенную связь с географической удаленностью популяций друг от друга (R=0,22, p=0,05). Однако при этом вероятность возникновения барьера оказалась не связана с географическим расстоянием между точками сбора (R=0,13, p>0,19), но связана с изменением типа субстрата в парах смежных популяций (R=0,61, p<0,05). Обсуждение результатов анализа пространственной структуры по молекулярно-генетическим SSR данным. Исследованная выборка демонстрирует относительно низкую межпопуляционную дифференциацию (Fst=0,1). Вместе с концентрацией основной части молекулярной изменчивости на внутрипопуляционном уровне (79%) это может указывать на значительный поток генов между популяциями (Hamrick et al., 1992). Тест Мантеля показывает не высокий, но статистически значимый вклад изоляции расстоянием в общую картину подразделенности популяций. Анализ соответствия барьеров предполагаемым межвидовым границам показал, что результат нашей реконструкции соответствует этим предположениям лишь отчасти. Тарханкутские популяции отделены от всех остальных, что поддерживает представление о самостоятельности Galium xeroticum, выделяющегося признаком короткого опушения на стеблях и листьях (Победимова, 1978). В остальном, пространственно-генетический анализ не позволяет поддержать предположение о серии викарирующих видов. Так, построение барьеров для остальной территории Крыма не соответствует представлениям о распространении одного таксона в горах (G. biebershteinii), другого на равнинах Крыма (G. octonarium) (Победимова, 1978; Клоков, 2003). Также не соответствует полученной реконструкции представление о том, что степное растение A. octonaria сменяется в Крыму A. galioides (Зефиров, Попов, 1969). Комплекс, существующий в Крыму, оказывается еще сложнее и включает как минимум 2 генетические линии, произрастающие в горах. Реконструкция барьеров на самом Кавказе также несколько сложнее, чем просто смена одного вида другим в районе Новороссийска. Прогнозируемая граница между Новороссийском и Джубгой отсутствует (между 4 и 5 популяциями на карте), зато присутствует граница между Джубгой и более восточными сборами (5 и 6 популяции соответственно). При этом Новороссийская популяция и более восточные сборы не разделены ни между собой, ни отделены от северных популяций из Ростовской области. На равнине от Кавказа до Урала также обнаружены барьеры, заслуживающие внимания. Достоверное отличие в устойчивости от остальных низкочастотных барьеров (>2sd) имеет линия, отделяющая казахстанскую популяцию от остальных. Такая реконструкция поддерживает точку зрения Князева (2003) о своеобразии североказахстанских растений этой группы. Однако вероятность возникновения этого барьера многократно ниже не только по сравнению с барьерами, отделяющими G. xeroticum, границами на Кавказе, но и с барьером, отделяющим меловые донские растения. Это не позволяет поддержать выделение G. hexanarium в отдельный вид. Барьер, окружающий популяции в излучине Дона, обращает на себя дополнительное внимание, однако несмотря на некоторые генетические отличия, эта популяция не засуживает статуса самостоятельного вида. Связь молекулярно-генетической изменчивости с факторами окружающей среды В нашем случае устойчивость барьеров оказалась не связана с расстоянием между смежными популяциями (R=0,13, p>0,19), что говорит о незначительном влиянии изоляции расстоянием на нашу реконструкцию. Изменение почвенных условиях в парах смежных популяций достоверно и положительно связано с возникновением и устойчивостью барьера (R=0,61, p<0,05). На наш взгляд, это свидетельствует об экологоческой обусловленности генетической структуры подмаренников этой группы. Анализ избыточности (RedundancyAnalysis (RDA)) позволил подтвердить ведущее значение климатических (47%) и почвенных (39%) факторов в картину молекулярно-генетической изменчивости подмаренников, в то время, как географическая изоляция играет меньшую роль (14%). Иерархический анализ молекулярно-генетической изменчивости показывает, что большая ее часть сконцентрирована на внутрипопуляционном (58%) и межгрупповом (33%) уровне, при выделении групп популяций на основе их экологических особенностей. Эти результаты полностью соответствуют полученным нами ранее данным о закономерностях организации популяционной структуры изученных подмаренников и ее связи с почвенными и климатическими факторами среды обитания. При анализе относительных вкладов экологический и географической дискретности на разных иерархических уровнях оказалось, для регионального уровня картина может