Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Эволюция рода Saxifraga L. 12
1.2. Систематическое положение Saxifraga септа и S. sibirica 14
1.3. Морфологическое описание 16
1.4. Хромосомные числа 18
1.5. Географическое распространение 20
1.6. Репродуктивная биология 24
1.7. Генетическая структура популяций 26
Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКА
2.1. Природные условия районов исследования 27
2.2. Палеоклимат Урала в позднем плейстоцене-голоцене 34
2.3. Методика исследования 37
Глава 3. ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА SAXIFRAGA CERNUA - S. SIBIRICA НА УРАЛЕ
3.1. Методика 40
3.1.1. Выбор метода исследования 40
3.1.2. AFLP анализ 41
3.1.3. Анализ данных 43
3.2. Результаты 44
3.2.1. Структура уральских популяций комплекса Saxifraga сегпиа -S. sibirica 44
3.2.2. Проверка гипотезы о гибридном происхождении растений с промежуточными значениями морфологических признаков 47
3.3. Обсуждение 47
3.3.1. Генетическая близость Saxifraga сетиа и S. sibirica 47
3.3.2. История миграции популяций S. сетиа и S. sibirica на Урал 48
3.3.3. Гибридное происхождение среднеуральских популяций 53
Глава 4. РЕПРОДУКТИВНАЯ БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ УРАЛЬСКИХ ПОПУЛЯЦИЙ КОМПЛЕКСА S. CERNUA- S. SIBIRICA
4.1. Методика 56
4.1.1. Материал и методы 56
4.1.2. Анализ данных 58 4. 2. Результаты 59
4.2.1. Пол и развитие цветков 59
4.2.2. Соотношение структур полового и вегетативного размножения 60
4.2.3. Мужская и женская фертильность 66
4.2.4. Корреляции репродуктивных параметров с широтой 69
4.3. Обсуждение 72
4.3.1. Пол и развитие цветков Saxifraga сетиа 72
4.3.2. Морфологические свидетельства гибридизации Saxifraga сетиа и S. sibirica на Среднем Урале 74
4.3.3. Снижение репродуктивных способностей растений в популяциях Saxifraga сетиа на периферии ареала 75
4.3.4. Семенное воспроизводство в среднеуральских популяциях гибридного происхождения 78
4.3.5. Увеличение роли вегетативного размножения с увеличением широты 81
4.3.6. Конкуренция структур семенного и вегетативного размножения 83
Глава 5. ПОЛИПЛОИДНЫЕ РЯДЫ В КОМПЛЕКСЕ SAXIFRAGA CERNUA - S. SIBIRICA НА УРАЛЕ
5.1. Методика 87
5.1.1. Подсчет хромосомных чисел 87
5.1.2. Проточная цитометрия 88
5.2. Результаты 89 5.2А. Хромосомные числа 89
5.2.2. Проточная цитометрия 89
5.3. Обсуждение 93
5.3.1. Полиплоидные ряды в комплексе S. сегпиа — S. sibirica на Урале 93
5.3.2. Корреляция плоидности с широтой и репродуктивными характеристиками 95
Глава 6. КЛОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА И ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ В УРАЛЬСКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ КОМПЛЕКСА SAXIFRAGA CERNUA-S. SIBIRICA
6.1, Методика 97
6.1.1. Выбор метода 97
6.1.2. Методика аллозимного и AFLP анализов 100
6.1.3. Оценка генетического разнообразия 101
6.1.4. Сравнение групп популяций и выявление корреляций 103
6.2. Результаты 104
6.2.1. Внутрипопуляционное клональное разнообразие, выявленное с помощью аллозимного анализа 104
6.2.2. Внутрипопуляционное клональное разнообразие, выявленное с помощью AFLP анализа 106
6.2.3. Внутрипопуляционное генетическое разнообразие 107
6.2.4. Межпопуляционное генетическое разнообразие 107
6.2.5. Связь клонального и генетического разнообразия с широтой, репродуктивными характеристиками и содержанием ДНК 109
