Популяционно-генетический анализ бука восточного (Fagus orientalis) с биогеографическими комментариями

УДК 582.632.2+574.9+575.174.015.3

  • Хабагин Укаилович Алиев Горный ботанический сад Дагестанского федерального исследовательского центра РАН https://orcid.org/0000-0002-2985-5622 Email: alievxu@mail.ru
  • Максим Геннадьевич Куцев Алтайский государственный университет https://orcid.org/0000-0003-2284-6851 Email: m_kucev@mail.ru
  • Борис Сакоевич Туниев Институт экологии горных территорий им. А. Х. Темботова РАН https://orcid.org/0000-0001-6656-0703 Email: btuniyev@mail.ru
Ключевые слова: видообразование, генетическое разнообразие, голоцен, микросателлиты, олигоцен, плейстоцен, плиоцен, повторная колонизация, прохорез, рефугиумы, структура популяций

Аннотация

Изучена генетическая структура 39 популяций бука восточного (Fagus orientalis) с территории Крыма, Кавказа, Малой Азии и Эльбурса на основе полиморфизма микросателлитных повторов (SSR). Тест на изоляцию дистанций, проведённый в программе GenePop показал высокую корреляцию генетических различий и логарифма географической дистанции в единицах географических координат на уровне 0,91. Межпопуляционная генетическая дифференциация Fagus orientalis (Fst) составила от 0,01 до 0,67. Рассмотрено предполагаемое родство популяций вида по ареалу. Дана реконструкция возможного прохореза предков F. orientalis, рассмотрены вероятные пути становления современного ареала вида, включая воздействия оледенения и вулканизма на Кавказе. Наряду с рефугиумальными популяциями рассмотрены примеры голоценовой реколонизации высокогорья Большого Кавказа. Наблюдаемое сходство на верхней границе букового пояса в различных районах Кавказского перешейка указывает на параллелизм в развитии и становлении высокогорных популяций вида, либо повторные колонизации.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Литература

Алиев Х. У. Сравнительная характеристика буковых лесов Дагестана. Дисс. ... канд. биол. наук: 03.02.08, 03.02.01. Махачкала, 2013. 197 с.
Алиев Х. У. Новые виды сосудистых растений для флоры Дагестана // Бот. журн., 2019. Т. 104, № 10. С. 135–138. https://doi.org/10.1134/S0006813619100028
Aliev Kh. U. 2021. The importance of beech forests in the preservation of valuable species of the flora of Dagestan. In: VIII All-Russian Conference with International Participation “Mountain ecosystems and their components”, dedicated to the Year of Science and Technology in the Russian Federation. BIO Web Conf. 35: 00003. https://doi.org/10.1051/bioconf/20213500003
Алиев Х. У., Колтунова А. М., Куцев М. Г., Туниев Б. С. Популяционно-генетический анализ бука восточного (Fagus orientalis Lipsky) с территории Крыма и Кавказа // Turczaninowia, 2020. Т. 23, № 4. С. 17–31. https://doi.org/10.14258/turczaninowia.23.4.3
Алиев Х. У., Туниев Б. С., Агасян А. Л. Геоботаническая характеристика и структура реликтового букняка в Шикахохском заповеднике (Южная Армения) // Takhtajania, 2018. Вып. 4. С. 31–36.
Арушанян Р. И. Реликты Нагорного Карабаха и новые местонахождения их // Бот. журн., 1973. Т. 58, № 5. С. 700–706.
Assyov B., Petrova A., Dimitrov D., Vassilev R. 2012. Conspectus of the Bulgarian vascular flora. Sofia. 489 pp.
Баранов В. И. О чём говорят песчаники Камышина и пески Ергеней. Сталинград: Обл. книгоизд-во, 1952. 48 с.
Bijarpasi M. M., Müller M., Gailing O. 2020. Genetic diversity and structure of Oriental and European beech populations from Iran and Europe. Silvae Genetica 69: 55–62.
Davis P. H. 1982. Fagus orientalis L. In: P. H. Davis Flora of Turkey. Vol. 7. Edinburgh: University Press. Pp. 657–658.
