Оценка состояния ценопопуляций некоторых редких видов растений Пермского края с использованием молекулярно-генетических методов

Бельтюкова, Надежда Николаевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Оценка состояния ценопопуляций некоторых редких видов растений Пермского края с использованием молекулярно-генетических методов
ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Оценка состояния ценопопуляций некоторых редких видов растений Пермского края с использованием молекулярно-генетических методов"

На правах рукописи

□□34Э4126 БЕЛЬТЮКОВА НАДЕЖДА НИКОЛАЕВНА

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ НЕКОТОРЫХ

РЕДКИХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ ПЕРМСКОГО КРАЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ

МЕТОДОВ

03.00.05 - ботаника 03.00.15 - генетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2. 5 МАР 2010

Пермь-2010

003494126

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Пермский государственный университет»

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, доцент Борошшкова Светлана Витальевна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, старший научный сотрудник Гаврилова Вера Алексеевна

доктор биологических наук, профессор Ишбирдин Айрат Римович

Ведущая организация:

Уральский государственный университет им. A.M. Горького

Защита диссергации состоится 15 апреля 2010 г. в 13.30 часов на заседании

диссертационного совета Д 212.189.02 при Пермском государственном

университете по адресу: 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15.

Адрес сайта: http://www.psu.ru

Факс: (342) 237-16-11

E-mail: novoselova@psu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Автореферат разослан 11 марта 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Д 212.189.02,

доктор биологических наук, доцент

JI.B. Новоселова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Проблема сохранения биоразнообразия стала наиболее актуальной в последнее время в связи с усиливающимся воздействием человека на природу (Вахрамеева, 1988; Национальная стратегия..., 2001; Глобальная стратегия..., 2002). Особое внимание уделяется сохранению биоразнообразия растений и исследованиям, проводимым на популяционном уровне. Ценопопуляции являются реальной формой существования видов растений, они имеют сложный состав и специфическую функциональную структуру (Злобин, 1989). В связи с этим важна комплексная оценка состояния ценопопуляции редких видов растений с учетом в совокупности ценопопуляционных характеристик и параметров генетического разнообразия, которые позволяют прогнозировать перспективы их существования и развития.

Цель и задачи исследования

Цель работы - оценка состояния ценопопуляции некоторых редких видов растений Пермского края с учетом параметров генетического разнообразия, внутри- и межпопуляционной дифференциации и ценопопуляционных характеристик, таких как показатели численности и возрастной спектр.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) определить общую, репродуктивную и эффективную численность 20 ценопопуляции трех {Adonis vernalis L., Adonis sibirica Patrin ex Ledeb., Digitalis grandiflora Mili.) редких реликтовых видов растений Пермского края;

2) изучить возрастной спектр избранных ценопопуляции A. vernalis, A. sibirica и D. grandiflora-,

3) определить семенную продуктивность у особей разных возрастных групп генеративного периода трех редких видов растений;

4) проанализировать генетическое разнообразие и степень межпопуляционной дифференциации в ценопопуляциях A. vernalis, A. sibirica, D. grandiflora;

5) провести молекулярно-генетическую идентификацию ценопопуляции адониса волжского (Adonis wolgensis Stev.);

6) провести комплексную оценку состояния изученных ценопопуляций трех редких видов растений Пермского края на основе показателей численности, возрастного спектра ценопопуляций и параметров генетического разнообразия;

7) разработать рекомендации по сохранению изученных ценопопуляций трех редких видов растений Пермского края.

Положения, выносимые на защиту

1. Изученные ценопопуляции трех редких видов растений характеризуются как полночленными, так и неполночленными возрастными спектрами нормального типа, широким диапазоном основных индексов возрастной структуры, а также, согласно классификации «дельта-омега», молодыми, переходными, зрелыми и стареющими типами ценопопуляций.

2. Оценка генетического разнообразия редких видов растений возможна методом молекулярного маркирования с выявлением полиморфизма структурных элементов геномов, фланкированных тандемными повторами, такими как микросателлиты (ISSR-PCR маркеры) и ретротранспозоны (IRAP-PCR маркеры), которые позволяют выявить основные показатели генетического разнообразия и дифференциации ценопопуляций.

3. В изученных ценопопуляциях A. vernalis с полночленным возрастным спектром параметры генетического разнообразия коррелируют с показателем возрастности (Д).

4. Для объективной оценки состояния ценопопуляций изученных редких видов растений необходим учет показателей численности, индексов возрастной структуры, параметров генетического разнообразия, что позволяет в комплексе дать наиболее полную оценку состояния ценопопуляций, прогнозировать перспективы их существования и рекомендовать меры их охраны.

Научная новизна полученных результатов

Практическая значимость и реализация результатов исследований

Научные выводы работы и рекомендации применяются для мониторинга состояния ценопопуляций редких видов растений Пермского края и могут быть использованы при интродукции с целью сохранения уникальных ценопопуляций редких видов растений, при выделении особо охраняемых природных территорий, а также при регламентировании хозяйственной деятельности человека. Результаты исследований используются при преподавании учебных дисциплин и специальных курсов студентам на каф. ботаники ГОУ ВПО «Уральский государственный университет им. A.M. Горького» и на каф. ботаники и генетики растений ГОУ ВПО «Пермский государственный университет».

Связь работы с научными программами

Диссертационная работа выполнена при частичной финансовой поддержке инновационного образовательного проекта «Образование». Часть исследований, представленная в диссертационной работе, проводилась в связи с тематикой гранта РФФИ р_урал_а № 07-04-96032 «Динамика генетического разнообразия и структуры гюпуляционных систем ресурсных растений Пермского края при антропогенных воздействиях» (2007-2009 гг.) и гранта РФФИ р_урал_а №07-04-96016 «Влияние нефтяных загрязнений почв на популяции микроорганизмов и растений Пермского края» (2007-2009 гг.).

Личный вклад автора

Автором лично проведены выбор молекулярных маркеров и методов молекулярно-генетического анализа, полевые и лабораторные исследования 20 ценопопуляций редких видов растений Пермского края, обработка, анализ, обобщение и интерпретация результатов, а также написание и оформление диссертации. Предложена методика оценки состояния ценопопуляций с учетом параметров численности, возрастного спектра и показателей их генетической изменчивости. Полученные результаты опубликованы совместно с соавторами в 14 печатных работах.

Апробация работы

Основные результаты исследований были представлены на студенческой научной конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в биологии и экологии» (Пермь, 2005); IY Международной научной конференции «Биотехнология - охране окружающей среды» (Москва, 2006); Международной конференции «Генетика в России и мире, посвященная 40-летию Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН» (Москва, 2006); на Всероссийской молодежной научно-практической конференции ботаников «Перспективы развития и проблемы

современной ботаники» (Новосибирск, 2007); на Пятом Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2009), где исследования автора в конкурсе на лучшую научно-исследовательскую работу заняли третье место; на Втором Всероссийском с международным участием конгрессе студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз Россия 2009» (Пермь, 2009); in 13th annual Simposium for Biology Students of Europe (Kazan, 2009); на региональной с международным участием научной конференции, посвященной памяти П.Л. Горчаковского «Ботанические исследования на Урале» (Пермь, 2009).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в их числе 3 статьи в ведущих рецензируемых журналах из перечня ВАК и 11 статей в других журналах и материалах конференций.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 232 страницах машинописного текста, содержит 70 таблиц, 50 рисунков. Список литературы включает 221 источник, в том числе 38 на иностранных языках.

Благодарности

Автор выражает благодарность за помощь в подготовке диссертационной работы научному руководителю к.б.н., доц. каф. ботаники и генетики растений ПГУ С.В. Боронниковой; сотрудникам каф. ботаники и генетики ПГУ; за освоение современных методов молекулярно-генетического анализа д.б.н. проф. каф. генетики МГУ имени М.В. Ломоносова С.А. Гостимскому, с.н.с. этой же каф. к.б.н. З.Г. Кокаевой; за помощь в статистической обработке материала с использованием компьютерных технологий доктору биол. наук проф. каф. зоологии позвоночных и экологии ПГУ С.А. Мандрице; к.б.н. с.н.с. Института экологии растений и животных (ИЭРиЖ) УрО РАН JI.M. Морозовой за предоставление образцов растительного материала А. wolgensis и соавторам по публикациям.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Объекты и методы исследований

Объектами исследований избраны ценопопуляции (ЦП) трех редких, видов растений, распространенных в Пермском крае: Adonis vernalis L. и Adonis sibirica Patrin ex Ledeb. (сем. Ranunculaceae), Digitalis grandiflora Mili. (сем.

Scrophulariaceae) (Горчаковский, Шурова, 1982; Красная книга Пермского края, 2008). Данные виды являются реликтами (Белковская, Овеснов, 1988; Камелин и др., 1999); имеют декоративное, лекарственное значение (Дикорастущие..., 2001).

Исследованы 12 ЦП A. vernalis, расположенные в Кунгурской островной лесостепи на территории Кунгурского (Av2), Кишертского (Avll), Ординского (AvJ, Av6, Av8, Av9), Уинского (Av7) и Октябрьского (Avl, Av3, Av4, AvlO, Avl2) районов; три ЦП A. sibirica из разных частей Пермского края: первая ЦП (Asi) расположена в центральной части Пермского края в Добрянском районе, вторая (As2) находится в Кишертском районе в юго-западной части края, а третья (As3) -в Ильинском районе на севере Пермского края. Изученные ЦП D. grandiflora находятся в Кишертском (DgJ), Кунгурском (Dg2) и Октябрьском (Dg3, Dg4, Dg5) районах. Исследованные 20 ЦП трех редких видов растений изолированы друг от друга, и каждая из них располагается в пределах отдельного фитоценоза. Расстояние между ЦП составляет от 20 до 174 км.

Исследования проводились с 2004 по 2010 гг. ГГроведен подсчет общей (N,), репродуктивной (Ыг), эффективной (Ne) численности (Голубев, Молчанов, 1978; Денисова и др., 1986; Вахрамеева, 1991), изучена возрастная структура ЦП с определением индексов восстановления (1В) (на основании подхода J1.A. Жуковой (1987) с модификацией Н.В. Глотова (1998)), замещения (1з) (Жукова, 1987), старения (I¿) (Глотов, 1998), возрастности (Д) (Уранов, 1975) и эффективности ЦП (о) (Животовский, 2001). Проведено определение типов и классификаций ЦП (Работнов, 1950; Злобин, 1989; Животовский, 2001). Показатели семенной продуктивности (Работнов, 1960; Вайнагий, 1973, 1974) трех изученных редких видов растений определялись у особей разных возрастных состояний. Степень антропогенного воздействия определялась по рекомендациям, разработанным С.В. Боронниковой (2008).

