Геногеография ели европейской (Picea abies (L.) Karst.) по данным анализа цитоплазматической ДНК

Ель европейская (Picea abies (L.) Karst.) является одним из основных лесообразующих видов Беларуси, выполняя важные экономические, экологические и социальные функции. Еловая формация региона характеризуется сложной историей формирования своей популяционно-генетической структуры. Целью данной работы являлся геногеографический анализ популяций P. abies и установление региональных особенностей ее генофонда на территории Беларуси. Проведен молекулярно-генетический анализ микросателлитных (SSR) локусов хлоропластной ДНК и локуса mt15-D02 митохондриальной ДНК P. abies в 57 древостоях естественного происхождения. Выявлено 19 аллельных вариантов локусов Pt63718, Pt26081, Pt71936 хпДНК и два аллельных варианта mt15-D02 мтДНК. Установлено географическое распространение аллелей и рассмотрены региональные особенности геногеографической дифференциации еловой формации. Для еловых древостоев юга Беларуси (Брестская и Гомельская области), где пролегает южная граница сплошной области распространения P. abies и ее островные местонахождения, частота встречаемости отдельных аллельных вариантов SSR-локусов хпДНК имеет наиболее выраженные отклонения от их средних значений по стране. Анализ хпДНК показал наличие определенных региональных особенностей геногеографической структуры еловой формации в направлении «юг–север» и «запад–восток», а мтДНК – концентрацию на юго-западе Беларуси деревьев P. abies южного (карпатского) происхождения, на остальной части страны – северного (бореального). Результаты проведенного геногеографического анализа популяций P. abies могут служить основой для совершенствования лесосеменного районирования данного вида.

1. Сарнацкий, В. В. Особенности ведения хозяйства в условиях экстремальных нарушений лесных экосистем Беларуси / В. В. Сарнацкий // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. бiял. навук. – 2015. – № 1. – С. 21–25.

2. Парфенов, В. И. Обусловленность распространения и адаптация видов растений на границах ареалов / В. И. Парфенов. – Минск, 1980. – 208 с.

3. Еловичева, Я. К. Палинология Беларуси: в 4 ч. / Я. К. Еловичева. – Минск, 2018. – 831 с.

4. Ковалевич, О. А. Геногеографические особенности распространения популяций дуба черешчатого в Беларуси / О. А. Ковалевич, Д. И. Каган, В. Е. Падутов // Современное состояние, тенденции развития, рациональное использование и сохранение биологического разнообразия растительного мира: материалы Междунар. науч. конф. – Минск, 2014. – С. 328–332.

5. Кавендер-Бэрес, Д. Расцвет дубов / Д. Кавендер-Бэрес, П. Манос, Э. Хипп // В мире науки. – 2020. – № 10. – С. 4–13.

6. Differentiation among Austrian populations of Norway spruce [Picea abies (L.) Karst.] assayed by mitochondrial DNA markers / F. Maghuly [et al.] // Tree Genet. Genomes. – 2007. – Vol. 3, N 3. – P. 199–206. https://doi.org/10.1007/s11295-006-0055-z

7. Ran, J.-H. Molecular Phylogeny and Biogeography of Picea (Pinaceae): Implications for Phylogeographical Studies Using Cytoplasmic Haplotypes / J.-H. Ran, X.-X. Wei, X.-Q. Wang // Molecular Phylogenetics and Evolution. – 2006. – Vol. 41, N 2. – Р. 405–419. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2006.05.039

8. Litkowiec, M. Utility of two mitochondrial markers for identification of Picea abies refugial origin / M. Litkowiec, M. Dering, A. Lewandowski // Dendrology. – 2009. – Vol. 61. – P. 65–71.

9. Genetic and historical studies on the origin of Norway spruce in Białowieza Primeval Forest in Poland / M. Dering [et al.] // Eur. J. Forest Res. – 2012. – Vol. 131, N 2. – P. 381–387. https://doi.org/10.1007/s10342-011-0510-8

10. Генетическая дифференциация популяций ели на северо-западе России по результатам маркирования микросателлитных локусов / Е. К. Потокина [и др.] // Экологическая генетика. – 2012. – Т. 10, № 2. – С. 40–49.

11. Natural hybridization of Yezo and Sakhalin spruce in central Hokkaido, revealed by DNA markers with contrasting modes of inheritance / M. Aizawa [et al.] // Plant Species Biology. – 2016. – Vol. 31, N 3. – P. 188–195. https://doi.org/10.1111/1442-1984.12101

12. Пространственное распределение гаплотипов второго интрона гена nad1 в популяциях комплекса европейской и сибирской елей (Picea abies–P. obovata) / Е. А. Мудрик [и др.] // Генетика. – 2015. – Т. 51, № 10. – С. 1117. https://doi.org/10.7868/s0016675815100124

13. Падутов, В. Е. Методы молекулярно-генетического анализа / В. Е. Падутов, О. Ю. Баранов, Е. В. Воропаев. – Минск, 2007. – 176 с.

14. Юркевич, И. Д. Типы и ассоциации еловых лесов (по исследованиям в БССР) / И. Д. Юркевич, Д. С. Голод, В. И. Парфенов. – Минск, 1971. – 350 с.

15. Юркевич, И. Д. Типология и формовой состав еловых лесов Белоруссии / И. Д. Юркевич, Д. С. Голод, В. И. Парфенов // Вопросы лесоведения. – Красноярск, 1970. – С. 130–185.

16. The extent and meaning of hybridization and introgression between Siberian spruce (Picea obovata) and Norway spruce (Picea abies): cryptic refugia as stepping stones to the west? / Y. Tsuda [et al.] // Mol. Ecol. – 2016. – Vol. 25, N 12. – P. 2773–2789. https://doi.org/10.1111/mec.13654