Denk Th., Frotzier N., Davitashvili N. 2001. Vegetational patterns and distribution of relict taxa in humid temperate forests and wetlands of Georgia (Transcaucasia). Biol. J. Linn. Soc. 72: 287–332. https://doi.org/10.1006/bijl.2000.0502
Denk Th., Grimm G., Hemleben V. 2005. Patterns of molecular and morphological differentiation in Fagus (Fagaceae): phylogenetic implications. Am. J. Bot. 92(6):1006–1016.
Denk Th., Grimm G., Stögerer K. K., Langer M., Hemleben V. 2002. The evolutionary history of Fagus in western Eurasia: Evidence from genes, morphology and the fossil record. Plant Syst. Evol. 232: 213–236.
Earl D. A., von Holdt B. M. 2012. Structure harvester: a website and program for visualizing STRUCTURE output and implementing the Evanno method. Conserv. Genet. Res. 4: 359–361. https://doi.org/10.1007/s12686-011-9548-7
Габриелян Г. К. Вулканизм и сейсмические явления // Физическая география Закавказья. Ереван: изд-во Ереванского ун-та, 1986. С. 36–41.
Гаджиев Ф. А. Эльбурская область. Гирканская провинция // Физическая география Закавказья. Ереван: изд-во Ереванского ун-та, 1986. С. 295–297.
Гаджиев В. Д., Алекперов А. М., Эфендиев М. Р., Мустафаева Р. К. Закатальский заповедник. М.: Агропромиздат, 1985. 184 с.
Gobejishvili R. 2004. Late Pleistocene (Würmian) glaciation of the Caucasus. In: Quaternary Glaciations – Extent and Chronology. Amsterdam: Elsevier. Pp. 129–134.
Гроссгейм А. А. Анализ флоры Кавказа // Tр. ботан. ин-та Азерб. фил. АН СССР, 1936. № 1. С. 1–257).
Гвоздецкий Н. А. Кавказ. Очерк природы. М.: Географгиз, 1963. 264 с.
Jahdi R., Nejad A. S., Behjou F. K. 2023. Assessing the state of forest health in Oriental beech (Fagus orientalis L.) dominated forests in Iran. Annals of Silvicultural Research 48(2): 60–72.
Kara D., Orhan E. 2023. Tolerance evaluation and genetic relationship analysis among some economically important chestnut cultivars in Türkiye using drought-associated SSR and EST-SSR markers. Sci. Rep. 13: 20950. https://doi.org/10.1038/s41598-023- 47951-7
Колаковский А. А. Некоторые данные по палеогеографии Кавказа в связи с формированием его флоры // Труды Сухумского бот. сада, 1974. Вып. 20. С. 115–131.
Колаковский А. А. Вертикальная поясность лесной растительности Колхиды в третичное время // Труды Тбилис. ин-та леса, 1974. Т. 21. С. 98–115.
Колаковский А. А. Fagus orientalis Lipsky. // А. А. Колаковский Флора Абхазии (в 4-х т.). Т. 2. Тбилиси: Мецниереба, 1982. С. 202–204.
Криштофович А. Н. Происхождение ксерофитных растительных формаций в свете палеоботаники // Пустыни СССР и их освоение. Т. 2. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1954. С. 583–596.
Кузнецов Н. И. Принципы деления Кавказа на ботанико-географические провинции (Доложено в заседании Физико-Математического Отделения 23 января 1908 г.) // Записки Императорской Академии наук по физико-математическому отделению. Т. 24, № 1. СПб.: Тип. Имп. Акад. наук, 1909. 174 с.
Кузнецов Н. И. Нагорный Дагестан и значение его в истории развития флоры Кавказа: Доложено в соедин. заседании Отд. географии, мат. и географии физической И.Р.Г.О. 26 окт. 1910 г. СПб.: тип-я М. М. Стасюлевича, 1910. 48 с.
Львов П. Л. Региональные особенности буковых лесов Дагестана // Сборник научных сообщений Дагестанского отделения ВБО, 1970. Вып. 2. С. 3–12.
Львов П. Л. К распространению буковых лесов в Дагестане // Бот. журн., 1970. Т. 55, № 9. С. 1243–1246.
Mantel N. 1967. The detection of disease clustering and a generalized regression approach. Cancer Res. 27: 209–220.