Для анализа молекулярно-генетического полиморфизма ДНК были собраны листья с 30 случайно выбранных особей генеративного периода в каждой ЦП на расстоянии от 30 до 50 м друг от друга. Для выделения ДНК использовали методику А.М. Торрес и др. (Torres et al., 1993). Концентрация всех проб ДНК была выровнена в пределах 5 нг/мкл. Выделено 360 проб ДНК A. vernalis, 90 проб ДНК A. sibirica, 150 проб ДНК D. grandiflora, а также 50 проб A. wolgensis. Сбор листьев A. wolgensis проведен в Гайском районе Оренбургской области. Выявление генетического полиморфизма ДНК проводили ISSR- (Inter Simple Sequence Repeats, Zietkiewicz et al., 1994) и IRAP- (Inter-Retrotransposon Amplified Polymorphism, Kalendar et al., 1999) методами с применением полимеразной

цепной реакции (ПЦР). Было апробировано 15 ISSR- и 30-IRAP - праймеров, из которых были выявлены наиболее эффективные. Анализ полиморфизма ДНК был проведен по 286 ISSR-маркерам и по 333 IRAP-маркерам у трех редких реликтовых видов растений Пермского края. Для идентификации ЦП A. wolgensis были проанализированы 86 ISSR-маркеров и 93 IRAP-маркера. Учитывали только четкие воспроизводимые в повторных экспериментах фрагменты ДНК, полиморфизм по интенсивности в расчет не брали. Компьютерный анализ молекулярно-генетического полиморфизма ДНК проведен с помощью программ POPGENE 1.31 (Yeh et al., 1999) и специализированного макроса GenAlExô (Peakall, Sraouse, 2006) для MS EXCEL. В качестве показателей генетического разнообразия определялись число и доля полиморфных (Р95) (Williams et al., 1990) и редких (R) фрагментов ДНК (Peakall, Smouse, 2006), ожидаемая гетерозиготность (#е) (Nei, 1987). Индекс разнообразия Шеннона рассчитывали для каждой популяции (Н0), среднее значение для популяций (Нрор) и для суммарной выборки (Ну). На основе этих значений определяли долю внутри- и межпопуляционного разнообразия (Schannon, Weaver, 1949; Lewontin, 1972; Chalmers et al., 1992; Артюкова и др., 2004). Оценку отклонения наблюдаемых распределений генотипов от ожидаемых при равновесии Харди-Вайнберга проводили с использованием теста %г (Хедрик, 2003).

Для описания генетической структуры и дифференциации ЦП использовали: общее генное разнообразие в суммарной выборке (Hj), среднее выборочное генное разнообразие по всем локусам (#$), показатель подразделенное™ популяций (Gsi) (Nei, 1975). Определено генетическое расстояние между популяциями (D) (Nei, 1978; Nei, Li, 1979). С помощью компьютерных программ TREECON 1.3Ь и POPGENE 1.31 невзвешенным парно-групповым методом (UPGMA - unweighed pair-group method using arithmetic average) были построены дендрограммы, отражающие степень родства исследуемых ЦП по ISSR- и IRAP-спектрам. Статистическая обработка выполнена при помощи компьютерных программ STATISTICA 6.0 и MS EXCEL (Плохинский, 1970; Животовский, 1983, 1991; Лакин, 1990).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Численность и возрастная структура ценопопуляций трех редких видов растений Пермского края

Общая численность изученных ЦП A. vernalis варьирует от 39 до 562, репродуктивная от 37 до 400, а эффективная - от 8 до 234 особей. ЦП A. vernalis

по показателям численности разделились на 2 группы. К группе с низкими показателями численности относятся ЦП Av3, Av6, Av7, Av8, AvlO с общей численностью от 39 (Av7) до 184 особей (Av6). В группу ЦП с высокими показателями численности включены Avl, Av2, Av4, Av5, Av9, Avil, Avl2, у которых общая численность варьирует от 248 (Av2) до 562 особей (Avl). Базовый возрастной спектр ЦП А. vernalis Пермского края полночленный, нормального типа, с преобладанием средневозрастных генеративных особей (рис. 1). Три из изученных ЦП Л. vernalis имеют неполночленный возрастной спектр (Лvi, Av7, AvlO).

Индекс восстановления в ЦП A. vernalis варьирует от 0% до 44,49%, индекс замещения - от 0% до 66,45%, индекс старения - от 4,26% до 28,80%. Индекс эффективности изменяется от 0,57 до 0,82, индекс возрастности - от 0,34 до 0,60. Доля особей генеративного периода в ЦП A. vernalis более постоянна, чем доли особей других возрастных периодов; при этом доля особей молодых и средневозрастных групп генеративного периода более постоянна, чем доли особей всех других возрастных групп. По классификации «дельта-омега» JI.A. Животовского (2001) Av3 и Av7 отнесены к стареющим, Avl, Av5, Avl, Avl2 - к зрелым, a Av2, Av4, Av6, Av8 Av9, AvlO - к переходным ЦП.

Общая численность изученных ЦП A. sibirica изменяется в пределах от 22 до 257, репродуктивная от 8 до 136, а эффективная - от 8 до 89 особей. ЦП A. sibirica, расположенная около пос. Полазна Добрянского района (Asi), характеризуется минимальными показателями численности, неполночленным возрастным спектром инвазионного типа (Тихомирова, Боронникова, 2006; Тихомирова и др., 2007). Возрастные спектры двух других ЦП (As2, As3) - полночленные, нормального типа По классификации «дельта-омега» все ЦП отнесены к молодым. Индекс восстановления в ЦП A. sibirica варьирует от 38,46% до 86,36%, индекс замещения - от 33,33% до 69,07%, индекс старения - от 0% до 10,16%.

Рис. 1. Базовый возрастной спектр ЦП A. vernalis.

pl j im v gl q2 g3 ss s

Индекс эффективности варьирует от 0,33 до 0,59, индекс возрастности - от 0,10 до 0,37.

Общая численность изученных ЦП D. grandiflora варьирует от 56 до 487, репродуктивная от 42 до 256, а эффективная - от 40 до 239 особей. Базовый возрастной спектр ЦП D. grandiflora полночленный, нормального типа; преобладают молодые генеративные особи (g¡). Индекс восстановления в ЦП D. grandiflora варьирует от 17,39% до 35,46%, индекс замещения - от 16,67% до 43,00%, индекс старения - от 11,16% до 18,32%. Индекс эффективности варьирует от 0,57 до 0,63, индекс возрастности - от 0,41 до 0,49. По классификации «дельта-омега» все ЦП D. grandiflora отнесены к переходным.

2. Семенная продуктивность некоторых редких видов растений 2.1. Семенная продуктивность двух видов рода Adonis

Установлено, что показатели семенной продуктивности особей A. vernalis и A. sibirica в Пермском крае невысоки. В отдельные годы отмечено полное отсутствие плодов на особях. В изученных нами ЦП созревания достигают, в основном, плоды средневозрастных генеративных особей (g¡), поэтому мы считаем, что именно эта возрастная группа вносит основной вклад в семенное размножение ЦП A. vernalis и A. sibirica.

Среднее число завязей в цветке A. vernalis равно 61,50, в цветке A. sibirica -38,32. Число семян на плод у A. vernalis составило 31,10, у A. sibirica - 16,43. Процент семинификации (ПС) A. vernalis — 50,56%, ПС A. sibirica - 42,87%. Число цветков и плодов на особь выше у A. vernalis (3,50 шт. и 1,30 шт. соответственно), по сравнению с A. sibirica (1,48 шт. и 1,02 шт. соответственно). Процент плодоцветения (ПГ1) на особь у A. vernalis составил 37,14%, у A. sibirica - 68,92%. Потенциальная семенная продуктивность (ПСП) A. vernalis равна 215,25, A. sibirica - 56,71 семяпочкам. У A. vernalis формируется в среднем 40,43 полноценных семян на особь, у A. sibirica - 16,75. Итоговый показатель семенной продуктивности (Кспр) A, vernalis и A. sibirica невысок и равен 18,78% и 29,55% соответственно.

2.2. Семенная продуктивность D. grandiflora

Число семяпочек на завязь выше у молодых (g¡) и средневозрастных генеративных особей (g¡) D. grandiflora. В среднем на завязь D grandiflora мы насчитали 337,8 семяпочек. Число семян на плод также достоверно выше у особей gi и g2 — 264,5 и 278,6 на плод соответственно. В среднем на плод формируется 258,3 полноценных семян. ПС в среднем составил 76,4%, а у g2 - 77,9%. Среднее

число цветков на особь составило 22,8 шт., плодов - 7,1 шт. ГШ выше у g2 (38,8%) и в среднем составил 31,1%. Показатели потенциальной и фактической семенной продуктивности в расчете на особь увеличиваются от g¡ к g3, однако КСТ1р D. grandiflora выше у g2 (30,2%). В среднем, Кспр равен 23,8%. На одну особь формируется 1833,9 полноценных семян. Этот показатель максимален у особей g¡ - 2408,6 семян, однако эффективность семенного размножения выше у особей g2 (Тихомирова, 2005; Боронникова, Тихомирова, 2009). Таким образом, у D. grandiflora показатели семенной продуктивности выше у особей g2 и g¿

3. Анализ генетического разнообразия исследованных ценопопуляций редких

видов растений

3.1. Генетическое разнообразие и межпопуляционная дифференциация ценопопуляций A. vernalis, A. sibirica, D. grandiflora

В ЦП A. vernalis отмечены высокие показатели генетического разнообразия (/"„=0,899; Яе=0,298, #^=0,281). Доля полиморфных фрагментов ДНК (Р95) в ЦП A. vernalis варьировала от 0,349 до 0,624, ожидаемая гетерозиготносгь (Не) - от 0,113 до 0,241, индекс разнообразия Шеннона (Н0) - от 0,178 до 0,363.

Показано, что ЦП A. vernalis, расположенные в северной части островной Кунгурской лесостепи (AvI, Av2, Av3, Av7, AvlO, Avll, AvJ2), характеризуются более низкими показателями генетического разнообразия (Р^ ¡=0,596; //^=0,194), большей долей выявленных редких фрагментов ДНК (/?=0,211) и большей степенью межпопуляционной дифференциации (Gs/=0,461) по сравнению с ЦП (Av4, Av5, Av6, Av8, Av9), расположенными в ее южной части (Р„=0,834; Н^0,351; R=0,137; Gfl=0,24l).

Отмечено, что выборка из ЦП A. vernalis с относительно высокими показателями численности (Л',=435,7; Nr=358,2; N,.=195,0) характеризуется достоверно более высокими показателями генетического разнообразия (Р9г=0,779; Нрор=0,304) по сравнению с выборкой из ЦП A. vernalis с низкой общей (N,=97,6), репродуктивной (N,=92,3) и эффективной (N<.=46,3) численностью (/>93=0,651; Нрор-0,249). Деление ЦП A. vernalis на группы по численности не совпадает с делением ЦП на северные и южные. Степень межпопуляционной дифференциации между 12 ЦП Л. vernalis составила 0,428.

