Спонтанная гибридизация Populus × sibirica и Populus nigra в городе Новокузнецке (Кемеровская область)

B. V. Proshkin, A. V. Klimov

Аннотация


Широкое распространение в культуре адвентивных видов рода Populus и многочисленных культиваров гибридного происхождения, особенно в городских районах, приводит к их контакту с популяциями местных видов, обеспечивая тем самым возможности проникновения экзотических генов в природные генофонды. В Сибири наиболее распространенным экзотом является P. × sibirica. Культивар широко и давно используется в озеленении и защитном лесоразведении и его насаждения нередко контактируют с популяциями аборигенных видов. Происхождение P. × sibiricaостается неясным, что связано с отсутствием молекулярно-генетических исследований и недостаточной полнотой знаний о его морфологическом полиморфизме. Вероятно, он является спонтанным полигибридом возникшим при скрещивании видов секций Aigeiros и Tacamahaca. Представлены результаты изучения зафиксированной антропогенной гибридизации P. × sibirica и аборигенного P. nigra в городе Новокузнецке. Проведен морфологический анализ тополя сибирского, черного и их гибридного потомства. Установлено, что наиболее важным признаком для идентификации гибридов является дифференциация побегов кроны, и даже при внешней схожести листовой пластинки с P. nigraу них всегда выражены дискобласты. Последнее подтверждает, что у гибридов тополей, возникающих при скрещивании между видами секций Aigeiros и Tacamahaca, дифференциация побегов кроны наследуется от бальзамических тополей. Вероятно, этот признак контролируется внеядерными генами. Обсуждаются проблемы антропогенной гибридизации у видов рода и ее последствия для популяций местных видов. Ситуация с прогнозированием интрогрессии экзотических генов в популяции местных видов тополя в пойме реки Томи осложняется наличием здесь своей природной зоны гибридизации между P. nigra и P. laurifolia.


Ключевые слова


антропогенная гибридизация; генетическое загрязнение; культивар; популяция; тополь

Полный текст:

PDF

Литература


Alba N., Maestro C., Agundez D., Notivol E. 2002. Advances in the preservation of genetic resources in Populus nigra L. in Spain. In: Genetic diversity in river populations of European black poplar implications for riparian eco-system management. Eds. B. C. van Dam, S. Borda´cs. Proceedings of the International Symposium Held in Szeksza´rd, Hungary, 125–136 pp.

Altukhov Y. P., Salmenkova E. A., Kurbatov O. L., Pobedonostsev E. J. Politov D. V., Onkar A. N., Zhukova O. V., Zakharov I. A., Moses I. G., Stolpovsky Y. A., Pukhalskii V. A., Pomortsev A. A., Upelniek V. P., Kalabushkin B. A. 2004. Dinamika populyatsionnykh genofondov pri antropogennykh vozdeystviyakh [The dynamics of population gene pools under anthropogenic influences]. Nauka, Moscow, 313 pp. [In Russian]. (Алтухов Ю. П., Салменкова Е. А., Курбатова О. Л., Победоносцева Е. Ю., Политов Д. В., Евсюков А. Н., Жукова О. В., Захаров И. А. Моисеева И. Г. Столповский Ю. А., Пухальский В. А., Поморцев А. А., Упелниек В. П., Калабушкин Б. А. Динамика популяционных генофондов при антропогенных воздействиях. М.: Наука, 2004. 313 с.).

Bakulin V. T. 1990. Introduktsiya i selektsiya topolya v Sibiri [Introduction and selection of poplars in Siberia]. Nauka, Novosibirsk, 174 pp. [In Russian]. (Бакулин В. Т. Интродукция и селекция тополя в Сибири. Новосибирск: Наука, 1990. 174 с.).

Bakulin V. T. 2004. Topol lavrolistnyy [Populus laurifolia]. Geo, Novosibirsk, 123 pp. [In Russian]. (Бакулин В. Т. Тополь лавролистный. Новосибирск: «Гео», 2004. 123 с.).

Bakulin V. T. 2005. The use of poplar planting in the industrial cities of Siberia: a brief analysis of the problems. Contemporary Problems of Ecology 4: 563–571 [In Russian]. (Бакулин В. Т. Использование тополя в озеленении промышленных городов Сибири: краткий анализ проблем // Сибирский экологический журнал, 2005. № 4. С. 563–571).

Chapman M. A., Burke J. M. 2006. Letting the gene out of the bottle: the population genetics of genetically modified crops. New Phytologist 170: 429–443.

Christe C. S., Bresadola K. N., Fussi L., Heinze B., Wegmann B., Lexer D. C. 2016. Selection against recombinant hybrids maintains reproductive isolation in hybridizing Populus species despite F1 fertility and recurrent gene flow. Molecular Ecology 11: 2482–2498.