6.3. Обсуждение 111
6.3.1. Клональное разнообразие в арктических популяциях S. сетиа 111
6.3.2. Клональное разнообразие в периферических популяциях S. сетиа 121
6.3.3. Клональное разнообразие в среднеуральских гибридных популяциях и популяциях Saxifraga sibirica 125
6.3.4. Внутри- и межпопуляционное генетическое разнообразие в уральских популяциях комплекса Saxifraga сетиа - S. sibirica 127
6.3.5. Корреляции параметров внутрипопуляпионного клонального и генетического разнообразия с широтой, репродуктивными параметрами и содержанием ДНК 130
Выводы 131
Литература 133
Приложение. Методика AFLP анализа 154
- Географическое распространение
- Палеоклимат Урала в позднем плейстоцене-голоцене
- Структура уральских популяций комплекса Saxifraga сегпиа -S. sibirica
Введение к работе
Множество видов растений могут производить потомство, генетически идентичное родительскому растению - клоны. В широком смысле, клональным размножением можно считать как вегетативное воспроизводство (образование столонов, луковиц, бульбочек и т.д.), так и различные виды агамоспермии (асексуального образования семян) (Bierzychndek, 1985). Тот факт, что половой процесс остается широко распространенным, несмотря на огромные возможности асексуального размножения среди растений, является частью большой проблемы адаптивного значения пола (Williams, 1975; Maynard Smith, 1978; Bell, 1980; Lloyd,
1980; Ellstrand, Antonovics, 1985). Часто теоретические работы делают допущения относительно генетической структуры популяций, где половой процесс отсутствует или редок. Так, некоторые модели рассматривают популяции клонообразуюгцих организмов как состоящие из нескольких локальных генотипов (Williams, 1975; Janzen, 1977), тогда как другие авторы считают, что популяции организмов с бесполым воспроизводством могут быть также полиморфны, как и популяции организмов с регулярным половым процессом (Maynard Smith, 1971; Price, Waser, 1982; Lynch, 1984). В работе Е.Д. Паркера (Parker, 1979) обобщены исследования генетического разнообразия популяций животных и показано, что популяции клональных видов обладают неожиданно высоким генетическим полиморфизмом, хотя в общем они менее изменчивы, чем популяции родственных видов с половым размножением. Для популяций клонообразуюпгих растений, несмотря на отдельные примеры генетической мономорфности ряда популяций Rubus saxatilis L. (Eriksson, Bremer, 1993) и Saxifraga cernua L. (Bauert et al., 1998), в целом было показано генотипическое разнообразие, по уровню сопоставимое с
7 полиморфизмом популяций растений с облигатным половым размножением (EUstrand, Roose, 1987; Widen et al., 1994). Среди потенциальных источников генетического полиморфизма клонообразуюших растений называют спорадическое половое размножение (Eriksson, 1993), соматические мутации (Fernando, Cass,
1996), образование популяции, где различные клоны занимают различные местообитания (Williams, 1975; Yeh et al., 1995), миграцию клонов между популяциями, экологическую гетерогенность местообитаний (Abrahamson, 1980; Eckert, Barrett, 1993). Однако, как правило, конкретные факторы, поддерживающие генотипическое разнообразие в природных популяциях клонообразуюших растений, неизвестны (EUstrand, Roose, 1987).