В изученных ЦП A. sibirica отмечены высокие показатели генетического разнообразия (Р«=0,892; H¿=0,333; =0,292). Самые низкие показатели генетического разнообразия среди изученных ЦП A. sibirica отмечены в Asi (Р¡>5=0,351; Не=0,145; Яо=0,199), а самые высокие в Asi (/>„=0,811; //е=0,294;

Н0=0,425). Степень межпопуляционной дифференциации между ЦП A. sibirica равна 0,357. Изученные ЦП D. grandiflora характеризуются, в целом, высокими показателями генетического разнообразия (Р9у=0,828; #„=0,272; Нрор=0,300). Среди ЦП D. grandiflora самые низкие показатели генетического разнообразия отмечены в Dg3 {Р9.5=0,505; Яе=0,181; Я0=0,288), а самые высокие - в Dgl (Р9j=0,664; Не=0,209; Я0=0,315). Степень межпопуляционной дифференциации в ЦП D. grandiflora составила 0,269. В ЦП D. grandiflora обнаружена достоверная положительная корреляционная связь между общей (г=0,992; р=0,001) и репродуктивной численностью (г=0,988; р=0,001) и значениями индекса Шеннона (.Н0); между общей (г=0,932; р=0,021), репродуктивной (г=0,944; р=0,015) численностью и значениями ожидаемой гетерозиготности (Не); а также между общей (г=0,762; р=0,013) и репродуктивной (г=0,739; р=0,055) численностью и долей полиморфных фрагментов ДНК (РPí).

3.2. Молекулярно-генетическая идентификация A. wolgensis Одним из подходов к оптимизации сохранения биоразнообразия на видовом и популяционном уровнях является молекулярно-генетическая идентификация видов и популяций (Боронникова, 2008). Были проанализированы ISSR- и IRAP-спектры трех видов рода Adonis (A. vernalis, A. sibirica, A. wolgensis).

Для идентификации были выявлены четкие мономорфные и полиморфные фрагменты ДНК, присутствующие в спектрах электрофореза как всех ЦП 3-х видов, так и у отдельных выборок. Были подтверждены родовые и видовые фрагменты ДНК для A. vernalis, A. sibirica и впервые выявлены 4 мономорфных и 14 полиморфных идентификационных фрагментов ДНК ЦП A. wolgensis (рис. 2).

Результаты идентификации трех видов рода

М Av Aw

Adonis представлены в виде молекулярно-генетической формулы и штрихкода в соответствии с технологией молекулярно-генетической идентификации и паспортизации

-Awp650M1

Av, 630 ьи популяций редких видов растений,

-Aw 430ш разработанной С.В. Боронниковой (2008). Ап"з80м1

Рис. 2. Специфические сочетания фрагментов М1 ДНК в полилокусных спектрах трех видов рода

Adonis: Av - A. vernalis, As - A. sibirica, Aw - A. wolgensis, M - маркер молекулярного веса; М1 - номер праймера.

Выявленные четко воспроизводимые мономорфные и полиморфные фрагменты ДНК можно использовать для идентификации природных популяций и лекарственного сырья изученных видов.

4. Комплексный анализ и оценка состояния изученных ценопопуляций некоторых, редких видов растений

В ЦП А. \ernalis с полночленным возрастным спектром нормального типа была выявлена достоверная положительная корреляционная связь между индексом возрастности (Д) и показателями генетического разнообразия (Р95 (г=0,739; р=0,023), Не (г=0,627; р=0,049), Н0 (г=0,654; р=0,050).

Для комплексной оценки состояния изученных ЦП трех редких видов растений нами была разработана 5-ти балльная система оценки по 12 критериям (табл. 2), учитывалась степень антропогенного воздействия (ан.в.), оказываемого на ценопопуляцию: слабая (5баллов), средняя (Збалла), сильная (1балл).

Таблица 2.

Шкала оценки состояния ценопопуляций А. \егпаШ

Критерии Баллы

1 2 3 4 5

А',, шт. <91 92-196 197-301 302-405 >406

¿4, шт. <73 74-146 147-219 220-291 >292

Ne, шт. <30 31-76 77-121 122-166 >167

/л % <2,53 2,54-7,59 7,60-12,65 12,66-17,71 >17,72

/3, % <6,64 6,65-19,93 19,94-33,22 33,23-46,51 >46,52

к, % >21,46 16,56-21,45 11,66-16,55 6,76-11,65 <6,75

Д <0,366 0,367-0,418 0,419-0,470 0,471-0,522 >0,523

со <0,595 0,596-0,645 0,646-0,695 0,696-0,745 >0,746

Р95 <0,377 0,378-0,431 0,432-0,485 0,486-0,539 >0,540

Не <0,123 0,124-0,149 0,150-0,175 0,176-0,201 >0,202

Но <0,198 0,199-0,234 0,235-0,270 0,271-0,306 >0,307

Примечание: Ы, - общая численность, - репродуктивная численность, А'е -эффективная численность, 1в - индекс восстановления, 1з - индекс замещения, 1с -индекс старения, А - индекс возрастности, с» - индекс эффективности, Р95 — доля полиморфных фрагментов ДНК, Не - ожидаемая гетерозиготность, Н0 - индекс разнообразия Шеннона.

В сумме, ЦП по нашей шкале оценки состояния может набрать от 12 до 60 баллов. Состояние ЦП, набравшей 46-60 баллов, мы оцениваем как стабильное, 2945 - как относительно стабильное, 12-28 баллов - как нестабильное состояние.

Изученные ЦП трех редких видов растений, состояние которых нами определено как стабильное, характеризуются следующими параметрами: общая численность (N,) — более 257 особей; эффективная численность (Ne) - более 77 особей; индекс восстановления (1в) - от 16,5% до 44,3%; индекс старения (1с) - от 5,3% до 15,2%; индекс возрастности (Д) - от 0,34 до 0,50; доля полиморфных фрагментов ДНК (Р95) - более 0,58; ожидаемая гетерозиготность (#„) - более 0,20; индекс Шеннона (Но) - более 0,31.

Относительно стабильное состояние отмечено в ЦП с основными параметрами: общая численность (М,) - более 124 особей; эффективная численность (Ne) - более 65 особей; индекс восстановления (¡в) - от 8,5% до 30,9%; индекс старения (1с) - от 4,8% до 28,8%; индекс возрастности (Д) - от 0,37 до 0,47; доля полиморфных фрагментов ДНК (P9¡) - более 0,44; ожидаемая гетерозиготность (Не) - более 0,14; индекс Шеннона (Но) - более 0,28.

ЦП, состояние которых было определено как нестабильное, имеют общую численность (Nt) от 22 до 248 особей, эффективную численность (Ne) - менее 65 особей, индекс восстановления (¡в) - от 0% до 86,4%, индекс старения (1с) - от 0% до 18,0%, индекс возрастности (Д) - от 0,10 до 0,56, долю полиморфных фрагментов ДНК (Р95) - менее 0,50, ожидаемую гетерозиготность (Не) - менее 0,18; индекс Шеннона (Н0) - менее 0,28.

Для применения данного подхода для каждого отдельного редкого вида растений необходимо построение новых вариационных рядов с учетом его биологических особенностей. Построение необходимо проводить по совокупности максимально возможного массива данных в каждом параметре, это позволит более точно провести анализ состояния каждой ЦП.

Сумма набранных баллов в ЦП A. vernalis колебалась от 24 (AvlO) до 54 (Av9), в ЦП A. sibirica - от 20 (Asi) до 50 (As3), в ЦП D. grandiflora - от 21 (Dg3) до 49 (Dgl). К ЦП со стабильным состоянием были отнесены только две ЦП A. vernalis (Av5, Av9) (рис. 3), одна ЦП A. sibirica (As3) и одна ЦП D. grandiflora (Dgl). Относительно стабильное состояние отмечено в шести ЦП A. vernalis (Avl, Av4, Av6, Av8, Avl 1, Avl2), одной ЦП A. sibirica (As2), трех ЦП D. grandiflora (Dg2, Dg4, Dg5). В нестабильном состоянии находятся четыре ЦП A. vernalis (Av2, Av3, Av7, AvlO), одна ЦП A. sibirica (Asi) и одна ЦП D. grandiflora (Dg3).

AvS

Av6

Av7

Рис. 3. Лепестковые диаграммы, иллюстрирующие стабильное (AvS), относительно стабильное (Avó) и нестабильное (Av7) состояние ЦП A. vernalis.

На основании комплекса полученных данных для сохранения природных ЦП трех редких реликтовых видов растений Пермского края мы рекомендуем следующие меры охраны и мониторинга:

1) сохранение естественных мест обитания, регламентирование хозяйственной деятельности человека, предусматривающее снижение рекреационной нагрузки;

2) соблюдение режима охраны, предусмотренного для ООГГГ, какими являются историко-природный комплекс «Спасская гора» и УНБ «Предуралье»;

3) особое внимание необходимо уделять ЦП А. vernalis, расположенным в северной части островной Кунгурской лесостепи, что связано с большей их уникальностью, изолированностью друг от друга при низком уровне генетического разнообразия;

4) установка информационных щитов со сведениями о редких и охраняемых видах растений, распространенных на прилегающей территории;

5) для сохранения изученных ЦП, находящихся в нестабильном состоянии необходим запрет самовольного изъятия щебня на склоне около дер. Ишимово Октябрьского района, где расположены две изученные ценопопуляции (Av6, Dg3), пересмотр границ ООПТ «Лунежские горы», близко расположенной к Asi, проведение интродукционных мероприятий;

6) в каждой ЦП с относительно стабильным состоянием первостепенное внимание необходимо уделять параметрам, имеющим низкие баллы в предложенной шкале оценки: показателям численности - в Avl, Avó, Av8, Dg5; индексам возрастной структуры - в Avó, Dg2, Dg4, As2; показателям генетического разнообразия в-Avil, AvI2, Dg5;

7) проведение мониторинговых исследований во всех изученных ЦП с учетом показателей численности, возрастного спектра и генетического разнообразия с целью выявления на начальных этапах их снижения и предотвращения ухудшения состояния данных ЦП, изучение влияния лимитирующих факторов.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что двадцать изученных ценопопуляций трех редких видов растений Пермского края (A. vernalis, A. sibirica, D. grandiflora) характеризуются широко варьирующими показателями численности. В исследованных ценопопуляциях A. vernalis общая численность (N,) изменяется от 39 до 562 особей, репродуктивная (Nr) - от 37 до 400, а эффективная (Ne) - от 8 до 234 особей, в ценопопуляциях D. grandiflora N, - от 56 до 487, Nr—от 42 до 256, Ne - от 40 до 239 особей. В ценопопуляциях A. sibirica параметры численности ниже (N, -от 22 до 257, Nr - от 8 до 136, a Ne - от 8 до 89).

2. Показано, что возрастной спектр у 15 ценопопуляций трех изученных редких видов растений полночленный, нормального типа, у четырех -неполночленный нормального типа и у одной ценопопуляции - неполночленный инвазионного типа. По классификации <<дельта-омега», три ценопопуляции отнесены к молодым, одиннадцать - к переходным, четыре - к зрелым, две - к стареющим ценопопуляциям.

