Генетическая дифференциация болотных и суходольных популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на Русской равнине

УДК

DOI:

Аннотация

Сведения об авторах

И.В. Петрова, С.Н. Санников, О.Е. Черепанова, Н.С. Санникова

Ботанический сад УрО РАН

Петрова Ирина Владимировна окончила в 1979 г. Тюменский государственный университет, зам. директора по научной работе, зав. лабораторией популяционной биологии древесных растений и динамики леса Ботанического сада УрО РАН. Имеет более 150 печатных работ по проблемам лесной факториальной экологии, биогеоценологии, экологической генетики, географии популяций древесных растений.

E-mail: irina.petrova@botgard.uran.ru

Санников Станислав Николаевич родился в 1929 г., окончил в 1952 г. Уральский лесотехнический институт, профессор, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Ботанического сада УрО РАН. Имеет около 190 печатных работ по проблемам лесной факториальной экологии, биогеоценологии, экологической генетики, географии популяций древесных растений.

E-mail: sannikovanelly@mail.ru

Черепанова Ольга Евгеньевна окончила в 2007 г. Курганский государственный университет, младший научный сотрудник Ботанического сада УрО РАН. Имеет 12 печатных работ по проблемам внутривидовой изменчивости древесных растений, лесной факториальной экологии, экологической генетики.

E-mail: zona-4@yandex.ru

Санникова Нелли Серафимовна окончила в 1971 г. Уральский государственный университет им. А.М. Горького, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Ботанического сада УрО РАН. Имеет около 90 печатных работ по проблемам лесной факториальной экологии, биогеоценологии и географии популяций древесных растений.

E-mail: sannikovanelly@mail.ru

Ключевые слова

Литература

1. Абатурова М.П., Хромова Л.В. Факторы, обеспечивающие формирование популяций сосны на болоте // Особенности формирования популяций сосны обыкновенной. М.: Наука, 1984. С. 56–74.
2. Аболин Р.И. Болотные формы сосны Pinussylvestris L. // Тр. Ботанического музея АН. 1915. Вып. 14. С. 62–81.
3. Бобров Е.Г. Лесообразующие хвойные СССР. Л.: Наука, 1978. 187 с.
4. Веретенников А.В. К динамике процессов отмирания и регенерации корневой системы сосны при временном избытке влаги // Лесн. журн. 1959. № 1. С. 26–33. (Изв. высш. учеб. заведений).
5. Веретенников А.В. Метаболизм древесных растений в условиях корневой аноксии. Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1985. 151 с.
6. Вомперский С.Э. Биологические основы эффективности лесоосушения. М.: Наука, 1968. 312 с.
7. Духарев В.А. Частота самоопыления и отбор в популяциях сосны обыкновенной // Лесоведение. 1985. № 3. С. 35–40.
8. Елпатьевский М.П. Лесная осушительная мелиорация. М.: Гослесбумиздат, 1957. 123 с.
9. Кобранов Н.П. К вопросу о происхождении болотной сосны // Изв. Лесн. ин-та. 1912. № 23. С. 79 — 156.
10. Корочкин Л.И., Серов О.Л., Пудовкин А.И. Генетика изоферментов. М.: Наука, 1997. 257 с.
11. Нейштадт Н.И. История лесов и палеогеография СССР в голоцене. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 404 с.
12. Петрова И.В. Гипотеза генетической девиации болотных поселений сосны обыкновенной в голоцене // Сб. тр. V съезда Всесоюзн. общества генетиков и селекционеров им. Н.И. Вавилова. М., 1987. С. 132.
13. Петрова И.В., Санников С.Н. Изоляция и дифференциация популяций сосны обыкновенной. Екатеринбург: УрО РАН, 1996. 159 с.
14. Петрова И.В, Санников С.Н. Филиппова Т.В. Гено-феногеография популяций сосны обыкновенной на Урале и в смежных регионах // Генетическая типология, динамика и география лесов России: Материалы Всерос. науч. конф. (с междунар. участием), посвященной 100-летию со дня рождения Б.П. Колесникова, 21-24 июля 2009, г. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. С. 191–194.
15. Правдин Л.Ф. Сосна обыкновенная: изменчивость, внутрипопуляционная систематика и селекция. М.: Наука, 1964. 161 с.
16. Пьявченко Н.И. Причины заболачивания лесных территорий // Лесн. хоз-во. 1952. № 12. С. 25–31.
17. Санников С.Н., Петрова И.В. Дифференциация популяций сосны обыкновенной. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 248 с.
18. Санников С.Н., Петрова И.В. Очерк теории генетической дивергенции суходольных и болотных популяций P. sylvestris L. // Экология. 2010. № 5. С. 352–356.
19. Санников С.Н. [и др.]. Градиенты среды смежных суходольных и болотных популяций P. sylvestris L. // Генетика, экология и география дендропопуляций и ценоэкосистем. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. С. 74–83.
20. Сукачев В.Н. О направлении и содержании ботанических работ в заповедниках // Сов. ботаника. 1936. № 3. С. 3–9.
21. Хотинский Н.А. Голоцен Северной Евразии. М.: Наука, 1977. 198 с.
22. Lang G. Quartare vegetationsgeschichte Europas. Methoden und Ergebnisse. Jena; Stuttgart. N. York. 1994. 462 p.
23. Nei M. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals // Genetics. 1978. Vol. 89. P. 583–590.
24. Nei M. Genetic distance between populations // Amer. Naturalist. 1972. Vol. 106. P. 283–292.

Ссылка на английскую версию:

I.V. Petrova, S.N. Sannikov, O.E. Cherepanova, N.S. Sannikova

Botanical Garden, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Genetic Differentiation of Upland and Bog Populations of Scots Pine on the Russian Plain

Pine forests dominated by Scots pine (Pinus sylvestris L.) and growing on bogs occupy a considerable part of the forested area of the East European Plain.

Those populations of woody plants that moved from the uplands to bogs during the Holocene had to adapt to entirely different environmental factors. As a result, there appeared a range of diverse Scots pine morphotypes. In terms of major factors of their soil environment, such as toxic acid peat substrate with excess moisture content, and in terms of their structure and efficiency of the entire biogeocenosis, bog forests (especially those on raised bogs) are almost “diametrically opposite” to the pine forests of the adjacent uplands.

The research aimed to summarize the main results of the zonal-geographical study of allozyme-genetic polymorphism and differentiation of Scots pine colonies on uplands and adjacent bogs of the forested area of the East European Plain.

The main results (polymorphism and genetic subdivision of populations) were obtained using native protein systems electrophoresis.

Our many-sided ecological and genetic researches in Western Siberia indicate that long-term phenological reproductive isolation, disruptive selection and other microevolution factors could have caused more or less significant genetic divergence of bog and adjacent upland populations of Scots pine. The comparative zonal-geographical research of alloziyme structure, polymorphism and differentiation was carried out in four subzones (northern, middle, southern taiga and mixed coniferous-deciduous forests) of the forested area of the East European Plain. The quantity of polymorphous loci and the average number of alleles slightly decreases in the direction from the northern taiga to the subzone of mixed coniferous-deciduous forests. The analysis of the zonal-geographical differences of Nei's genetic distance indicates that, on the average, the differentiation is increasing wedge-like from the northern to the middle and southern taiga and to forest-steppe. A similar regularity had earlier been detected in Western Siberia.

Genetic differentiation is perceived to be connected with a set of influencing factors. The results of our research fully support the theory of genetic divergence of bog populations of Pinus sylvestris L. from the upland ones in the Holocene.

Keywords: Pinus sylvestris L., population, polymorphism, reproductive isolation, genetic differentiation.