Хорошей моделью для изучения факторов, определяющих генетическую структуру популяций, могут послужить популяции растений с заметно различающимся генотипическим разнообразием в пределах одного вида (Eckert, Barrett, 1993). Для ряда видов растений было выявлено снижение внутрипопуляционного генетического полиморфизма по направлению к периферии ареала (Barrett, Kohn, 1991; Ellsrand, Elam, 1993; Raijmann et al., 1994; Schaal, Leverich, 1996; Lammi et al., 1999; Jump et al., 2003). Считается, что основными факторами, способствующими снижению генетического разнообразия в периферических популяциях, служат инбридинг и генетический дрейф, вызванные изоляцией и малым размером популяций (Ellsrand, Elam, 1993; Schaal, Leverich,
1996), Однако также было предположено, что большая изменчивость условий на периферии ареала может обуславливать высокий генотипический полиморфизм, если отбор благоприятствует генетической гибкости, в то время как относительно более стабильные условия основного ареала вида могут благоприятствовать
8 высокой приспособленности лишь нескольких генотипов, и, следовательно, вести к снижению генетического разнообразия (Sariel et al., 1994).
Уменьшение роли полового воспроизводства по направлению к периферии ареала было показано для ряда видов (Pigott, Huntley, 1981; Reinartz, 1984; Eckert, Barrett, 1993; Garcia et al., 2000; Dorken, Eckert, 2001; Jump, Woodward, 2003). Сочетание недостаточного производства семян и возрастающей географической изоляции может приводить к демографической нестабильности (Schaal, Leverich, 1996), которая способствует снижению генетического разнообразия в периферических популяциях (Lesica, Allendorf, 1995). Однако, несмотря на то, что существует значительное количество работ, посвященных изменению генетического разнообразия и репродуктивному полиморфизму, заметен дефицит работ, где генотипический и репродуктивный полиморфизм исследуются на одних и тех же популяциях растений (Eckert, Barrett, 1993; Jump et al., 2003). Saxifraga cernua L. - клонообразующее растение с циркумполярным ареалом в Арктике и связанных с ней горных системах. На генеративном побеге S. сетиа сосуществуют структуры полового размножения (перекрестноопыляемые цветы) и бесполого размножения (многочисленные вегетативные пропагулы). С помощью анализа ДНК был обнаружен контрастный характер генетической структуры популяций S. сетиа в центре и на периферии ареала (Bauert et al., 1998; Gabrielsen, Brochmann, 1998; Kjelner et al„ 2004). В разных частях ареала S. сетиа характеризуется значительным репродуктивным и кариологическим полиморфизмом (Wehrmeister, Bonde, 1977; Molau, 1992; Brochmann, Hapnes, 2001).
В пределах Уральской горной страны существуют как арктические популяции, относящиеся к основной циркумполярной части ареала, так и
9 изолированные периферические популяции, доходящие до Южного Урала (Игошина, 1966). Важно отметить, что только на Урале периферические популяции представляют два морфологических типа — растения с типичным фенотипом S. сетиа и растения, имеющие облик, промежуточный между S. сегпиа и родственным видом, обитающим на Южном Урале — Saxifraga sibirica L (Капралов,
2003). Saxifraga sibirica, в отличие от S. сегпиа, характеризуется облигатным семенным размножением. Таким образом, популяции полиморфного комплекса S. сетиа — S. sibirica в пределах Уральской горной страны представляют собой интересную модель для исследования генетической структуры популяций клонообразующих растений и факторов, ее определяющих (соотношение семенного и вегетативного воспроизводства, хромосомный полиморфизм, история и география популяций).
Цель работы - исследование популящгонной структуры комплекса S. сегпиа ~ S. sibirica генетическими методами и факторов, предположительно определяющих популяционную структуру (соотношение полового и бесполого воспроизводства, кариологический полиморфизм, история популяций).
Основные задачи:
Выявить меж- и внутршюпуляционную генетическую структуру комплекса 5. сегпиа - S. sibirica в уральской части ареала.
Проверить гипотезу о гибридном происхождении среднеуральских растений с промежуточными значениями морфологических признаков.
Изучить репродуктивную биологию растений комплекса в природных условиях и при культивировании в лаборатории.
4. Выявить хромосомный полиморфизм в популяциях.
5. Проанализировать взаимосвязь внутрипопуляционной генетической изменчивости с репродуктивными стратегиями, плоидностью растений, историей популяций.