3. Индексы возрастных спектров изученных ценопопуляций трех редких видов растений варьируют в широких пределах: индекс восстановления (/в) - от 0 до 44,49%, индекс возрастности (А) - от 0,10 до 0,56, индекс старения (1с) - от 0 до 28,80%, индекс эффективности (ю) - от 0,33 до 0,82, индекс замещения (1з) - от 0 до 69,07%. Основной показатель возрастного спектра - индекс возрастности (Д) варьирует у A. sibirica - от 0,10 до 0,37, у D. grandiflora - от 0,41 до 0,49, у A. vernalis - от 0,34 до 0,60.

4. Установлено, что изученные виды характеризуются низкой семенной продуктивностью: Kcnp A. vernalis равен 18,78%, A. sibirica — 29,55%, D. grandiflora - 23,81%. Показано, что основной вклад в семенное размножение A. vernalis (40,4 полноценных семян на особь) и A. sibirica (16,7 полноценных семян на особь) вносят средневозрастные генеративные особи (g2), а у D. grandiflora -средневозрастные и старые генеративные особи (у g¡ - 2089,5 и у g¡ - 2408,6), что свидетельствует о превалировании в семенном размножении изученных видов именно этих возрастных состояний.

5. Установлено, что ценопопуляции трех изученных редких видов растений в целом характеризуются высокими показателями генетического разнообразия: A. vernalis (/V=0,899; //,=0,298; Я^=0,281); A. sibirica (Р9.5=0,892; Яе =0,333; N„=0,292); D. grandiflora (Р95=0,Ш; Не=0,272; Я^-0,300). Показано, что Л. vernalis характеризуется высоким уровнем межпопуляционной дифференциации (GiT-0,428). Величина параметра ниже у A. sibirica (GJT=0,357) и у D. grandiflora (=0,269).

6. Выявлено, что ценопопуляции Л. vernalis, расположенные в северной части островной Кунгурской лесостепи, характеризуются более низкими показателями генетического разнообразия (/^=0,596; Нрор-0,\9<Х), большей долей выявленных редких фрагментов ДНК (Л=0,211) и большей степенью межпопуляционной дифференциации (Gs¿=0,461) по сравнению с ценопопуляциями, расположенными в южной части Кунгурской островной лесостепи (/V=0,834; Я^=0,351; Я=0,137; Ся=0,241).

7. В ценопопуляциях A, vernalis с полночленным возрастным спектром отмечена достоверная положительная корреляционная связь между показателем возрастности (Д) и основными показателями генетического разнообразия, такими как доля полиморфных фрагментов ДНК (г=0,74; р=0,02), ожидаемая гетерозиготность (г=0,63; р=0,05) и индекс разнообразия Шеннона (г=0,65; р=0,05).

8. С целью оптимизации сохранения биоразнообразия на популяционном уровне апробирована методика молекулярно-генетической идентификации на примере ценопопуляции A. wolgensis; выявлены 4 мономорфных и 14 полиморфных идентификационных фрагментов ДНК, подтверждены родовые и впервые идентифицированы видовые фрагменты ДНК этого вида.

9. На основании комплексного анализа дана оценка состояния и рекомендованы меры охраны изученных ценопопуляций трех редких видов растений Пермского края: в стабильном состоянии находятся 17% ценопопуляций A. vernalis, 33% - A. sibirica и 20% - D. grandiflora; в относительно стабильном состоянии - 50% ценопопуляций A. vernalis, 33% - A. sibirica и 60% -D. grandiflora; а в нестабильном состоянии - 33% ценопопуляций A. vernalis, 33% -A. sibirica и 20% - D. grandiflora.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Боронникова С.В., Тихомирова (Бельтюкова) Н.Н. Анализ генетической изменчивости популяций 2-х редких лекарственных видов рода Adonis с использованием ISSR-маркеров // Известия ТСХА. 2008. №1. С. 86-91.

2. Боронникова С.В., Тихомирова (Бельтюкова) Н.Н. Семенная продуктивность редкого лекарственного вида Digitalis grandiflora Mill, в Пермском крае // Раст. ресурсы. 2009. №2. С. 17-22.

3. Бельтюкова Н.Н., Боронникова С.В., Кариева Л.Г. Исследование генетического полиморфизма лекарственного вида Digitalis grandiflora Mill, с использованием анализа ретротранспозонов // Аграрная Россия. 2009. №4. С. 20-23.

Публикации в других изданиях

1. Тихомирова (Бельтюкова) Н.Н. Изучение ценопопуляций Digitalis grandiflora Mill, в УНБ «Предуралье» // Фундаментальные и прикладные исследования в биологии и экологии: материалы студенческой научной конференции / Перм. ун-т. Пермь. 2005. С. 26-28.

2. Кокаева З.Г., Боронникова С.В., Тихомирова (Бельтюкова) Н.Н., Дрибноходова О.П. Анализ генетического разнообразия популяционных систем редких и ресурсных видов растений // IY Международная научная конференция «Биотехнология - охране окружающей среды». Доклады МОИП Москва. 2006. С. 122.

3. Боронникова С.В., Тихомирова (Бельтюкова) Н.Н. Структура ценопопуляций и семенная продуктивность Digitalis grandiflora Mill, в Предуралье // Бюлл. бот. сада Саратовского гос. ун-та. Материалы Всеросс. науч. конф. «Ботанические исследования в Поволжье и на Урале», посвященная 50-летию Ботанического сада СГУ им Н.Г. Чернышевского. Саратов: изд-во «Научная книга». 2006. Вып. 5. С. 77-82.

4. Тихомирова (Бельтюкова) Н.Н., Боронникова С.В. ДНК-полиморфизм и демографические характеристики популяций некоторых редких видов растений Предуралья // Международная конференции «Генетика в России и мире, посвященная 40-летию Института общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН». Москва. 2006. С. 200.

5. Тихомирова (Бельтюкова) Н.Н., Боронникова Н.Н., Кокаева З.Г., Гостимский С.А. Популяционные характеристики и ДНК-полиморфизм Adonis sibirica Patrin ex Ledeb. в Пермском крае // Перспективы развития и проблемы

современной ботаники: материалы I (III) Всероссийской молодежной научно-практической конференции ботаников в Новосибирске. Новосибирск. 2007. С. 233-235.

6. Боронникова C.B., Мандрица С.А., Кокаева З.Г., Суслонов A.B., Шибанова Н.Л., Тихомирова (Бельтюкова) H.H., Дрибноходова О.П. Динамика генетического разнообразия и структуры популяционных систем ресурсных растений Пермского края при антропогенных воздействиях // Региональный конкурс РФФИ-Урал. Результаты научных исследований, полученные за 2007 г. Пермь: ПНЦ УрО РАН, 2008. Ч. 2. С. 60-65.

7. Тихомирова (Бельткжова) H.H., Боронникова C.B. Анализ геномов лекарственных растений с использованием молекулярных маркеров // Материалы Пятого Московского международного конгресса. М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д.И. Менделееева. 2009. Часть 1. С. 213-214.

8. Кокаева Л.Ю., Кокаева З.Г., Боронникова C.B., Тихомирова (Бельткжова) H.H., Кокаев Ю.И. Исследование генетического полиморфизма некоторых видов лекарственных растений // Материалы Пятого Московского международного конгресса. М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д.И. Менделееева, 2009. Часть 1. С. 323-324.

9. Тихомирова (Бельтюкова) H.H. Исследование ценопопуляций Adonis vernalisL. в Пермском крае // Симбиоз Россия 2009: материалы II Всерос. с международным участием конгресса студентов и аспирантов-биологов / Перм. гос. ун-тет. Пермь. 2009. С. 247-248.

10. Beltukova N.N., Boronnikova S.V. The research of rare and decorative plant genomes with use of molecular markers // Abstract of the 13th annual Simposium for Biology Students of Europe — Kazan 2009 / Edited by Tatiana V. Baltina. Kazan: printed Kazan State University. 2009. P. 42.

11. Бельтюкова H.H., Бойкова A.A., Боронникова C.B. Популяционные характеристики Adonis vernalis L. в Пермском крае // Ботанические исследования на Урале: материалы регион, с междунар. участием науч. конф., посвящ. памяти П.Л. Горчаковского / отв. ред. С.А. Овеснов. Перм. гос. ун-т. Пермь. 2009. С. 36-39.

Подписано в печать Ч 0 . Формат 60x84/16 Усл. печ. л. I . Тираж 100 экз. Заказ 70

Типография Пермского государственного университета 614990. г. Пермь, ул. Букирева, 15

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Бельтюкова, Надежда Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПОПУЛЯЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСТЕНИЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ СОХРАНЕНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Понятие биоразнообразия и проблема его сохранения.

1.2. Популяция как объект изучения при сохранении биоразнообразия.

1.3. Применение молекулярно-генетических методов при изучении генетической структуры популяций редких и исчезающих видов растений.

1.4. Популяционно-генетические исследования редких и исчезающих видов растений на Урале.

1.5. Изучение особенностей биологии, популяционных параметров и молекулярно-генетические исследования некоторых редких видов растений рода Adonis и Digitalis grandiflora Mill.

ГЛАВА 2. РЕГИОН, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Регион исследований.

2.2. Объекты исследований.

2.3. Методы исследований.

ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОСТЬ И ВОЗРАСТНАЯ СТРУКТУРА ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ ТРЕХ РЕДКИХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ ПЕРМСКОГО КРАЯ

3.1. Показатели численности и возрастной спектр ценопопуляций A. vernalis.

3.2. Возрастная структура и показатели численности ценопопуляций A. sibirica.

3.3. Численность и возрастная структура ценопопуляций D. grandiflora.

ГЛАВА 4. СЕМЕННАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ НЕКОТОРЫХ РЕДКИХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ

4.1. Семенная продуктивность двух видов рода Adonis.

4.2. Семенная продуктивность D. grandiflora.

ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ИССЛЕДОВАННЫХ ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ РЕДКИХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ

5.1. Генетическое разнообразие и межпопуляционная дифференциация ценопопуляций A. vernalis.

5.2. Генетическая изменчивость и межпопуляционная дифференциация A. sibirica.

5.3. Генетическое разнообразие и межпопуляционная дифференциация ценопопуляций D. grandiflora.

5.4. Молекулярно-генетическая идентификация A. wolgensis.

ГЛАВА 6. КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ И ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ИЗУЧЕННЫХ ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ НЕКОТОРЫХ РЕДКИХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ

6.1. Комплексный анализ состояния ценопопуляций A. vernalis.

6.2. Комплексная оценка состояния ценопопуляций A. sibirica.

6.3. Комплексный анализ состояния ценопопуляций D. grandiflora.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оценка состояния ценопопуляций некоторых редких видов растений Пермского края с использованием молекулярно-генетических методов"

Актуальность проблемы

Проблема сохранения биоразнообразия стала наиболее актуальной в последнее время в связи с усиливающимся воздействием человека на природу (Вахрамеева, 1988; Национальная стратегия., 2001; Глобальная стратегия., 2002). В 1992 году в Рио-де-Жанейро была принята конвенция о биологическом разнообразии. Документ вступил в силу в 1993 году, а в 1995 году он был ратифицирован Российской федерацией (Конвенция о биологическом разнообразии., 1992).