меняться. Так изоляция расстоянием влияет существенно сильнее (35%) при анализе группы из 4, 7, 8, 9, 10, 11 популяций. мы имеем фактически клинальную изменчивость в меридиональном направлении. В заключении отметим, что молекулярно-генетическая изменчивость и структура популяций в группе Galium glaucum имеют вполне четкую связь с климатическими и почвенными условиями, выраженную сильнее, чем связь с географической изменчивостью и таксономической принадлежностью у большинства описанных видов. По роду Hedysarum Филогеография копеечников Южного Урала по участку rpl32-trnL хпДНК. Изучены популяции Hedysarum grandiflorum, H. argyrophyllum и H. gmelinii на Южном Урале. Получено 59 последовательностей участка rpl32-trnL хпДНК. Длина выравнивания 775 позиций. 21 индель включен в анализ. Выявлено 25 гаплотипов. Построена сеть гаплотипов методом статистической парсимонии. Выявлено два центральных гаплотипа: гаплотип 2, характерный для H. gmelinii, с небольшим числом производных гаплотипов; и гаплотип 5, характерный для H. argyrophyllum и H. gmelinii, с большим числом производных гаплотипов (рис. 15). Эти два гаплотипа связаны посредством петель, которые затрудняют интерпретацию последовательности филогеографических событий. Однако преобладание центральных гаплотипов (по числу образцов) над производными, представленными лишь одним-немногими образцами и отличающимися от центральных гаплотипов одной-двумя мутациями, свидетельствуют об относительной молодости изучаемой группы на территории Юж.Урала. Географическое распределение гаплотипов представлено на рис. 16. Исследование копеечников юга европейской части России. Морфологический анализ. Большинство изученных количественных и качественных морфологических признаков видов Hedysarum используются в систематике данного таксона для диагностики видов. Внутривидовая изменчивость этих признаков была детально изучена нами у ряда восточноевропейских видов секции Multicaulia подсекции Subacaulia: H. grandiflorum, H. biebersteinii, H. argyrophyllum, H. candidum, H. x smirnovii. Эти виды морфологически очень сходны между собой по опушению вегетативных органов, размеру листовой пластинки, окраске и параметрам венчика и т.д., что затрудняет их дифференциальную диагностику. Исследование изменчивости количественных морфологических признаков исследуемых видов Hedysarum не позволило установить четких морфологических различий между ними. В пределах одной локальной популяции часто встречаются несколько вариантов опушения листовой пластинки и генеративного побега. Таким образом, результаты тщательного морфометрического исследования H. grandiflorum и близких к нему видов H. argyrophyllum, H. candidum, H. biebersteinii и H. x smirnovii позволяют прийти к неутешительному выводу, что различение их по морфологическим признакам крайне затруднено. И хотя крайние аллопатрично распространенные формы хорошо отличаются друг от друга по окраске венчика, в целом, набор морфологических признаков, используемых в систематике этой группы не позволяет сколько-нибудь однозначно различать эти виды друг от друга. Причины столь слабой морфологической дифференциации популяций этих видов могут быть связаны с незавершенным видообразованием или межвидовой гибридизацией, что требует дополнительного изучения. Изучение пространственной и возрастной структуры популяций копеечников. Исследование структуры ценопопуляций трех редких и охраняемых видов рода Hedysarum юга России проводилось в течение 2014-2016 гг. Все изученные популяции H. grandiflorum с территории Волгоградской обл. являются жизнеспособными при достаточном количестве генеративных особей, обеспечивающих семенное размножение. Возрастная структура популяций нормальная, полночленная (присутствуют особи всех онтогенетических состояний) с пиком на зрелой генеративной фракции (рис. 17). Исследованные популяции H. cretaceum также являются полночленными с максимумом численности на молодые и средневозрастные генеративные особи. Все возрастные спектры относились к правостороннему типу. Число молодых растений в обеих популяциях выше, чем старых. По классификации «дельта-омега» популяции H. cretaceum распределились на молодую и старую. Высокие значения индекса эффективности свидетельствуют о достаточно хорошем и устойчивом состоянии популяций H. grandiflorum и H. cretaceum на территории Волгоградской области. В изученной популяции копеечника Разумовского (H. rasoumovianum) – (Камышинский р-н, в окр. Даниловского оврага) выявлен онтогенетический спектр с максимумом на зрелом