Научная новизна. Впервые получены сведения о популяционной структуре, репродуктивном и кариологическом полиморфизме комплекса S. сетиа - S. sibirica в уральской части ареала. Выявление генетической изменчивости с помощью анализа ДНК (AFLP) является первым для травянистых растений Урала. Доказано гибридное происхождение ряда среднеуральских популяций. Установлены генетически обусловленные морфологические различия между S. сетиа, S. sibirica и гибридами. Показано, что половое размножение является ведущим фактором, определяющим генотипическое разнообразие в популяциях комплекса.
Теоретическое и практическое значение. Полученные данные расширяют знания о популяционной структуре клонообразующих растений и адаптивном значении пола. Внесен определенный вклад в решение вопросов формирования аркто-альпийской флоры Урала. Показана эффективность анализа ДНК (AFLP) для выявления структуры популяций полиплоидных организмов. Полученные результаты важны для разработки стратегии охраны реликтовых видов флоры Урала.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Уральские популяции комплекса S. сетиа - S. sibirica обладают высоким генетическим, морфологическим, кариологическим и репродуктивным полиморфизмом.
2. Среднеуральские популяции растений с промежуточной морфологией возникли вследствие интрогрессивной гибридизации S. сетиа х S. sibirica.
3. Для популяций среднеуральских гибридов и S. sibirica характерен максимальный уровень генотипического разнообразия, для полярноуральских популяций S. сегпиа — относительно высокий, для периферических популяций S. сетиа Северного и Среднего Урала — крайняя генетическая обедненность.
4. Ведущая роль в формировании внутрипопуляционного генотипического полиморфизма принадлежит половому размножению, которое является регулярным в популяциях S. sibirica и гибридов, спорадическим в популяциях S. сегпиа из центра ареала и не обнаружено в южных периферических популяциях S. сегпиа.
Благодарности. Благодарю моего научного руководителя - д.б.н. Николая Васильевича Глотова, Очень признателен кб.н. Ивану Евгеньевичу Сарапульцеву за всемерную поддержку в выполнении работы и профессору Кристиану Брокману (Christian Brochmann) за возможность выполнить ДНК-анализ в его лаборатории. Выражаю благодарность коллегам, в соавторстве с которыми выполнены работы по репродуктивной биологии (Ольга Сергеевна Дымшакова, к.б.н. Наталья Анатольевна Кутлунина) и подсчету хромосом (Анна Анатольевна Бетехтина). Благодарю коллег, собравших материал из двух популяций (Олег Евгеньевич Сушенцов, Светлана Николаевна Эктова). Благодарю к.б.н. Александра Юрьевича Беляева, д.б.н. Евгения Леонидовича Воробейчика, Тове Габриелсен (Dr. Tove Gabrielsen), к.б.н. Владимира Леонидовича Семерикова и Дороте Эрих (Dr. Dorothee Ehrich) за обсуждение работы. Благодарю сотрудников лаборатории дендрохронологии, стационара в Лабытнангах и администрацию ИЭРиЖ за практическую помощь в выполнении работы и неизменную моральную поддержку.