К настоящему времени различают несколько уровней организации живого, каждый их которых характеризуется специфическим биоразнообразием (Лебедева, Криволуцкий, 2002). Особое внимание уделяется сохранению биоразнообразия растений (Ишбирдин, Ишмуратова, 2009).

В деле охраны редких и исчезающих видов растений особое место занимают исследования, проводимые на популяционном уровне. Ценопопуляции являются реальной формой существования видов растений, они имеют сложный состав и специфическую функциональную структуру (Злобин, 1989). А. Шнабель и К. Крутовский (Schnabel, Krutovskii, 2004) отмечают, что угроза генофонду редких эндемичных и исчезающих видов на современном этапе заключается, в первую очередь, в антропогенной трансформации окружающей среды и фрагментации местообитаний, приводящих к уменьшению объема и численности популяции, их изоляции.

Для разработки стратегии сохранения редких видов растений необходимо предварительное исследование генетического разнообразия их популяций (Артюкова и др., 2004а). Для оценки степени угрозы генофондам редких видов растений и выработки стратегии их сохранения данные о генетическом разнообразии, его внутри- и межпопуляционных компонентах можно получить на основании молекулярного маркирования геномов.

Особенно остро проблема охраны редких видов стоит на Урале, где растительный мир в течение двух - трех столетий подвергался все усиливающемуся антропогенному воздействию (Красная книга., 1996). На данный момент у некоторых редких эндемичных видов растений Урала изучен ряд характеристик внутривидовой и генетической изменчивости (Кучеров, Щелокова, 1987; Кучеров и др., 1993а; Янбаев и др., 2000; Боронникова, 2008), но комплексные исследования популяционных характеристик с учетом возрастной структуры и генетического разнообразия травянистых редких реликтовых видов растений практически не проводились.

Одними из ценнейших редких, декоративных и реликтовых видов растений Урала являются Adonis verncilis L., Adonis sibirica Patrin ex Ledeb. (сем. Ranunculaceae Juss.) и Digitalis grandiflora Mill. (сем. Scrophulariaceae Juss.) (Белковская, Овеснов, 1988; Камелин и др., 1999; Дикорастущие., 2001). Виды внесены в региональные и местные сводки редких и исчезающих видов растений (Горчаковский, Шурова, 1982; Красная книга Среднего Урала, 1996; Красная книга Пермского края, 2008). Комплексные исследования ценопопуляций этих видов, включающие изучение численности, возрастной структуры, уровня генетического разнообразия, межпопуляционной дифференциации и анализ всех полученных результатов, на территории Пермского края ранее не проводились, что обуславливает актуальность подобных исследований.

Цель и задачи исследования

Цель работы — оценка состояния ценопопуляций некоторых редких видов растений Пермского края с учетом параметров генетического разнообразия, внутри- и межпопуляционной дифференциации и ценопопуляционных характеристик, таких как показатели численности и возрастной спектр.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) определить общую, репродуктивную и эффективную численность 20 ценопопуляций трех (A. vernalis, A. sibirica, D. grandiflora) редких реликтовых видов растений Пермского края;

2) изучить возрастной спектр избранных ценопопуляций A. vernalis, A. sibirica и D. grandiflora;

5) провести молекулярно-генетическую идентификацию ценопопуляции адониса волжского {Adonis wolgensis Stev.);

Положения, выносимые на защиту

3. В изученных ценопопуляциях A. vernalis с полночленным возрастным спектром параметры генетического разнообразия коррелируют с показателем возрастности (А).

Научная новизна полученных результатов

Впервые в Пермском крае проведено комплексное исследование 20 ценопопуляций трех редких реликтовых видов растений (A. vernalis, A. sibirica, D. grandiflora), с учетом общей, репродуктивной, эффективной численности, возрастного спектра, уровня генетического разнообразия, межпопуляционной дифференциации. Впервые проведены всесторонние исследования возрастных спектров избранных для исследования ценопопуляций видов растений с учетом индексов восстановления, замещения, старения, а также типов популяций по классификации «дельта-омега». Оценка генетического разнообразия проведена с использованием ISSR- и IRAP-маркеров, основанных на тандемных повторах, широко представленных в геномах растений. Проанализирована связь показателей численности и возрастной структуры исследованных ценопопуляций с показателями генетического разнообразия. Впервые проведена молекулярно-генетическая идентификация и штрихкодирование ценопопуляции A. wolgensis в качестве апробации одного из подходов при решении проблемы сохранения генетической компоненты биоразнообразия: Предложен комплексный подход оценки состояния ценопопуляций с учетом не только параметров численности и возрастного спектра, но и показателей генетического разнообразия. Разработана шкала и проведена оценка состояния 20 ценопопуляций трех редких видов растений Пермского края по комплексу критериев, включая параметры генетического разнообразия. На основании полученных данных предложены научно-обоснованные меры охраны ценопопуляций в соответствии с учетом их состояний.

Практическая значимость и реализация результатов исследований

На основе полученных результатов разработана методика оценки состояния ценопопуляций редких видов растений. Научные выводы работы используются для мониторинга состояния редких видов растений Пермского края. Полученные результаты и разработанные рекомендации по сохранению изученных ценопопуляций редких видов растений могут быть использованы при интродукции с целью сохранения уникальных популяций редких видов растений, при выделении особо охраняемых природных территорий, а также при регламентировании хозяйственной деятельности человека.

Теоретические и практические результаты исследований используются при преподавании теоретических и специальных курсов студентам на кафедре ботаники Уральского государственного университета им. A.M. Горького и на кафедре ботаники и генетики растений Пермского государственного университета, что подтверждено актами внедрения результатов исследований в учебный процесс.

Связь работы с научными программами

Диссертационная работа выполнена при частичной финансовой поддержке инновационного образовательного проекта «Образование». Часть исследований, представленная в диссертационной работе, проводилась в связи с тематикой гранта РФФИ рурала № 07-04-96032 «Динамика генетического разнообразия и структуры популяционных систем ресурсных растений Пермского края при антропогенных воздействиях» (2007-2009 гг.) и гранта РФФИ рурала №07-04-96016 «Влияние нефтяных загрязнений почв на популяции микроорганизмов и растений Пермского края» (20072009 гг.).

Личный вклад автора

Автором лично проведены выбор молекулярных маркеров и методов молекулярно-генетического анализа, полевые и лабораторные исследования 20 ценопопуляций редких видов растений Пермского края, последующая обработка, анализ, в том числе, с применением ряда компьютерных программ, обобщение и интерпретация результатов, написание и оформление диссертации. Предложена методика оценки состояния ценопопуляций с учетом демографических параметров и показателей их генетической изменчивости. Полученные результаты опубликованы совместно с соавторами в 14 печатных работах.

Благодарности

Автор выражает благодарность за помощь в подготовке диссертационной работы научному руководителю кандидату биологических наук доценту кафедры ботаники и генетики растений ПГУ С.В. Боронниковой, сотрудникам кафедры ботаники и генетики ПГУ; за освоение современных методов молекулярно-генетического анализа доктору биол. наук профессору кафедры генетики МГУ имени М.В. Ломоносова С.А. Гостимскому, старшему научному сотруднику этой же кафедры кандидату биол. наук З.Г. Кокаевой; за помощь в статистической обработке материала с использованием компьютерных технологий доктору биол. наук профессору кафедры зоологии позвоночных ПГУ С.А. Мандрице; кандидату биол. наук старшему научному сотруднику Института экологии растений и животных (ИЭРиЖ) УрО РАН Л.М. Морозовой за предоставление листьев A. wolgensis; соавторам по публикациям, а таюке своей семье за понимание и терпение.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Бельтюкова, Надежда Николаевна

выводы

1. Установлено, что двадцать изученных ценопопуляций трех редких видов растений Пермского края (A. vernalis, A. sibirica, D. grandiflora) характеризуются широко варьирующими показателями численности. В исследованных ценопопуляциях A. vernalis общая численность (7V,) изменяется от 39 до 562 особей, репродуктивная (Nr) - от 37 до 400, а эффективная (Ne) - от 8 до 234 особей, в ценопопуляциях D. grandiflora Nt — от 56 до 487, Nr - от 42 до 256, Ne — от 40 до 239 особей. В ценопопуляциях A. sibirica параметры численности ниже (N, - от 22 до 257, Nr — от 8 до 136, а Ne- от 8 до 89).

2. Показано, что возрастной спектр у 15 ценопопуляций трех изученных редких видов растений полночленный, нормального типа, у четырех - неполночленный нормального типа и у одной ценопопуляции -неполночленный инвазионного типа. По классификации «дельта-омега», три ценопопуляции отнесены к молодым, одиннадцать - к переходным, четыре -к зрелым, две - к стареющим ценопопуляциям.

3. Индексы возрастных спектров изученных ценопопуляций трех редких видов растений варьируют в широких пределах: индекс восстановления (1в) - от 0 до 44,49%, индекс возрастности (А) - от 0,10 до 0,56, индекс старения (1с) - от 0 до 28,80%, индекс эффективности (со) - от 0,33 до 0,82, индекс замещения (1з) — от 0 до 69,07%. Основной показатель возрастного спектра - индекс возрастности (Д) варьирует у A. sibirica - от 0,10 до 0,37, у D. grandiflora - от 0,41 до 0,49, у A. vernalis - от 0,34 до 0,60.

4. Установлено, что изученные виды характеризуются низкой семенной продуктивностью: Кспр A. vernalis равен 18,78%, A. sibirica -29,55%, D. grandiflora — 23,81%. Показано, что основной вклад в семенное размножение A. vernalis (40,4 полноценных семян на особь) и A. sibirica (16,7 полноценных семян на особь) вносят средневозрастные генеративные особи (g?), ay D. grandiflora - средневозрастные и старые генеративные особи (у g2

- 2089,5 и у g3- 2408,6), что свидетельствует о превалировании в семенном размножении изученных видов именно этих возрастных состояний.

5. Установлено, что ценопопуляции трех изученных редких видов растений в целом характеризуются высокими показателями генетического разнообразия: A. vernalis (Pgf=0,899; Не=0,298; //рор=0,281); A. sibirica (Р9j=0,892; Нс=0,333; Нрор=0,292); D. grandiflora (Р95=0,828; Яе=0,272; Нрор=0,300). Показано, что Л. vernalis характеризуется высоким уровнем межпопуляционной дифференциации (GiT =0,428). Величина параметра ниже у A. sibirica (GST=0,357) и у D. grandiflora ( GST =0,269).

6. Выявлено, что ценопопуляции A. vernalis, расположенные в северной части островной Кунгурской лесостепи, характеризуются более низкими показателями генетического разнообразия (Pgf=0,596; Нрор=0,194), большей долей выявленных редких фрагментов ДНК (#=0,211) и большей степенью межпопуляционной дифференциации ((3^=0,461) по сравнению с ценопопуляциями, расположенными в южной части Кунгурской островной лесостепи (РР5=0,834; Нрор=0,351; #=0,137; Gst=0,241).