Eckenwalder J. E. 1984a. Natural intersectional hybridization between North American species of Populus (Salicaceae) in sections Aigeiros and Tacamahaca. II. Taxonomy. Canadian Journal of Botany 62: 325–335.

Eckenwalder J. E. 1984b. Natural intersectional hybridization between North American species of Populus (Salicaceae) in sections Aigeiros and Tacamahaca. III. Paleobotany and evolution. Canadian Journal of Botanya 62: 336–342.

Eckenwalder J. E. 1996. Systematics and evolution in Populus. In: Biology of Populus and its implications for management and conservation. Part I, Chapter 1. Ed. by R. F. Stettler, H. D. Bradshaw, Jr., P. E. Heilman and T. M. Hinckley. NRC Research Press, National Research Council of Canada, Ottawa, ON, Canada, 7–32 pp.

Eckenwalder J. E. 2010. Populus. In: Flora of North America Editorial Committee, eds. 1993+. Flora of North America North of Mexico. 20+ vols. New York and Oxford. Vol. 7. 5–14 pp.

Fedorov A. A., Kirpichnikov M. E., Artyushenko Z. T. 1956. Atlas po opisatelnoi morfologii vysshikh rastenii. List [Atlas on descriptive morphology of higher plants. Leaf]. Publishing House of the USSR Academy of Sciences, Moscow, 304 pp. [In Russian]. (Федоров Ал. А., Кирпичников М. Э., Артюшенко З. Т. Атлас по описательной морфологии высших растений. Лист. М.: Изд-во АН СССР, 1956. 304 с.).

Floate K. D. 2004. Extent and patterns of hybridization among the three species of Populus that constitute the riparian forest of southern Alberta, Canada. Canadian Journal of Botany 82: 253–264.

Grossheim A. A. 1945. Flora Kavkaza [Flora of the Caucasus]. Vol. 3. Ed. 2. Publishing house of the Academy of Sciences of Azerbaijan SSR, Baku, 321 pp. [In Russian]. (Гроссгейм А. А. Флора Кавказа. 2-е изд. Баку: Изд-во АН Азербайджанской ССР, 1945. Т. 3. 321 с.).

Hamzeh M., Sawchyn Ch., Perinet P., Dayanandan S. 2007. Asymmetrical natural hybridization between Populus deltoides and P. balsamifera (Salicaceae). Canadian Journal of Botany 85: 1227–1232.

Hedrick F. 2003. Genetika populiatsiy [Genetics of populations]. Technosphere, Moscow, 592 pp. [In Russian]. (Хендрик Ф. Генетика популяций. М.: Техносфера, 2003. 592 с.).

Hu J., Zhang J., Chen X., Lv J., Jia H., Zhao S., Lu M. 2017. An Empirical Assessment of Transgene Flow from Transgenic Poplar Plantation. PLoS ONE 12(1): e0170201. DOI: 10.1371/journal.pone.0170201.

Isebrands J. G., Richardson J. 2014. Poplars and willows: trees for society and the environment. Ed. by J. G. Isebrands and J. Richardson. Published jointly by CAB International and FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) Viale delle Terme di Caracalla, Rome, 634 pp.

Jiang D., Feng J., Dong M., Wu G., Mao K., Liu J. 2016. Genetic origin and composition of a natural hybrid poplar Populus × jrtyschensis from two distantly related species. Plant Biology 16: 89–97.

Kaidanow L. Z. 1996. Genetika populiatsiy [Genetics of populations: Proc. for biol., med. and agricultural specialist. universities]. Higher school, Moscow, 103 pp. [In Russian]. (Кайданов Л. З. Генетика популяций: Учеб. для биол., мед. и с.-х. спец. вузов. М.: Высшая школа, 1996. 103 с.).

Kajba D., Ballian D., Idžojtić M., Bogdan S. 2004. The differences among hairy and typical European black poplars and the possible role of the hairy type in relation to climatic changes. Forest Ecology Manage 197(1–3): 279–284.

Kajba D., Ballian D., Idžojtić M., Poljak I. 2015. Leaf Morphology Variation of Populus nigra L. in Natural Populations along the Rivers in Croatia and Bosnia and Herzegovina. South-east European Forestry 6(1): 39–51.

Keim P., Paige K. N., Whitham T. G., Lark K. G. 1989. Genetic analysis of an interspecific hybrid swarm of Populus: occurrence of unidirectional introgression. Genetics 123: 557–565.