Географическое распространение
Saxifraga сетиа — типичный аркто-альпийский вид, имеющий сплошной циркумполярный ареал в Арктике и связанных с ней горных системах, и изолированный южный участок ареала в горах Центральной Азии. В Арктике встречается повсюду, от северной границы леса до высокоарктических тундр островов Северного Ледовитого океана. Общее распространение S. сетиа по О.В. Ребристой и Б.А. Юрцеву (1984): Российская Арктика: Кольский полуостров, Канин, Колгуев, Тиманская, Малоземельская и Болыпеземельская тундры, Полярный Урал, Карская тундра, Пай-Хой, Вайгач, Новая Земля (оба острова), Земля Франца-Иосифа, Ямал, Тазовский и Гыданский полуострова, низовья: Енисея, острова Енисейского залива, о. Диксон, Таймыр, Северная Земля, о. Б. Бегичев, низовья Хатанги, Анабаро-Оленекское междуречье, низовья Лены, Хараулахские горы, побережье бухты Тикси и губы Буор-Хая, приморская низменность Якутии, Новосибирские острова, о. Беннетта, низовья Колымы, север Анюйского и Анадырского нагорий, Чукотское нагорье, о. Врангеля, Чукотский полуостров, о-ва Итыгран, Аракамчечен, Ратманова, побережье залива Креста, бассейны Анадыря и Пенжины, Корякское нагорье и побережье, побережье Пекинской губы, полуостров Тайганос. Зарубежная Арктика: Аляска, низовья Маккензи, Канадский Арктический архипелаг, материковые районы Канады, п-ов Лабрадор, Гренландия (по всему побережью, включая Землю Пири), Исландия, о. Ян-Майен, Шпицберген, о. Медвежий, Скандинавия. Вне Арктики: горы Шотландии, Альпы, Карпаты, горы Фенноскандии (отсутствует в Ловозерском горном массиве), Тиманскии кряж, горы Средней (Тянь-Шань) и Центральной Азии, Алтай, Западный (редко) и Восточный Саяны, Среднесибирское плато, включая плато Путорана, Прибайкалье, Байкальское и Становое нагорья, горы Северной Монголии, Верхояно-Колымская горная страна, Охотское побережье, Камчатка (редко), Аляскинский хребет и плато верховьев Юкона, горы тихоокеанского побережья Северной Америки на юг до 38с.ш. Распространение S. cermia на Урале по К.Н. Игоппшой (1966): Полярный Урал - повсеместно. Приполярный Урал - реки Хулга, Манья, Хобею, Кожим, Косью, горы Сабля и Селем-ю-из. Северный Урал - горы Тельпоз-из, Мани-хачет-хахль, Мань-ур, Армия, Курокосар, Чувал, Ишерим, Сухой Камень, Кумба, Денежкин Камень, Конжаковский Камень, Косьвинский Камень, горы в истоках Печоры, Щугора, Ильгча. Средний Урал — среди россыпей Камня Басега. Южный Урал - среди горной лесостепи на скалистых вершинах гор Кыркты, Сугомак. В лесном поясе Урала растет преимущественно по холодным расщелинам скалистых обнажений известняков, вдоль рек Большая Сыня, Щугор, Подчерем, Нанкосорынья, Илыч, Уньва, Яйва, Усьва, Косьва, Сосьва, Чусовая, Лозьва, Тошемка.
Saxifraga sibirica - горный центральноазиатский вид с обширным прерывистым ареалом, простирающимся от островов Эгейского моря, через горы Болгарии, Турции, Кавказ, северный Иран к горным системам Центральной Азии, Алтая, южной Сибири, Монголии и северного Китая, западным Гималаям (Webb, Gornall, 1989). На Урале находится небольшой изолированный участок ареала S. sibirica, по-видимому, реликтового происхождения. Здесь вид распространен, главным образом, в предгорьях и долинах рек западного склона Южного Урала, в интервале 53-55 с. ш. (Горчаковский, 1969), однако несколько находок вида отмечены для западного склона северной части Среднего Урала (Пермская область, Красновишерский район, Камень Говорливый, 8-9.07.1977, Зуева, SVER) (рис. 2).
Палеоклимат Урала в позднем плейстоцене-голоцене
Эволюция рода Saxifraga была тесно связана с чередованиями плейстоценовых оледенений и межледниковий (Ребристая, Юрцев, 1984; Webb, Gornall, 1989). Переоценить важность знания изменений климата позднего плейстоцена-голоцена во внетропических областях Голарктики для понимания формирования современных ареалов и популяционной структуры арктоальпийских видов невозможно. Ниже приведена краткая характеристика палеоклимата Урала в позднем плейстоцене-голоцене по монографии «Развитие ландшафтов ...» (1993).