генеративном состоянии (рис. 18). На момент фиксации онтогенетических состояний проростки и ювенильные растения в популяции обнаружены не были (либо они переходят к дальнейшим этапам развития, либо элиминируют). Количество особей зрелой генеративной стадии (около 55%) в 2016 г. увеличилось по сравнению с 2015 годом (до 42 %). Остальные фракции малочисленные. Такое распределение онтогенетических спектров популяции H. rasoumovianum указывает на накопление в них особей в зрелом генеративном состоянии за счет длительности этого периода. Популяция является зрелой регрессивной. Особи испытывают сильное воздействие сопутствующих видов. Виды копеечников Волгоградской области (H. grandiflorum, H. cretaceum, H. razoumovianum) занесены в Красную книгу России. Рекомендуется внести H. razoumovianum в список охраняемых растений Волгоградской области и проводить мониторинг состояния популяции. Заключение по всем изученным группам растений степной зоны. Основные параметры генетического разнообразия изученных таксонов (групп видов родства Lotus corniculatus, Hedysarum grandiflorum, Stypa dasyphylla и Galium glaucum) представлены в таблице 1. Очевидно, что мы имеем примеры разной генетической структуры, наблюдаемой внутри изученных популяций и видов. На характер генетической структуры видов оказывают влияние такие факторы, как: система скрещивания и способы распространения плодов и семян, экологическая амплитуда группы и отдельных ее членов, характер ареала и типы сообществ, а также климатические, эдафические и исторические факторы. Характеристика отдельных групп. Комплекс Lotus corniculatus. Приуроченность к нарушенным сообществам и широкая экологическая амплитуда приводят к широкому распространению этих растений в условиях экологического оптимума в Средней и Вост. Европе за счет семенного размножения, а преобладание аллогамии с учетом относительной молодости группы приводит к стиранию видовых границ. При смещении в менее благоприятные условия Северной и Центр. Азии адаптироваться смогло лишь небольшое число линий, которые обособились друг от друга предположительно посредством преобладающего самоопыления (или, возможно, апомиксиса). Центр происхождения группы можно связать с западно-европейскими рефугиумами. Комплекс Hedysarum grandiflorum. Представлен отдельными популяциями, разделенных большими расстояниями, что связано с достаточно узкой экологической амплитудой и отсутствием подходящих местообитаний. Генетически смешанная природа популяций может быть связана как с заносом разных генетических линий в одну и ту же область посредством семенного размножения (предположительно, анемохория с возможностью дальнего заноса), так и с явным преобладанием энтомофиллии, приводящей к потоку генов между линиями. В целом, это приводит к слабому обособлению видов. Поскольку центр разнообразия копеечников этой группы приурочен к горам Средней Азии и Сибири с более хорошей изоляцией видов внешними барьерами, то заселение равнинных территорий Вост. Европы происходило позже, а при отсутствии внутренних и внешних изоляционных барьеров четко обособленные виды не сформировались. Комплекс Stipa dasyphylla. Группа приурочена к ненарушенным степным сообществам. Благодаря анемохории и анемофилии возможно формирование больших генетически однородных популяций. Наблюдаемая картина изоляции отдельных линий в пределах одной географической области или даже локалитета может быть связана с разными сроками цветения или переходом к самоопылению посредством клейстогамии. Отсутствие изменчивости в трех хлоропластных маркерах свидетельствует об относительной эволюционной молодости группы. Комплекс Galium glaucum. Разнообразная группа, занимающая широкий спектр местообитаний и субстратов, со слабой степенью генетической подразделенности. На характер генетической структуры большее влияние оказывают особенности субстрата и климатических параметров конкретного местообитания, а меньшее – изоляция географическими расстояниями. Одной из областей наибольшего генетического разнообразия является Крым, где один из таксонов достиг достаточного уровня генетической и морфологической обособленности для признания его самостоятельным видом. Некоторое обособление отдельных популяций может быть связано с предполагаемой неспособностью к дальним заносам (отсутствие или слабость вегетативного размножения и недалекое распространение семян), однако энтомофильная аллогамия может не позволять им достигнуть высокой степени генетической изолированности и обособиться в качестве самостоятельных видов.