Klimov A. V., Proshkin B. V. 2016. Morphological identification of natural hybrids P. nigra × P. laurifolia in the floodplain of the river Tom’. Siberian Journal of Forestry 5: 34–47 [In Russian]. (Климов А. В., Прошкин Б. В. Морфологическая идентификация естественных гибридов P. nigra × P. laurifolia в пойме реки Томи // Сибирский лесной журнал, 2016. № 5. С. 34–47).

Klimov A. V., Proshkin B. V. 2017. Morphotypic diversity in populations of Populus nigra L., P. laurifolia Ledeb. and P.× jrtyschensis Ch. Y. Yang. in the zone of natural hybridization. Tomsk State University Journal of Biology 39: 58–72 [In Russian]. (Климов А. В., Прошкин Б. В. Морфотипическое разнообразие в популяциях Populus nigra L., P. laurifolia Ledeb. и P. × jrtyschensis Ch. Y. Yang. в зоне естественной гибридизации // Вестник Томского государственного университета. Биология, 2017. № 39. С. 58–72).

Kostina M. V., Chindyaeva L. N., Vasilieva N. V. 2016. Hybridization of Populus × sibirica G. Krylov et Grig. ex Skvortsov and Populus nigra L. in Novosibirsk. Socio-ecological technologies 4: 20–31 [In Russian]. (Костина М. В., Чиндяева Л. Н., Васильева Н. В. Гибридизация Populus ×sibirica G. Krylov et Grig. ex Skvortsov и Populus nigra L. в Новосибирске // Социально-экологические технологии, 2016. № 4. С. 20–31).

Krstinic A., Trinajstic I., Kajba D., Samardźić J. 1997. Morphological variability of the leaves of black poplar (Populus nigra L.) in natural stands along the Sava river (Croatia). Populus nigra Network. IPGRI, 71–77 pp.

LeBoldus J. M., Isabel N., Floate K. D., Blenis P., Thomas B. R. 2013. Testing the ‘hybrid susceptibility’ and ‘phenological sink’ hypotheses using the P. balsamifera – P. deltoides hybrid zone and Septoria leaf spot (Septoria musiva). PLoS ONE 8(12): e84437. DOI: 10.1371/journal.pone.0084437

Lexer C., Fay M. F., Joseph J. A., Nica M. S., Heinze B. 2005. Barrier to gene flow between two ecologically divergent Populus species, P. alba (white poplar) and P. tremula (European aspen): the role of ecology and life history in gene introgression. Molecular Ecology, 14: 1045–1057.

Lindtke D., Gompert Z., Lexer C., Buerkle C. A. 2014. Unexpected ancestry of Populus seedlings from a hybrid zone implies a large role for postzygotic selection in the maintenance of species. Molecular Ecology 23: 4316–4330.

Maksimović Z, Šijačić-Nikolić M. 2013. Morphometric characteristics of black poplar (Populus nigra L.) leaves in the area of Great War Island. Bulletin of the Faculty of Forestry 108: 93–108.

Mamaev S. A. 1972. Formy vnutrividovoy izmenchivosti drevesnykh rasteniy (na primere semeystva Pinaceae na Urale) [Forms of intraspecific variation of woody plants (on exampleof family Pinaceae in the Urals)]. Nauka, Moscow, 284 pp. [In Russian]. (Мамаев С. А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinaceae на Урале). М.: Наука, 1972. 284 с.).

Martinsen G. D., Whitham T. G., Turek R. J., Keim P. 2001. Hybrid populations selectively filter gene introgression between species. Evolution 55(7): 1325–1335.

Mayorov S. R., Bochkin V. D., Nasimovich Yu. A., Shcherbakov A. V. 2012. Adventivnaya flora Moskvy i Moskovskoy oblasti [Adventive flora of Moscow and the Moscow region]. KMC, Moscow, 79–109 pp. [In Russian]. (Майоров С. Р., Бочкин В. Д., Насимович Ю. А., Щербаков А. В. Адвентивная флора Москвы и Московской области. М.: КМК, 2012. С. 79–109).

Meirmans P. G., Lamothe M., Gros-Louis M. C., Khasa D., Perinet P., Bousquet J. 2010. Complex patterns of hybridization between exotic and native North American poplar species. American Journal Botany 97: 1688–1697.

Proshkin B. V., Klimov A. V. 2017a. Hybridization of Populus nigra L. and P. laurifolia Ledeb. (Salicaceae) in the floodplain of the Tom' river. Siberian Journal of Forest Science 4: 38–51 [in Russian]. (Прошкин Б. В., Климов А. В. Гибридизация Populus nigra L. и P. laurifolia Ledeb. (Salicaceae) в пойме реки Томи // Сибирский лесной журнал, 2017a. № 4. С. 38–51).