Развитие Урала в новейшее время определялось в значительной степени тектоническими поднятиями, в целом имевшими сводовый характер и осложненными дифференцированными блоковыми движениями вдоль древних тектонических швов. На фоне этих движений происходило изменение климата от жаркого и влажного в палеогене и миоцене в сторону похолодания и иссушения. Такое направленное изменение продолжалось в течение всего плиоцена и плейстоцена, осложняясь климатическими колебаниями, с которыми связывается смена оледенении и межледниковий.
Микулинское межледниковье. Северный и Полярный Урал были ареной активной эрозии вследствие мощных поднятий - до 600-700 м. Такая, не характерная для Урала, бурная тектоническая активность, по-видимому, обусловлена его изостатическим всплыванием после освобождения от транзитных покровных льдов среднего плейстоцена. Предгорья Полярного Урала были частью обширного субширотного желоба, простиравшегося от Мезени и Печоры через Южный Ямал и Гыдан в Северо-Сибирскую низменность. Море вдавалось на юг до 6750 с.ш. двумя крупными заливами: по реке Коротаихе вдоль юго-западного склона Пай-Хоя и по Байдарацкой губе. Гляциоизостатический бореальный бассейн оказал существенное влияние на прилегающую с юга сушу, обусловив изменения конфигурации гидрографической сети и вызвав общее смягчение климата. Имеющиеся палеоботанические данные говорят об отсутствии зоны тундры в микулинское время в предгорьях Полярного Урала. По западному склону Урала произошло смещение ландшафтных зон к северу по крайней мере на 3 . Широколиственные леса распространялись севернее реки Чусовой, примерно до 60 с.ш.
Валдайская ледниковая эпоха. Следы двухстадийного надвигания покровных ледников с севера отчетливо видны в рельефе и в строении мощной (до 100 м) валуносодержащей толщи заполярных предгорий Урала. Морены покровных ледников прослеживаются до Полярного круга и южнее. Мощность льда составляла первые сотни метров, над поверхностью льда возвышались горные массивы с отметками более 500-600 м. Во вторую стадию покровные ледники продвигались на юг не далее 67 с.ш. Из отложений, подстилающих верхнюю морену, получен ряд радиоуглеродных дат, охватывающий интервал 26-42 тысяч лет назад. На этом основании первый стадиальный комплекс связывается с ранневалдайским, а второй - с поздневалдайским оледенением. Распределение покровных ледников было асимметричным, западный склон отличался лучшей влагообеспеченностью, и ледник на нем продвинулся дальше на юг, чем на восточном склоне.
Во время межстадиального потепления среднего валдая горные ледники резко сократились, что привело к возобновлению флювиальной эрозии в горах Полярного Урала. Во второй половине валдайского времени дальнейшее похолодание климата вызвало широчайшее развитие многолетней мерзлоты и сухих тундростепей. Леса практически исчезли, за исключением наиболее глубоких речных долин. Арктические покровные ледники вновь надвигались на Полярный Урал, но мощность их была гораздо меньше и они не проникали южнее 67" с.ш. Местные долинные ледники практически не выходили из гор ввиду крайне скудного атмосферного питания.
Структура уральских популяций комплекса Saxifraga сегпиа -S. sibirica
Структура уральских популяций комплексаSaxifraga cernua—S. sibirica Три комбинации праймеров вместе дали 253 полиморфных AFLP-фрагмента, выявивших 98 генет (клонов) среди исследованных 149 растений из 17 популяций. Большинство популяций различалось лишь по частотам «аллелей» (AFLP-фрагментов). Исключения составили популяция №3 с 9 фиксированными специфичными для этой популяции AFLP-фрагментами и популяции №№ 6, 7 и 12 с одним специфичным AFLP-фрагментом каждая.
