Rus/Eng

Главная

Исследовательские группы

Совет по защите диссертаций
Научно-практический журнал
Хвойные бореальной зоны
(в перечне ВАК)

Студенту

Контакты

Ссылки

Полный текст html
Полный текст pdf

"Хвойные бореальной зоны" 2007г.,№2-3, с.

СЕМЕННАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИЙ В ЗОНЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ КЕДРА СИБИРСКОГО И КЕДРОВОГО СТЛАНИКА В СЕВЕРНОМ ПРИБАЙКАЛЬЕ

Петрова Е.А., Горошкевич С.Н., Политов Д.В., Белоконь М.М., Попов А.Г., Васильева Г.В.

ИМКЭС СО РАН, Россия, г. Томск, пр. Академический 10/3
Факс: (3822) 491978, gorosh@imces.ru

Проведен сравнительный анализ семенной продуктивности, генетического полиморфизма и системы скрещивания кедра сибирского, кедрового стланика и их естественных гибридов из северной части Прибайкалья. Материал собран в двух районах на побережье о. Байкал: Баргузинский заповедник, побережье бухты Давша (БЗ) (кедровник с единичными кустами стланика) и дельта р. Верхняя Ангара (ДВА) (верховое болото с преобладанием стланика и незначительным участием кедра сибирского). В обоих районах происходит естественная гибридизация между видами, гибриды встречаются в количестве до 5 штук на гектар. По размеру шишек и семян они занимают промежуточное положение между видами. На всех этапах генеративного цикла гибриды имеют существенно повышенный по сравнению с "чистыми" видами уровень смертности и недоразвития репродуктивных структур, однако в ДВА в благоприятном году фертильность гибридов оказалась достаточно высока:  примерно 25% семяпочек развивались в полноценные семена с  дифференцированным зародышем. Выборки гибридов характеризовались промежуточными значениями аллельных частот ряда аллозимных локусов по сравнению с видами. Все изученные гибридные растения были гетерозиготны по диагностическому локусу Skdh-2. Анализ эмбрионального пула семян растений чистых видов показал, что в районе с преобладанием P. sibirica от опыления его пыльцой сформировалось примерно 27% зародышей в семенах кедрового стланика, в то время как в генотипах эмбрионов семян кедра сибирского аллелей, специфичных для кедрового стланика, не обнаружено. В районе с альтернативным соотношением родительских видов лишь 1,4% эмбрионов в семенах P. sibiricaимели пыльцевой вклад P. pumila, все проанализированные семена кедрового стланика были опылены пыльцой своего вида. Основную роль в опылении гибридных растений играет родительский вид, который доминирует в данном насаждении, второй вид опыляет порядка 13-14% семяпочек. Доля гибридной пыльцы в эффективном пыльцевом пуле семян гибридных растений в ДВА составляет почти 12%, что более чем в три раза превышает аналогичный параметр в БЗ. Отмечено участие гибридов в опылении растений родительского вида, встречающегося в насаждении в примеси. Полученные результаты свидетельствуют о фертильности гибридных растений и характеризуют их участие в репродуктивных процессах смешанных насаждений P. sibirica-P. pumila как продуцентов пыльцы и семян. Существование беккроссов и гибридов второго поколения дает доказательства наличия начальных этапов интрогрессии, как минимум на стадии зародышей семян, в районах с контрастным соотношением численности родительских видов в составе насаждения. Достаточно высокая фертильность гибридных растений в некоторых районах свидетельствует об их адаптивности и позволяет предположить наличие эволюционных перспектив.     

