Введение к работе
Актуальность темы. Мхи представляют особую ветвь эволюции высших растений. Большинство из них характеризуется мелкими размерами и бедностью морфологическими признаками. Поэтому для построения их системы и поиска дополнительных диагностических признаков важно привлечение новых методов анализа. Совместное использование молекулярного и морфологического подходов в значительной степени повышает надежность филогенетических реконструкций. Поэтому сопоставление результатов молекулярно-филогенетического анализа с морфологическими данными является крайне актуальным.
Род Schistidium (Bryophyta, Grimmiaceae), для которого отмечается высокая пластичность морфологических признаков, сложен в таксономическом отношении, и число видов в нем трактуется различно. Так, в пределах Северной Европы он недавно был предметом ревизии Х.Х. Блома, который значительно увеличил число видов, признав многие из ранее описанных разновидностей в ранге вида, а также, описав свыше десятка новых видов, так что только в Северной Европе род насчитывает 42 вида [Blom, 1996, 1998]. Другую крайность представляет мировая ревизия Б. Бремер [Bremer, 1980], по результатам которой род включает 13 видов, из которых в Европе встречается 6. Применение молекулярных методов помогает разрешить это противоречие и усовершенствовать систематику рода Schistidium.
Кроме того, в связи со слабой изученностью мохообразных молекулярными методами, исследование нуклеотидных последовательностей рода Schistidium вносит значительный вклад в познание генетического разнообразия мхов и их эволюционных преобразований.
Цель исследования: провести реконструкцию филогении рода Schistidium на основании молекулярных и морфологических данных.
Задачи исследования:
1. На основе изучения вариабельности нуклеотидных последователь
ностей выявить молекулярные маркеры, пригодные для реконструкции
филогении рода Schistidium.
2. Определить нуклеотидные последовательности наиболее
информативных маркеров ядерного и хлоропластного геномов максимально
возможного числа видов рода.
-
Провести филогенетический анализ рода на основании полученных ДНК последовательностей.
-
Провести анализ вторичной структуры участков ITS1 и 1TS2 пре-рРНК транскриптов в программе MFold с целью получения дополнительной информации для реконструкции филогении рода.
-
Сопоставить данные молекулярного анализа с морфологическими данными.
Научная новизна. Определены нуклеотидные последовательности внутренних транскрибируемых спейсеров (ITS) яДНК у 144 образцов,
относящихся к 57 видам, а также фрагментов хпДНК: trnT-D у 93 образцов 32 видов, rps4 у 14 образцов 14 видов и trnL-F у 19 образцов 15 видов. Изучен уровень полиморфизма этих участков. На основании полученных нуклеотидных последовательностей проведен филогенетический анализ, результаты которого: (1) подтверждают правильность узкого понимания видов в роде Schistidium, предложенного X. Бломом; (2) уточняют систему рода и выявляют основные эволюционные линии в пределах рода; (3) указывают на необходимость описания шести новых видов, а также пересмотра таксономического ранга некоторых описанных ранее разновидностей. Уточнена таксономическая значимость отдельных морфологических признаков.
На основании результатов моделирования вторичной структуры пре-рРНК транскриптов и их сопоставления с данными филогенетического анализа, установлены основные пути преобразований внутреннего транскрибируемого спейсера ITS1 рода Schistidium.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 7 конференциях: Международной научной конференции "Вычислительная филогенетика и геносистематика" (Москва, 2007), Научной конференции "Молекулярные методы в ботанике" (Москва, 2008), Международной научной конференции "Systematics 2008" (Goettingen, Germany, 2008), Международной научной конференции "Botanica Cryptogamica" (Tomar, Portugal, 2009), Всероссийском совещании "Кариология и молекулярная систематика" (Санкт-Петербург, 2009), Международной научной конференции "Molecular Phylogenetics (MolPhy-2)" (Москва, 2010), Международной бриологической конференции, посвященной 110-летию со дня рождения Зои Николаевны Смирновой и Клавдии Ивановны Ладыженской (Санкт-Петербург, 2010).
Практическая значимость работы. Результаты работы явятся основой для подготовки таксономической обработки рода Schistidium для «Флоры мхов России», а также для региональных флор, что, в свою очередь, важно для выявления редких и исчезающих видов и организации их охраны. В результате филогенетического анализа выявлены новые для науки виды. Международная база данных GenBank пополнена 230 впервые определенными нуклеотидными последовательностями, что впоследствии может послужить основой для штрихкодирования сложных для определения таксонов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ и приравненных к ним, а также 4 статьи в материалах и тезисах научных конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложения. Объем работы 121 страницах машинописного текста, в том числе 8 таблиц, 21 рисунков. В списке литературы 152 наименований, в том числе 137 иностранных авторов.