Margi D., Vendramin G. G., Comps B., Dupanloup I., Geburek Th., Gömöry D., Latalowa M., Litt Th., Paule L., Roure J. M., Tantau I., Knaap W. O., Petit R. J., Beaulieu J.-L. 2006. A new scenario for the Quaternary history of European beech populations: palaeobotanical evidence and genetic consequences. New Phytologist, 171(1): 199 221. https://doi.org/10.1111/J.1469-8137.2006.01740.X
Марков К. К., Лазуков Г. И., Николаев В. А. Четвертичный период (ледниковый период – антропогеновый период). Т. 1. М.: Изд-во Моск. ун-та. 1965. 371 с.
Маруашвили Л. И. Целесообразность пересмотра существующих представлений о палеогеографических условиях ледникового времени на Кавказе. Тбилиси: Мецниереба, 1956. 126 c.
Меницкий Ю. Л. Дубы Азии. Л.: Наука, 1984. 284 с.
Меницкий Ю. Л. Fagus L. // Конспект флоры Кавказа: в 3-х томах. Т. 3, ч. 2. СПб.–М.: Тов-во науч. изд. КМК, 2012. С. 286.
Metsalu T., Vilo J. 2015. ClustVis: A web tool for visualizing clustering of multivariate data using Principal Component Analysis and heatmap. Nucleic Acids Res. 43: 566–570. https://doi.org/10.1093/nar/gkv468
Müller M., Lopez P. A., Papageorgiou A. C., Tsiripidis I., Gailing O. 2019. Indications of Genetic Admixture in the Transition Zone between Fagus sylvatica L. and Fagus sylvatica ssp. orientalis Greut. & Burd. Diversity 11( 90): 1–11. https://doi.org/10.3390/d110600090
Муртазалиев Р. А. Анализ флоры Дагестана // Ботанический вестник Северного Кавказа, 2023. № 1. С. 38–64.
Мусеибов М. А. История развития рельефа // Физическая география Закавказья. Ереван: изд-во Ереванского ун-та, 1986. С. 50–54.
Мусеибов М. А. Древнее и современное оледенение // Физическая география Закавказья. Ереван: изд-во Ереванского ун-та, 1986. С. 101–104.
Nasiri M., Yousefzadeh H., Shirvany A., Etemad V., Espahbodi K., Amirchakhmaghi N., Rajora O. P. 2023. Effects of fifty years of shelterwood harvesting on genetic diversity and population structure of Oriental beech (Fagus orientalis L.) in the relict Hyrcanian forest. For. Ecol. Manag. 529: 120623. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2022.120623
Палибин И. В. Этапы развития флоры Прикаспийских стран со времени мелового периода // Сов. ботаника, 1935. № 3. С. 10–50.
Pastorelli R., Smulders M. J. M., Van't Westende W. P. C., Vorman B., Giannini R., Vettori C., Vendramin G. G. 2003. Characterization of microsatellite markers in Fagus sylvatica L. and Fagus orientalis Lipsky. Mol. Ecol. Notes. 3: 76–78.
Raymond M., Rousset F. 1995. GENEPOP (version 1.2): population genetics software for exact tests and ecumenicism. J. Heredity 86: 248–249.
Rousset F. 2008. Genepop’007: a complete reimplementation of the Genepop software for Windows and Linux. Mol. Ecol. Resour. 8: 103–106.
Pritchard J. K., Stephens M., Donnelly P. 2000. Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics 155(2): 945–959.
Sagheb-Talebi Kh., Schütz J.-Ph. 2002. The structure of natural oriental beech (Fagus orientalis) forests in the Caspian region of Iran and potential for the application of the group selection system Forestry. An International Journal of Forest Research 75(4): 465–472.
Сафаров И. В. Дзельква, её биолого-экологические особенности и хозяйственное значение // Известия АН Азербайджанской ССР. Серия биол. и мед. наук, 1966. Вып. 1. С. 18 24.
Semerikova S. A., Aliev Kh. U., Semerikov N. V., Semerikov V. L. 2023. Phylogeography of Oak Species in the Caucasus Based on Results of Chloroplast DNA Analysis. Russ. J. Genet. 59(7): 669–684.
Шхагапсоев С. Х. Петрофильный флористический комплекс Кабардино-Балкарии: состав, структура, экология. Нальчик: изд-во М. и В. Котляровых, 2024. 254 с.
Соколов С. Я., Связева О. А., Кубли В. А. Сем. Facaceae Dum. - Буковые // Ареалы деревьев и кустарников СССР. Т. 1. Л.: Наука, 1977. С. 112–125.
Sullivan A. R., Lind J. F., McCleary T. S., Romero-Severson J., Gailing O. 2013. Development and characterization of genomic and gene-based microsatellite markers in North American red oak species. Plant Molecular Biology Reporter 31: 231–239.
Тахтаджян А. Л. К истории развития растительности Армении // Труды Ботанического института АН Арм. ССР, 1946. Т .4. С. 51–107.
Тахтаджян A. Л. К вопросу о происхождении умеренной флоры Евразии // Бот. журн., 1957. Т. 42, № 11. С. 1635–1653.
Тахтаджян А. Л. 1978. Флористические области Земли. Л.: Наука. 219 с.
Тимухин И. Н., Туниев Б. С. Плейстоценовые рефугиумы высокогорной флоры в предгорьях Северной Колхиды (Краснодарский край, Сочи) // Ботаника в современном мире. Труды XIV Съезда Русского ботанического общества и конференции «Ботаника в современном мире» (г. Махачкала, 18-23 июня 2018 г.). Т. 1: Систематика высших растений. Флористика и география растений. Охрана растительного мира. Палеоботаника. Ботаническое образование. Махачкала: АЛЕФ, 2018. С. 201 203.
Тумаджанов И. И. Бук и буковые леса в Нагорном Дагестане // Труды Тбилисского ботанического института, 1940. Т. 7. С. 57–83.
Тумаджанов И. И. История лесов Северного Кавказа // Вопросы голоцена: Сборник статей к VI Междунар. конгрессу ИНКВА в Варшаве. Ред. М. И. Нейщтадт, В. К. Гуделис. Вильнюс, 1961. С. 249–266.
Тумаджанов И. И. Ботанико-географические особенности Высокогорного Дагестана в связи с палеогеографией плейстоцена и голоцена // Бот. журн., 1971. Т. 56, № 9. С. 1239–1251.
Tuniyev B. S. 1990. On the Independence of the Colchis Center of Amphibian and Reptile Speciation. Asiatic Herpetological Research 3: 67–84.
Tuniyev B. S. 1997. About exact borders of the Colchis biogeographical province. Russian Journal of Herpetology 4(2): 182–185.
Tuniyev B. S., Orlov N. L., Ananjeva N. B., Agasyan A. L. 2019. Snakes of the Caucasus: taxonomic diversity, distribution, conservation. St. Petersburg; Moscow: KMK Scientific Press. 276 pp.
Верещагин Н. К. Млекопитающие Кавказа. М.–Л.: изд-во АН СССР, 1959. 703 с.
Вульф Е. В. Историческая география растений. История флор земного шара. М.–Л.: изд-во АН СССР, 1944. 545 с.
Weir B. S., Cockerham C. C. 1984. Estimating F-Statistics for the Analysis of Population-Structure. Evolution 38: 1358–1370.
Wortemann R., Herbette S. T. S., Fumanal B., Alia R., Ducousso A., Gomory D., Roeckel-Drevet P., Cochard H. 2011. Genotypic variability and phenotypic plasticity of cavitation resistance in Fagus sylvatica L. across Europe. Tree Physiology 31: 1175–1182. https://doi.org/10.1093/treephys/tpr101
Зернов А. С. Иллюстрированная флора юга Российского Причерноморья. М.: Тов-во науч. изд. КМК, 2013. 588 c.
Зернов А. С., Аджиев Р. К., Филин А. Н., Дополнения к флоре Карачаево-Черкесской республики. Сообщение 5 // Бюл. МОИП. Отд. биол., 2020 Т. 125, вып. 6. С. 48–50.
Опубликован
2025-10-11
Как цитировать
Алиев Х. У., Куцев М. Г., Туниев Б. С. Популяционно-генетический анализ бука восточного (Fagus orientalis) с биогеографическими комментариями // Turczaninowia, 2025. Т. 28, № 3. С. 165–181 DOI: 10.14258/turczaninowia.28.3.19. URL: https://turczaninowia.asu.ru/article/view/18015.
Раздел
Научные статьи

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>