Comparative analysis of seed productivity, genetic variation and mating structure in Siberian Stone Pine, Siberian Dwarf Pine and natural hybrids in northern part of Baikal region was carried out. Two sites in Baikal lakeside were examined: Barguzin Biosphere Natural Reserve, Davsha bight (BR) (P. sibirica forest stand with scattered P. pumila), and delta of Upper Angara (DUA) (swamped area, P. pumila dominated and P. sibirica occurred rarely). In both studied sites there was natural hybridization between the stone pine species, the number of hybrids was approximately 5 plants per hectare. Cone and seed sizes in hybrids were intermediate relative to parental species. At all stages of generative cycle from seed scale differentiation to embryo differentiation the hybrids had sufficiently higher rate of mortality and underdevelopment of reproductive structure compare to pure species. In DUA approximately 25% of ovules developed into valid seeds with differentiated embryos. Genetic structure of P.pumila, P.sibirica and hybrids in the mixed stands was analyzed by means of 29 allozyme loci controlling 16 enzyme systems. For most loci the hybrids had intermediate allele frequencies relative to P. pumila and P. sibirica samples that confirmed hybrid nature of these trees. All hybrids were heterozygous at diagnostic Skdh-2 locus. In the site where P. sibirica dominated 27% of P. pumila seeds were sired by P. sibirica but no P. pumila specific alleles were found in Siberian Stone Pine seeds embryos genotypes. In the site with alternative ratio of pure species only 1,4% of P. sibirica seeds had P. pumila  paternal contribution, all P. pumila seeds were sired by the same species pollen. Studying of hybrids mating structure demonstrates that main portion of cross-pollinated embryos had paternal contribution from parental species dominated in the site and second species sired 13-14% of embryos. Portion of hybrid pollen in effective pollen pool of hybrid seeds in DUA was approximately 12% that is more than threefold compare to BR. It was shown that hybrids took part in pollination of pure species rarely occurred in a site. We conclude that natural hybrids are fertile and produced seeds and pollen in different types of mixed P. sibirica - P. pumila stands. Our results confirm the possibility of back-crosses and F2 hybrids existence and demonstrate that at least initial stages of introgressive hybridization take place in the mixed stands with contrasting partitioning of the two stone pine species. Sufficient fertility of hybrid plants in some sites of hybrid zone attests of its fitness and possible evolutionary perspectives.