7. В ценопопуляциях A. vernalis с полночленным возрастным спектром отмечена достоверная положительная корреляционная связь между показателем возрастности (А) и основными показателями генетического разнообразия, такими как доля полиморфных фрагментов ДНК (г=0,74; р=0,02), ожидаемая гетерозиготность (г=0,63; р=0,05) и индекс разнообразия Шеннона (г=0,65; р=0,05).

8. С целью оптимизации сохранения биоразнообразия на популяционном уровне апробирована методика молекулярно-генетической идентификации на примере ценопопуляции A. wolgensis', выявлены 4 мономорфных и 14 полиморфных идентификационных фрагментов ДНК, подтверждены родовые и впервые идентифицированы видовые фрагменты ДНК этого вида.

9. На основании комплексного анализа дана оценка состояния и рекомендованы меры охраны изученных ценопопуляций трех редких видов растений Пермского края: в стабильном состоянии находятся 17% ценопопуляций A. vernalis, 33% — A. sibirica и 20% — D. grandiflora; в относительно стабильном состоянии — 50% ценопопуляций A. vernalis, 33% -A. sibirica и 60% — D. grandiflora; а в нестабильном состоянии - 33% ценопопуляций A. vernalis, 33% —A. sibirica и 20% — D. grandiflora.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Бельтюкова, Надежда Николаевна, Пермь

1. Алтухов Ю.П. Генетика популяций и сохранение биоразнообразия // Соросовский образоват. журн. 1995. №1. С. 32-43.

2. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях: Учеб. пособие. 3-е изд., перераб. и доп. / Отв. ред. JI.A. Животовский. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. 431с.

3. Анисимова И.Н., Гаврилова В.А., Рожкова В.Т. и др. Молекулярные маркеры в идентификации генов восстановления фертильности пыльцы у подсолнечника // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2009. № 6. С. 6-9.

4. Артюкова Е.В., Козыренко М.М., Корень О.Г. и др. RAPD- и аллозимный анализ генетической изменчивости Panax ginseng С.A. Meyer и P. quinquefolius L. // Генетика. 2004а. Т. 40, № 2. С. 239-247.

5. Артюкова Е.В., Холина А.Б., Козыренко М.М., Журавлев Ю.Н. Анализ генетической изменчивости редкого эндемичного вида Oxytropis chankaensis Jurtz. (Fabaceae) на основе RAPD-маркеров // Генетика. 20046. Т. 40, № 7. С. 877-884.

6. Багачанова А.К., Потапова Н.К., Винокуров Н.Н. Материалы по фауне членистоногих Ботанического сада ЯГУ // Ботанические сады -центры изучения и сохранения биоразнообразия. Якутск: Изд-во ЯГУ. 2003. С.150-163.

7. Байрамгулов Н.Р., Янбаев Ю.А. Генетическая изменчивость и субпопуляционная дифференциация Rhodiola iremelica Boriss. // Неделя науки: матер, науч. конф. Сибайск. ин-та БашГУ. Сибай, 2001. С. 24-25.

8. Байрамгулов Н.Р., Янбаев Ю.А. Внутрипопуляционная дифференциация родиолы иремельской // Сб. науч. тр. асп. и мол. препод. / Сибайск. ин-т БашГУ. Сибай, 2003. С. 40-43.

9. Белковская Т.П., Овеснов С.А. Охраняемые виды растений Пермской области // Растительный мир Прикамья. Пермь: Перм. кн. изд-во, 1988. С. 155-161.

10. П.Бельтюкова Н.Н., Боронникова С.В., Кариева Л.Г. Исследование генетического полиморфизма лекарственного вида Digitalis grandiflora Mill, с использованием анализа ретротранспозонов // Аграрная Россия. 20096. №4. С. 20-23.

11. Бирючевская Н.В., Фардеева М.Б. К изучению организации популяций адониса весеннего (Adonis vernalis L.) на территории различных ООПТ // Актуальные экологические проблемы РТ. Казань. 2003. С. 258-259.

12. Боронникова С.В. Гетерогенность ценопопуляций двух видов рода Adonis L. // Вестник Пермского университета: Науч. журн: Пермь. ПГУ. 2005. Вып. 3. С. 22-36.

13. Боронникова С.В. Молекулярно-генетическая идентификация и паспортизация редких и находящихся под угрозой уничтожения видов растений. Перм. ун-т. Пермь, 2008. 120 с.

14. Боронникова С.В. Молекулярное маркирование и генетическая паспортизация ресурсных и редких видов растений с целью оптимизации сохранения их генофондов // Аграрный вестник Урала. 2009. №2 (56). С. 5759.

15. Боронникова С.В., Стамикова Е.И. К оценке состояния ценопопуляций некоторых редких видов растений // Растительный покров Пермской области и его охрана: межвузовский сборник научных трудов. Пермь. 2003. С.38-44.

16. Боронникова С.В., Тихомирова (Бельтюкова) Н.Н. Анализ генетической изменчивости популяций 2-х редких лекарственных видов рода Adonis с использованием ISSR-маркеров // Известия ТСХА. 2008. №1. С. 8691.

17. Боронникова С.В., Тихомирова (Бельтюкова) Н.Н. Семенная продуктивность редкого лекарственного вида Digitalis grandiflora Mill, в Пермском крае //Раст. ресурсы. 2009. №2. С. 17-22.

18. Вайнагий И.В. Методика статистической обработки материала по семенной продуктивности растений на примере Potentilla aurea L. // Раст. ресурсы. 1973. Т. 9, вып. 2. С. 287-296.

19. Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений //Ботан. журн. 1974. Т. 59, №6. С. 826-831.

20. Вахрамеева М.Г. Охрана растительного мира. М.: Изд-во МГУ, 1988. 96 с.

21. Вахрамеева М.Г. Охрана флоры // Итоги науки и техники. Сер. ботаника. Т.11: Проблемы охраны растительного покрова. М. 1991. С. 3-62.

22. Верещак Е.В., Ишмуратова М.М. Оценка состояния ценопопуляций Diantus acicularis Fisch. ex Ledeb. в ходе мониторинговых исследований на Южном Урале // Вестник ОГУ. 2009. №6. С. 103-105.

23. География Пермского края. Ч. II. Социально-экономическая география: учеб. пособие / Перм. ун-т. Пермь, 2008. 206 с.

24. Глазко Т.Т., Глазко В.И. Молекулярно-генетические подходы в селекции зерновых // Изв. ТСХА. 2006, №4. С. 100-107.

25. Глобальная стратегия сохранения растений. Кью, 2002. 36 с.

26. Глотов Н.В. Об оценке параметров возрастной структуры популяций // Жизнь популяций в гетерогенной среде. Йошкар-Ола. 1998. Ч. 1.С. 146-149.

27. Голубев В.Н., Молчанов Е.Ф. Методические указания к популяционно-количественному и эколого-биологическому изучению редких и эндемичных растений Крыма. Ялта, 1978. 41 с.

28. Горчаковский П.Л., Шурова Е.А. Редкие и исчезающие растения Урала и Предуралья. М.: Наука, 1982. 283 с.

29. Горшков В.В. Физические и биологические основы устойчивости жизни. М.: ВИНИТИ, 1995. 470 с.

30. Гостимский С.А., Кокаева З.Г., Коновалов Ф.А. Изучение организации и изменчивости генома растений с помощью молекулярных маркеров // Генетика. 2005. Т. 41, № 4. С. 480-490.

31. Данилова Н.С., Борисова С.З., Романова А.Ю. и др. Размножение некоторых редких и исчезающих растений // Вестник ЯГУ. 2005. Т. 2, №1. С. 84-90.

32. Денисова Л.В., Никитина С.В., Заугольнова Л.Б. Программа и методика наблюдений за ценопопуляциями видов растений Красной книги СССР / ВНИИ охраны природы и заповедного дела. М.: Госагропром СССР, 1986. 34 с.

33. Дикорастущие полезные растения России / под ред. А.Л. Буданцева, Е.Е. Лесиовской. СПб.: Изд-во СПХФА, 2001. 663 с.

34. Дикорастущие травы Якутии в культуре / Отв. ред. В.Н. Андреев. Новосибирск: Наука, 1981. 238 с.

35. Динамика популяционных генофондов при антропогенных воздействиях / под ред. Ю.П. Алтухова. М.: Наука, 2004. 619 с.

36. Жеребцова М.И. Генетическая структура популяций дикорастущих тюльпанов // Генетика и селекция растений, основанная на современных генетических знаниях и технологиях. Звенигород, 2008. С. 26.

37. Животовский Л.А. Статистические методы анализа частот генов в природных популяциях // Итоги науки и техники. Общая генетика. М.: ВИНИТИ АН СССР. 1983. Т. 8. С. 76-104.

38. Животовский JI.А. Популяционная биометрия. М.: Наука, 1991. 271 с.

39. Животовский Л. А. Онтогенетические состояния, эффективная плотность и классификация популяций растений // Экология. 2001, №1. С. 3— 7.

40. Жукова Л.А. Изменение возрастного состава популяций луговика дернистого на окских лугах: автореф. дис. канд. биол. наук. Москва, 1967. 38 с.

41. Жукова Л.А. Динамика ценопопуляций луговых растений в естественных фитоценозах // Динамика ценопопуляций травянистых растений. Киев. Наукова думка. 1987. С. 9-19.

42. Иванина Л.И. Род Digitalis L. и его практическое применение // Тр. ботан. ин-та им. В.Л. Комарова АН СССР. Л. 1955. Т. 1, вып. 2. С. 198308.

43. Иванова Н.С., Данилова Н.С., Борисова С.З. Стратегия охраны Adonis sibirica И Вестник ЯГУ. 2005. Т.2, №2. С. 43-47.

44. Иллюстрированный определитель растений Пермского края / С.А. Овеснов, Е.Г. Ефимик, Т.В. Козьминых, О.Г. Баранова и др.; под ред. С.А. Овеснова. Пермь: Книжный мир, 2007. 743 с.

45. Ильина И.В. Популяционные характеристики Allium praescissum Reichenb. на территории степного Зауралья республики Башкортостан // Вестник ОГУ. 2009, № 6. С. 153-154.

46. Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М. Некоторые направления и итоги исследований редких видов флоры республики Башкортостан // Вест. Удмурского университета. 2009. вып. 1. С. 59-72.

47. Ишмуратова М.М. Rhodiola iremelica (Crassulaceae) на Южном Урале // Ботан. журн. 2002. Т. 87, № 5. С. 38-50.

48. Ишмуратова М.М. Родиола иремельская на Южном Урале. М.: Наука, 2006. 252 с.

49. Ишмуратова М.М., Сацыперова И.Ф. Начальные этапы онтогенеза и некоторые биологические особенности развития Rhodiola rosea L.и Rhodiola iremelica Boriss., интродуцированных в Башкирию // Раст. ресурсы. 1998. Т. 34, вып. 1.С. 3-11.