В АГК и НПГМ анализах было установлено четкое распределение растений в соответствии с географическими и морфологическими признаками. Растения из разных регионов Урала (Полярный, Северный, Средний и Южный) образовывали общие группы. Однако было одно исключение - популяция №12 со Среднего Урала, которая оказалась в группе популяций с Северного Урала. Внутри региональных групп популяции были перемешаны. Три морфологические группы S. сегпиа, S. sibirica и растения промежуточной морфологии - попали в разные кластеры. Поскольку методы дали сходные результаты, в работе показаны только результаты АГК (рис. 3). С помощью метода объединения соседей была выявлена та же структура, что и в АГК и НПГМ анализах, даже более детальная (рис. 4). Первая ветвь дерева с высокой достоверностью отделяет S. sibirica от остальных растений. Три ветви были идентифицированы среди оставшихся растений. Одна включает материал с Полярного, Северного и Среднего Урала, который морфологически был определен как S. сегпиа, две другие представляют материал из трех среднеуральских популяций растений с промежуточной морфологией. Большинство кластеров популяций отделено друг от друга и имеет высокие бутстреп-значения. . Результаты анализа главных координат 98 генет из 17 популяций. Заполненные символы - полярноуральская S. сегпиа; квадраты - S. сегпиа с Северного и Среднего Урала; треугольники - S. sibirica; X - предполагаемые гибриды. Вдоль осей даны проценты от общей изменчивости.
Числа генотипов из среднеуральских популяций растений с промежуточными признаками, отнесенных в каждую из трех категорий (S. сегпиа, S. sibirica и искусственные гибриды Fl S. сегпиа х S. sibirica) с помощью тестов отнесения программы AFLPOP с разницей логарифмов правдоподобия больше, чем два были распределены в группы. Это означает, что вероятность распределения индивидуумов в группу, в которую они были распределены, не менее чем, в сто раз выше вероятности их попадания в другие группы. При таком строгом значении порога распределения, 19 AFLP-фенотипов из 39 AFLP-фенотипов растений с промежуточными морфологическими признаками не попали ни в одну группу. Ни один AFLP-фенотип не был отнесен в группу S. sibirica. Остальные генотипы из всех трех популяций растений с промежуточной морфологией были отнесены как в группу 5. сегпиа (всего 8 генет из трех популяций), так и в группу F1 гибридов (всего 12 генет из трех популяций). Когда анализы были выполнены без строгого порога прохождения в группы (не придавали значения разнице логарифмов правдоподобия), 20 генет из трех популяций растений с промежуточной морфологией были распределены в группу S. сегпиа, и 19 - в группу F1 гибридов.
Наши данные подтверждают большую генетическую близость S. сегпиа и S. sibirica: в уральских популяциях отсутствуют фиксированные видоспецифичные маркеры, и виды различаются лишь частотами AFLP-фрагментов. В то же время, когда вместе с уральским материалом S. сегпиа и S. sibirica нами были проанализированы популяция родственного вида из той же подсекции - S. rivularis из Скандинавии и популяция возможного гибрида S. rivularis х S. сетиа с Ямала, мы обнаружили фиксированные видоспецифичные AFLP-маркеры. Анализ аллозимных фенотипов уральских популяций комплекса S. сетиа - S. sibirica и популяции возможного гибрида S. rivularis х 51 септа с Ямала дал похожие результаты: все аллозимные фенотипы S. sibirica присутствовали у S. сетиа, но не все аллозимные фенотипы 51 сетиа были представлены у 51 sibirica; в то же время популяция возможного гибрида S. rivularis х 51 сетиа с Ямала характеризовалась уникальными аллозимными фенотипами. Сходная картина была выявлена в результате анализа пяти некодирующих участков хлоропластной ДНК и рибосомального cneftcepa5S-NTS в популяциях видов подсекции Mesogyne на всем ареале. Было установлено, что подсекция Mesogyne монофилетична и состоит как минимум из двух линий - линии 51 rivularis (к которой также относятся S. bracteata, 51 hyperborea, S. arctolitoralis, S. radiata, 51 Jlexuosd) и линии 51 sibirica (к которой также относится 5. сетиа). Особо следует отметить, что все гаплотипы 5. sibirica были представлены у 51 сетиа, но не все гаплотипы 5. сетиа были представлены у S. sibirica (Gabrielsen, личное сообщение). Все эти находки соответствуют гипотезе происхождения полиплоида S. сетиа от диплоида 5. sibirica.
История миграции популяций Saxifraga сетиа и S. sibirica на Урал AFLP анализ ДНК показывает структурирование уральских популяций комплекса 51 сетиа - S. sibirica, сходное с первоначальными гипотезами, выдвинутыми на основании особенностей морфологии и распространения популяций. Среди изученных в настоящей работе 17 популяций комплекса S. сетиа - S. sibirica можно выделить четыре группы; 1) популяции S. sibirica с Южного Урала; 2) полярноуральские популяции S. сегпиа из основной циркумполярной части ареала; 3) изолированные периферические реликтовые популяции 5. сегпиа с Северного и Среднего Урала; 4) среднеуральские популяции растений с промежуточной морфологией, возникшие вследствие интрогрессии популяций 5. сегпиа и S. sibirica. Последняя группа особенно интересна. Несмотря на большую генетическую близость к 5. сегпиа, растения данной группы обладают также генетическим материалом, полученным от S. sibirica, что заметно сказывается на особенностях экологии, репродуктивной биологии и популяционной структуры гибридных растений (более подробно эти вопросы рассмотрены в последующих главах).
Откуда пришли на Урал современные популяции S. сегпиа и S. sibiriccft Ареалы этих видов позволяют сделать вывод о разных путях миграции S. сегпиа и S. sibirica в Уральскую горную страну. Saxifraga sibirica не распространена в Арктике, следовательно, наиболее вероятно, что она мигрировала на Южный Урал непосредственно из центрально-азиатского участка ареала, скорее всего с Алтая, как и многие другие южноуральские виды. Например, такие южносибирские виды как Carex sabynensis Less, ex Kunth, Pedicularis anthemifolia Fisch. ex Colla, Pentaphylloides fruticosa (L.) O.Schwarz, так же как и S. sibiricat встречаются на Южном Урале вне высокогорий и тоже проникают на Северный Урал (Куликов, 2003). Наиболее короткий и очевидный путь миграции южносибирских видов на Урал в плейстоцене пролегал с Алтая через Казахский мелкосопочник на Южный Урал и далее на север вдоль Уральского хребта. Считается, что этим путем проникло на Урал большинство реликтовых видов южносибирского происхождения (Крашенинников, 1937; Горчаковский, 1969; Куликов, 2003). Однако наряду с вышеописанным путем, возможно, существовал более северный путь миграции из Сибири в Уральскую горную страну, с помощью которого некоторые южносибирские виды могли проникнуть на Северный Урал, минуя Южный Урал. Так, например, для флоры Северного Урала характерны такие отсутствующие на Южном Урале виды, как Rhodiola quadrifida (Pall.) Fisch. et C.A.Mey, Kobresia simpliciuscula (Wahlenb.) Mackenz. subs, subholarctica Egor., Salix recurvigemmis A.Skvorts. (Куликов, 2003). На существование параллельно с южным северного пути миграции указывает характер распространения на Урале упомянутых южносибирских видов, а также наличие во флоре Северного, Приполярного и Полярного Урала еще целого ряда криоксерофитов явно сибирского происхождения (Камелин, Юрцев, 1982; Куликов, 2003). Таким образом, южносибирское происхождение южноуральских популяций S. sibirica представляется наиболее вероятным. Что касается более северных популяций S. sibirica, населяющих несколько изолированных местообитаний на западном склоне Северного Урала, то наиболее вероятно, что это — реликты экспансии южноуральских популяций на север вдоль хребта во время климатических осцилляции плейстоцена. Однако нельзя полностью исключать возможность их независимой миграции из Сибири более северным путем. В любом случае, современные уральские популяции S. sibirica представляют собой небольшую изолированную часть огромного евразийского ареала вида.