Библиографический список

  1. Белоконь, М.М. Генетическая дифференциация сосен подсекции Strobus: данные изоферментного анализа / М.М. Белоконь [и др.]// Доклады Академии наук.- 1998. – Т. 358. - № 5. - C. 699-702.
  2. Бобров, Е.Г. Интрогрессивная гибридизация во флоре Байкальской Сибири / Е.Г. Бобров // Ботанический журнал. - 1961. - Т.46. - №3. - С. 317-327.
  3. Бобров, Е.Г. Лесообразующие хвойные СССР [текст] / Е.Г. Бобров. - Л.: Наука,1978. - 208 с.
  4. Галазий,  Г.И. Вертикальный предел древесной растительности в горах Восточной Сибири и его динамика / Г.И. Галазий // Тр. Ботанического ин-та АН СССР. – С-П, Наука, 1954. – Т. 3. - № 9. – С. 210-329.
  5. Горошкевич, С.Н. О возможности естественной гибридизации Pinus sibirica и Pinus pumila в Прибайкалье / С.Н. Горошкевич // Ботанический журнал.- 1999. – Т. 84. -  № 9. – С. 48-57.
  6. Грант, В. Эволюция организмов [текст] / В. Грант.- М.: Мир, 1980.- 407 с.
  7. Комаров, В.Л. Флора полуострова Камчатки [текст] / В.Л. Комаров.- Л.: Изд-во АН СССР, 1927. – Т. 1. – 339 c.
  8. Коропачинский, И.Ю. Ботанико-географические и лесоводственные аспекты естественной гибридизации древесных растений/ И.Ю. Коропачинский// Лесоведение. - 1992. - №2. - с.3-10.
  9. Литвинцева, М.В. Особенности строения клеток паренхимы хвои у видов Cembrae рода Pinus/ М.В. Литвинцева // Бот. журн. - 1974. - Т. 59. - № 10. - С. 1501-1505. 
  10. Милютин, Л.И. Взаимоотношения и изменчивость близких видов древесных растений в зонах контакта их ареалов на примере лиственниц сибирской и даурской/Л.И. Милютин// автореф. дис. … д-ра биол. наук. - Красноярск, 1983. - 45 с. 
  11. Моложников, В.Н. Кедровый стланик горных ландшафтов Северного Прибайкалья [текст]/ В.Н. Моложников.- М.: Наука, 1975. - 203 с.
  12. Поздняков, Л.К. Древовидная форма кедрового стланика / Л.К. Поздняков // Ботанический журнал. – 1952. – Т.  37. – С. 688-691.
  13. Попов, П.П. Влияние интрогрессивной гибридизации елей европейской и сибирской на структуру и дифференциацию популяций/ П.П. Попов // Экология. - 1992. - №5. - с.10-17.
  14. Попов, П.П. Гибридная ель на северо-востоке Европы/ П.П. Попов// Лесоведение. - 1996. - №2. - с.62-72.
  15. Сукачев, В.Н. Предварительный отчет о Байкальской экспедиции АН в 1926 г. [текст]/ В.Н. Сукачев.- Л.: Наука, 1929. - c.10-18.
  16. Critchfield, W.B. Hybridization and classification of the white pines (Pinus section Strobus) / W.B.  Critchfield // Taxon. – 1986. – V.35. – No 4. – P. 647 – 656.
  17. Goroshkevich, S. N. Natural hybridization between Russian stone pine (Pinus sibirica) and Japanese stone pine (Pinus pumila)/S.N. Goroshkevich // In: Sniezko, Richard A.; Samman, Safiya; Schlarbaum, Scott E.; Kriebel, Howard B. eds. 2004. Breeding and genetic resources of five-needle pines: growth, adaptability, and pest resistance; 2001 July 23-27; Medford, OR, USA. IUFRO Working Party 2.02.15. Proceedings RMRS-P-32. Fort Collins, CO: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station. - P. 169-171.
  18. Liu, Gui-feng. Analysis of genetic relationship in 12 species of section Strobus with ISSR markers/ Gui-feng Liu, Jing-xiang Dong, Ying Jiang, Yan-fang Lu, Guang-yi Zxao // Journal of Forestry Research. – 2005. – V. 16. - N 3. – P. 213-215.
  19. Manchenko, G.P. Handbook of detection of enzymes on electrophoretic gels. /G.P. Manchenko// CRC Press, 1994. - 574 p.
  20. Peacall, R. GenAlEx V5: Genetic Analysis in Excel. Populatoion Genetic Software for Teaching and Research. / R. Peacall, P.E. Smouse// Canberra, Australia, Austr. Nat. Univ., 2001. http://www.anu.adu./BoZo/GenAlEx.
  21. Petrova, E.A. Population Genetic Structure and Mating System in the Hybrid Zone Between Pinus sibirica Du Tour and Pinus pumila (Pall.) Regel at the eastern Baikal Lake shore/ E. A. Petrova, S. N. Goroshkevich, M.M. Belokon, Yu.S. Belokon, D.V. Politov// Abstracts of IUFRO Conference: «Breeding and Genetic Resources of Five-Needle Pines». Romania. -2006. - P. 18.
  22. Politov, D.V. Allozyme polymorphism, genetic differentiation and mating system of Siberian stone pine Pinus sibirica Du Tour. Ph. D. Thesis. Moscow, 1989, 170 pp. 1989.
  23. Politov, D.V. Genetic evidence of natural hybridisation between siberian stone pine, Pinus sibirica Du Tour, and dwarf Siberian pine, P. pumila (Pall.) Regel / D.V. Politov, M.M. Belokon, O.P. Maluchenko, Yu.S. Belokon, V.N. Molozhnikov, L.E. Mejnartowicz and K.V. Krutovskii //  Forest Genetics. - 1999. – V. 6. – 1. – P. 41-51.
  24. Politov, D.V. Phylogenetics, Genogeography and Hybridization of Five-Needle Pines in Russia and Neighboring Countries / D.V. Politov, K.V. Krutovskii// In: Sniezko, Richard A.; Samman, Safiya; Schlarbaum, Scott E.; Kriebel, Howard B. eds. 2004. Breeding and genetic resources of five-needle pines: growth, adaptability, and pest resistance; 2001 July 23-27; Medford, OR, USA. IUFRO Working Party 2.02.15. Proceedings RMRS-P-32. Fort Collins, CO: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station. P.85-97
  25. Stebbins, G.L. Variation and Evolution in Plants/ G.L. Stebbins// Columbia University Press, New York. 1950.

 

Hosted by uCoz
Hosted by uCoz