50. Ишмуратова М.М., Ильина И.В. Онтогенез лука тюльпанолистного (Allium tulipifolium Ledeb.) // Онтогенетический атлас лекарственных растений: научное издание. Йошкар-Ола: Изд-во Марийск. ун-та. 2004. Т. 4. С. 206-209.

51. Календарь Р.Н., Глазко В.И. Типы молекулярно-генетических маркеров и их применение // Физиология и биохимия культурных растений. 2002. Т. 34, №4. С. 141-156. .

52. Камелин Р.П., Овеснов С.А., Шилова С.И. Неморальные элементы во флорах Урала и Сибири. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 1999. 83 с.

53. Кокаева З.Г., Гостимский С.А. Изучение генетического разнообразия сортов, линий и мутантов гороха посевного с помощью ДНК-маркеров, полученных на основе ретротранспозонов // Сельскохоз. биология. 2006. №5. С. 1-5.

54. Конвенция о биологическом разнообразии Электронный ресурс. Рио-де-Жанейро, 1992. URL: http://www.isu.ru/inst/botcad/cbd/cbdrus.htm (дата обращения: 24.08.2009).

55. Коржинский С.И. Следы древней растительности на Урале // Изв. Росс. Академии наук. 1894. Т. 1. Сер.5. С. 21-31.

56. Коротаев Н.Я. Почвы Пермской области. Перм. кн. изд-во. Пермь, 1962. 280 с.

57. Красная книга Кировской области. Животные, растения, грибы / Отв. ред. JI.H. Добринский, Н.С. Корытин. Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та, 2001.288 с.

58. Красная книга Курганской области. Курган: Зауралье, 2002. 424 с.

59. Красная книга Липецкой области. Растения, грибы, лишайники. М., 2005.510 с.

60. Красная книга Пермского края / М.А. Бакланов, С.В.Баландин, Т.П. Бедлковская и др.; под общ. науч. ред. А.И. Шепеля. Пермь: Книжный мир, 2008. 256 с.

61. Красная книга Республики Башкортостан. Т. 1.Редкие и исчезающие виды высших сосудистых растений / Е.В.Кучеров, А.А. Мулдашев, А.Х. Галеева. Уфа: Китап, 2001. 280 с.

62. Красная книга Республики Коми. М., 1998. 528 с.

63. Красная книга РСФСР: Растения / отв. ред. А.Л. Тахтаджян. М.: Росагропромиздат, 1988. 590 с.

64. Красная книга Саратовской области: Растения, грибы, лишайники. Животные. Саратов: Изд-во. «Детская книга», 1996. 264 с.

65. Красная книга Свердловской области: Животные, растения, грибы // Отв. ред. Корытин Н.С. Екатеринбург: Баско, 2008. 254 с.

66. Красная книга Среднего Урала (Свердловская и Пермская области): Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животных и растений. Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та, 1996. 279 с.

67. Красная книга Тюменской области: Животные, растения, грибы / Отв. ред. О. А. Петрова. Екатеринбург: Изд-во УрГУ, 2004. 496 с.

68. Красная книга Удмуртской Республики. Сосудистые растения, лишайники и грибы / под ред. В.В. Туганаева. Ижевск: Изд-во Удмурт, ун-та, 2001.290 с.

69. Красная книга Ульяновской области. Ульяновск: УлГУ, 2005. Т. 2.220 с.

70. Красная книга Чувашской Республики. Т. 1: Редкие и исчезающие растения и грибы. Чебоксары, 2001. 275 с.

71. Крылов П.Н. Флора Западной Сибири. 2-е изд. Томск: Изд-во Том. ун-та и Том. отд-ния ВБО, 1931. Вып. 5. С. 981-1227.

72. Кутлунина Н.А. Генотипическое разнообразие в популяциях клонообразующих растений // Материалы X Всероссийского популяционного семинара «Современное состояние и пути развития популяционной биологии». Ижевск. 2008. С. 345-347.

73. Кутлунина Н.А., Беляев А.Ю. Генотипическое разнообразие и клоновая структура в популяциях двух близкородственных видов тюльпанов на Южном Урале // Вестн. Оренбург, гос. ун-та. 2008. №2. С. 93-98.

74. Кучеров Е.В., Кузнецова Н.А., Лазарева Д.Н. Сравнительное изучение биологической активности горицвета весеннего и горицвета сибирского из разных пунктов Башкирии // Раст. ресурсы. 1969. Т. 5, вып. 1. С. 54-62.

75. Кучеров Е.В., Сираева С.М. Медоносные растения Башкирии. М.: Наука, 1980. 128 с.

76. Кучеров Е.В., Щелокова Л.Г. Наперстянка крупноцветковая на Урале и ее рациональное использование. Уфа: Изд-во БФАН СССР, 1987. 124 с.

77. Кучеров Е.В., Мулдашев А.А., Галеева А.Х. Охрана редких видов растений на Южном Урале. М.: Наука, 1987. 204 с.

78. Кучеров Е.В., Мулдашев А. А., Галеева А. X. Эколого-ценотическая характеристика Adonis vernalis L. на Южном Урале // Раст. ресурсы. 1993а. Вып. 2. С. 11-16.

79. Кучеров Е.В., Мулдашев А.А., Галеева А.Х. и др. Биология и экология основных видов полезных растений на Южном Урале. М.: Наука. 19936. С. 46-61.

80. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учеб. пособие для биол. спец. вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М. : Высш. шк., 1990. 352 с.

81. Лебедева Н.В., Криволуцкий Д.А. Биоразнообразие и методы его оценки // География и мониторинг биоразнообразия. М.: МГУ, 2002. С. 9-76.

82. Левина Р.Е. Репродуктивная биология семенных растений (обзор проблемы). М.: Наука. 1981. 96 с.

83. Левина Р.Е. Семенная продуктивность райграса высокого в культуре//Раст. ресурсы. 1982. Т. 18, вып. 1. С. 33^-0.

84. Майр Э. Популяция, виды и эволюция. / Пер. с англ. М.В. Мины, под ред. и с предисл. проф: В.Г. Гептнера. М. Мир. 1974. 460 с.

85. Максютова С.С., Комиссаренко Н.Ф., Лазарева Д.Н. Изучение биологической активности и химического состава надземной части Adonis sibirica Patrin ex Ledeb. // Раст. ресурсы, 1975. Т. 11, вып. 4. С. 512-514.

86. Малышев С.В., Картель Н.А. Молекулярные маркеры в генетическом картировании растений // Молекулярная биология. 1997. Т. 31, №2. С. 197-208.

87. Мамаев С.А., Князев М.С. Опыт интродукции редких растений Урала // Охрана генофонда природной флоры. Новосибирск: Наука. 1983. С. 163-167.

88. Марко Н.В. Женская генеративная сфера Adonis vernalis L. (Ranunculaceae) II Бюлл. Никит, ботан. сада. 2005. Вып. 91. С. 82-86.

89. Марко Н.В. Особенности антэкологии Adonis vernalis L. (Ranunculaceae) // Природничий альманах. Сер.: Бюлопчш науки. Херсон: "Персей". 2009, №12. С.173-180.

90. Машковский М.Д. Лекарственные средства: пособие для врачей. 15-е изд., перераб., испр. и доп. М.: Новая волна, 2006. 1206 с.

91. Молекулярная генетика: учеб.-метод. пособие / под. ред. С.В. Боронниковой; Перм. ун-т. Пермь, 2007. 150 с.

92. Мордовский Г.Я., Афанасьева Л.Ф. Лекарственные растения среднего Урала. Свердловск: Средне-Уральское кн. изд-во, 1973. 111 с.

93. Мулдашев А.А. Флористические находки в Башкортостане (Россия) // Ботан. журн. 2003. Т. 88, № 1. С. 120-129.

94. Назаров Н.Н. География Пермского края. 4.1. Природная (физическая) география. Пермь, 2006. 139 с.

95. Национальная стратегия по сохранению биоразнообразия России. М.: РАН, МПР РФ, 2001. 76 с.

96. Негробов О.П. Проблемы региональной стратегии сохранения биоразнообразия // Вестник ВГУ. Серия химия, биология. 2000. С. 112-117.

97. Некрасова Т.П. К вопросу о динамике урожаев у пихты сибирской // Тр. по лесному хозяйству Сибирского биол. ин-та СО АН СССР. 1960. С. 5-24.

98. Николаева М.Г., Разумова М.В., Гладкова В.Н. Справочник по проращиванию покоящихся семян. Л.: Наука, 1985. 347 с.

99. Носырева М.В., Вечернина Н.А., Таварткиладзе O.K. Изучение регенерационной способности изолированных почек Adonis vernalis L. в культуре in vitro И Известия АГУ. 2002. № 3. С. 98-100.

100. Нухимовский Е.Л. Основы морфологии семенных растений. М.: Недра, 1997. 630 с.

101. Овеснов С.А. Конспект флоры Пермской области. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 1997. 203 с.

102. Овеснов С.А. Кунгурская лесостепь: феномен или фантом // Ботанические исследования на Урале: материалы регион, с междунар. участием науч. конф., посвящ. памяти П.Л. Горчаковского / отв. ред. С.А. Овеснов; Перм. гос. ун-т. Пермь, 2009. С. 270-276.

103. Онтогенетический атлас лекарственных растений. Учебное пособие под ред. Л.А. Жуковой. Йошкар-Ола, МарГУ. 1997. 240 с.с/

104. Онтогенетический атлас лекарственных растений. Йошкар-Ола, МарГу, 2000, Т. II. 268 с.

105. Онтогенетический атлас лекарственных растений / Отв. ред. Л.А. Жукова Йошкар-Ола: Map. гос. ун-т, 2002. Т. III. 280 с.

106. Онтогенетический атлас лекарственных растений. Йошкар-Ола, МарГу, 2004. Т. IV. 240 с.

107. Онтогенетический атлас растений: научное издание. Том V. Йошкар-Ола: МарГУ, 2007. 372 с.

108. Особо охраняемые природные территории Пермской области: реестр. Пермь: Книжный мир, 2002. 464 с.

109. Плохинский Н.А. Биометрия. 2-е изд.: изд-во Моск. ун-та. 1970.367 с.

110. Полетаева И.И. Адонис сибирский в республике Коми // Вестник Института биологии Коми НЦ УрО РАН. 2009. №2. С. 8-11.

111. Пономарев А.Н Лесостепной комплекс северной окраины Кунгурской лесостепи // Изв. Естест.-науч. ин-та при Молотов, ун-те. 1948. Т. 12, вып. 6. С. 225-233:

112. Пошкурлат А.П. Материалы стационарных наблюдений за развитием горицвета весеннего Adonis vernalis L. // Бюлл. МОИП, отд. биология. Т. LXXI (2), 1966. С. 83-99.

113. Пошкурлат А.П. Семенное размножение горицвета весеннего (Adonis vernalis L.) // Научн. докл. высш. школы: биол. науки. 1969. № 7. С. 54-59.