Proshkin B. V., Klimov A. V. 2017b. Variability of leaf features in the forms of Populus laurifolia Ledeb., Differing in the color of the cortex in the Tom river basin. Bulletin of Novosibirsk State Agrarian University 1: 93–106 [In Russian]. (Прошкин Б. В., Климов А. В. Изменчивость признаков листа у форм Populus laurifolia Ledeb., отличающихся по окрасу коры, в бассейне реки Томи // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета, 2017б. № 1. С. 93–106).

Proshkin B. V., Klimov A. V. 2017с. Populus×jrtyschensis Chang Y. Yang in the Altai-Sayan mountain country. Sistematic notes on the materials of P. N. Krylov Herbarium of Tomsk State University 115: 28–35 [In Russian]. (Прошкин Б. В., Климов А. В. Populus×jrtyschensis Chang Y. в Алтае-Саянской горной стране // Систематические заметки по материалам Гербария им. П. Н. Крылова Томского государственного университета. 2017с. № 115. С. 28–35).

Roe A. D., MacQuarrie C. J., Gros-Louis M. C., Simpson J. D., Lamarche J., Beardmore T., Thompson S. L., Tanguay P., Isabel N. 2014a. Fitness dynamics within a poplar hybrid zone: I. Prezygotic and postzygotic barriers impacting a native poplar hybrid stand. Ecology Evolution 4(9): 1629–47.

Roe A. D., MacQuarrie C. J., Gros-Louis M. C., Simpson J. D., Lamarche J., Beardmore T., Thompson S. L., Tanguay P., Isabel N. 2014b. Fitness dynamics within a poplar hybrid zone: II. Impact of exotic sex on native poplars in an urban jungle. Ecology Evolution 4(9): 1876–1889.

Šiler B., Skorić M., Mišić D., Kovačević B., Jelić M., Patenković A., Kurbalija N. Z. 2014. Variability of European Black Poplar (Populus nigra) in the Danube Basin. Vojvodinašume, Novi Sad, 128 pp.

Skvortsov A. K. 2007. About Siberian "balsamic" poplar. Bulletin of the Main Botanical Garden 193: 41–45 [In Russian]. (Скворцов А. К. О cибирском «бальзамическом» тополе // Бюллетень Главного ботанического сада, 2007. Вып. 193. С. 41–45).

Talbot P., Schroeder W. R., Bousquet J., Isabel N. 2012. When exotic poplars and native Populus balsamifera L. Meet on the Canadian Prairies: spontaneous hybridization and establishment of interspecific hybrids. Forest Ecology Manage 285: 142–152.

Thompson S. L., Lamothe M., Meirmans P. G., Perinet P., Isabel N. 2010. Repeated unidirectional introgression towards Populus balsamifera in contact zones of exotic and native poplars. Molecular Ecology 19: 132–145.

Vanden Broeck A., Cox K., Villar M. 2012. Natural hybridization and potential seed set of sympatric Populus nigra and Populus × canadensis along the river IJzer in Flanders (Belgium). Plant Ecology Evolution 145: 341–349.

Vanden Broeck A., Villar M., Van Bockstaele E., Van Slycken J. 2005. Natural hybridization between cultivated poplars and their wild relatives: evidence and consequences for native poplar populations. Annals of Forest Science 62: 601–613.

Wilkinson M. J., Sweet J., Poppy G. M. 2003. Risk assessment of GM plants: avoiding gridlock? Trends Plant Science 8: 208–212.

Zeng Y. F., Zhang J. G., Duan A. G., Abuduhamiti B. 2016. Genetic structure of Populus hybrid zone along the Irtysh River provides insight into plastid-nuclear incompatibility. Scientific Reports 6: 377–389.

Zsuffa L. 1975. Some problems of hybrid poplar selection and management in Ontario. Forest Chronis 51: 240–242.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Адрес:  656049, Барнаул, пр. Ленина, 61, Алтайский государственный университет. 

Редакция журнала "Turczaninowia".  

Факс: (3852) 67-09-28; Тел.: (3852) 67-09-27, 36-86-39.

Журнал публикуется в издательстве Алтайского государственного университета.

С полным архивом журнала "Turczaninowia" можно ознакомиться на старой версии сайта.

Для настройки уведомлений о появлении новых выпусков журнала "Turczaninowia" на сайте, либо получении актуальной информации, в том числе объявлений, событий процесса отправки, рецензирования и пр., Вы можете воспользоваться модулем настройки уведомлений (справа на главной странице).

ISSN 1560-7259 Print, ISSN 1560-7267 Online

Электронное периодическое издание "Turczaninowia (Турчаниновия)" зарегистрировано как средство массовой информации.

Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ №ФС77-47579 от 30 ноября 2011 г. выдано Роскомнадзором РФ.


All contents licensed under GNU General Public License


© 1998 Turczaninowia