114. Пошкурлат А.П. Большой жизненный цикл горицвета весеннего // Раст. ресурсы. 1975. Т. 11. Вып. 4. С. 483^192.

115. Пошкурлат А.П. Род горицвет Adonis L. Систематика, распространение, биология. М.: Наука, МАИК «Наука / Интерпериодика», 2000. 199 с.

116. Путенихин В.П., Фарукшина Г.Г. Ценопопуляция можжевельника казацкого (Juniperus sabina L.) на хребте Ирендык в Башкирском Зауралье // Вестник ОГУ. №6. 2009. С. 301-303.

117. Работнов Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах // Тр. ботан. Ин-та АН СССР. 1950. Сер. 3, вып. 6. С. 7-204.

118. Работнов Т.А. Методы изучения семенного размножения травянистых растений в сообществах // Полевая геоботаника. М., JI. 1960. Т. 2. С. 20-40.

119. Редкие и исчезающие виды флоры СССР, нуждающиеся в охране / сост. И.Ц. Габриэлян, Л.В.Денисова, Р.В. Калинин и др., под ред. A.JI. Тахтаджяна, 2-е изд., доп.Л: Наука. Ленингр. отд-ие. 1987. 263 с.

120. Редькина Н.Н. Состояние генофонда эхинацеи, интродуцированной в Башкирском Зауралье // Материалы междунар. науч. конф. «Растительный-мир и его охрана». Алма-Ата, 2007. С. 250-252.

121. Саидова Н.В., Любарский Е.Л. Диагнозы и ключи онтогенетических состояний Adonis vernalis L. на территории РТ // «Ученые записки КГУ», № 2, Т. 4. 2009а. С. 150 157.

122. Соболев В.В., Карлов Г.И., Соболева А.Г. и др. Использование ISSR-маркеров для молекулярно-генетической идентификации и паспортизации сортов малины // Сельскохоз. биология. 2006. №5. С. 48-52.

123. Состояние и охрана окружающей среды Пермского края в 2006 году. Пермь, 2007. 237 с.

124. Стратегия ботанических садов России по сохранению биоразнообразия растений. М. 2003. 32 с.

125. Стратегия сохранения редких и находящихся под угрозой исчезновения животных, растений и грибов. Электронный ресурс.: приложение к приказу МПР России от 06.04.2004. №323. URL:http://www.mpr.gov.ru/old. (дата обращения: 24.08.2009).

126. Строкова Н.П К вопросу о биологии и экологии горицвета весеннего Adonis vernalis L. в Челябинской области // Вопр. биологии и экологии доминантов и эдификаторов растительных сообществ. Ученые зап. Т. 84. Пермь, 1968. С. 137-143.

127. Строкова Н.П., Пошкурлат А.П. Численность и возрастной состав популяций горицвета весеннего на Южном Урале // Флора и растительность Урала и пути их охраны: межвуз. сб. науч. тр. Челябинск: ИГПН. 1983. С. 60-76.

128. Строкова Н.П., Акшенцев Е.В. Онтогенез горицвета весеннего (Adonis vernalis L.) // Онтогенетический атлас растений: научное издание. Том V. Йошкар-Ола: МарГУ. 2007. 372 с.

129. Сулимова Г.Е. ДНК-маркеры в генетических исследованиях: типы маркеров, их свойства и области применения // Успехи современной биологии. 2004. Т. 124, № 3. С. 260-267.

130. Суюндуков И.В. Вопросы охраны видов сем. Orchidaceae на территории Республики Башкортостан // Проблемы Красных книг регионов России: материалы межрегион, науч.-практ. конф. Пермь: изд-во Перм. ун-та. 2006. С. 186-189.

131. Тахтаджян A.JI. Система магнолиофитов. JL: Наука., 1987. 438 с.

132. Тихомирова (Бельтюкова) Н.Н. Исследование ценопопуляций Adonis vernalis L. в Пермском крае // Симбиоз Россия 2009: материалы II Всерос. с международным участием конгресса студентов и аспирантов-биологов / Перм. гос. ун-тет. Пермь. 2009. С. 247-248.

133. Уранов А.А., Смирнова О.В. Классификация и основные черты развития популяций многолетних растений // Бюлл. МОИП. Отд. биол. 1969. Т. 74. Вып. 1.С. 119-134.

134. Уранов А. А. Возрастной спектр фитоценопопуляций как функция времени и энергетических волновых процессов // Науч. докл. высш. шк. Биол. науки. 1975. № 2. С. 7-33.

135. Фардеева М.Б., Бирючевская Н.В. Изучение организации популяций Adonis vernalis L. в различных зональных условиях РТ // V Всероссийский популяционный семинар «Популяция, сообщество, эволюция»: тез. докл. Казань, 2001. С. 73-79.

136. Федоров Н.И., Редькина Н.Н., Михайленко О.И. и др. Аллозимная изменчивость эндемичного растения Южного Урала Delphinium uralense Nevski и широко распространенного Delphinium dictyocarpum DC. // Вестн. Оренбург, гос. ун-та. 2007. № 75. С. 373-376.

137. Федоров Н.И., Редькина Н.Н., Михайленко О.И., Янбаев Ю.А. Географическая изменчивость аллозимов Aconitum lycoctonum L. (Ranuncidaceae) на Южном Урале//Ботан. журн. 2008. Т. 93, № 1. С. 80-87.

138. Флора СССР / под ред. В.Л. Комарова. М; Л.: Изд-во АН СССР, 1937. Т. 7. С. 528-536.

139. Флора СССР / под ред. В.Л. Комарова. М; Л.: Изд-во АН СССР, 1955. Т. 22. С. 520.

140. Хедрик Ф. Мир биологии: генетика популяций. М.: Техносфера, 2003. 592 с.

141. Хлесткина Е.К., Салина Е.А. SNP-маркеры: методы анализа, способы разработки и сравнительная характеристика на примере мягкойпшеницы // Генетика. 2006. Т. 42. С. 725-736.

142. Хромосомные числа цветковых растений: справочник / сост. З.В. Волховских, В.Г. Гриф, О.И. Захарьева, Т.С. Матвеева. JL: Наука, 1969. 236 с.

143. Ценопопуляции растений (основные понятия и структура) / под ред. Т.Н. Серебрякова, Т.Г. Соколова. М.: Наука, 1976. 216 с.

144. Ценопопуляции растений: (Очерки популяционной биологии). М.: Наука, 1988. 182 с.

145. Цибанова Н.А. К биологии горицвета (Adonis vernalis L.) // Труды Центрально-Черноземного, гос. зап. 1960. Вып. 6. С. 209-222.

146. Чесноков Ю.В ДНК-фингерпринтинг и анализ генетического разнообразия у растений // Сельскохоз. биология. 2005. № 1. С. 20-40.

147. Чиркова Н.Ю., Егошина Т.Л. Демографические характеристики ценопопуляций Vaccinium vitis-idaea L. в условиях южнотаежных лесов Кировской области // Вестник ОГУ. 2007. №12. С. 96-101.

148. Шибанова Н.Л. Некоторые особенности репродуктивной биологии орхидей Среднего Урала // Бот. журн. 2006. Т. 91. №9. С. 1354— 1368.

149. Шилова С.И. Кунгурская лесостепь // Памятники природы Пермской области / Сост. Л.В. Баньковский. Пермь: Кн. изд-во. 1983. С. 6973.

150. Шлангена З.Е. Хромосомные числа некоторых видов рода Adonis L. (.Ranunculaceae) СССР // Ботан. журн. 1976. Т.61, № 11. С. 1603-1608.

151. Шнеер B.C. ДНК-штрихкодирование видов животных и растений способ их молекулярной идентификации и изучения биоразнообразия // Журн. общ. биол. 2009. Т. 70, №4. С. 296-315.

152. Щелокова JI.Г., Глумов Г.А. Наперстянка крупноцветковая в Предуралье // Раст. ресурсы Южного Урала и Среднего Поволжья и вопр. рационального их использования. Уфа. 1974. С. 39—40.

153. Юрцев Б.А. Биологическое разнообразие: подходы к изучению и сохранению // Материалы конф. БИН РАН и ЗИН РАН. Ленинград (СПБ). 1992. 222 с.

154. Янбаев Ю.А., Косарев М.Н., Бахтиярова P.M. и др. Генетические аспекты сохранения биологического разнообразия. Уфа, 2000. 108 с.

155. Cavalli-Sforza L.L., Bodmer W.F. The genetic of humans populations San-francisco: Freeman, 1971. 962 p.

156. Chalmers K.J., Waugh R., Sprent J.I. et al. Detection of genetic variation between and within populations of Gliricidia sepiwn and G. maculata using RAPD markers // Heredity. 1992. V. 69. P. 465-472.

157. Denisow В., Wrzesien M. The study of blooming and pollen efficiency of Adonis vernalis L. in xerothermic plant communities. J. Apicultural Sci. 2006. 50 (1). P. 25-32.

158. Denisow В., Wrzesien M., Cwener A. The estimation of Adonis vernalis populations in chosen patches of Lublin Upland // Acta Agrobotanica. 2008. Vol.61 (1). P. 3-11.

159. Feuell A. Insecticides. Weinheim, 1965. 244 p.

160. Ford E. Polymorphism and taxonomy // The new systematic. Oxford: Clarendos press, 1940. P. 493-513.

161. Hamrick J.L. Godt M.J.W. Allozyme diversity in plant species // Plant population genetics, breeding, and genetic resources. 1989. P. 43-63.

162. Virk P.S., Zhu J., Newbury HJ. et al. Effectiveness of different classes of molecular markers for classifying and revealing variations in rice (Oryza sativa) germplasm // Euphytica. 2000. V. 112. P. 275-284.

163. Weeden N.F., Timmerman G.M., Hemmat M. et al. Inheritance and reliability of RAPD markers // Proc Symp Appl. RAPD Tech. Plant Breed. 1992. P. 12-17.

164. Welsh J., Honeycutt R.J., McClelland M., Sobral B.W.S. Parentage determination in maize hybrids using the arbitrarily primed polymerase chain reaction // Theor. Appl. Genet. 1991. V. 82. P. 473-476.

165. Williams J.G.K., Kubelik A.R., Livak K.J. at al. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers // Nucl. Acids Res. 1990. V. 18. P. 6531-6535.

166. Xie G.W., Wang D.L., Yuan Y.M. et al. Population genetic structure of Monimopetalum chinense (Celastraceae), an endangered endemic species of eastern China // Ann. Bot. 2005. V. 95. P. 773-777.

167. Zietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification // Genomics. 1994. V. 20. P. 176-183.

Информация о работе

Бельтюкова, Надежда Николаевна
кандидата биологических наук
Пермь, 2010
ВАК 03.00.05

Диссертация

Оценка состояния ценопопуляций некоторых редких видов растений Пермского края с использованием молекулярно-генетических методов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Оценка состояния ценопопуляций некоторых редких видов растений Пермского края с использованием молекулярно-генетических методов - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы