Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В ходе таксономической обработки представителей семейства Ranunculaceae для флоры Гималаев, проведена типификация названий всех таксонов рода Aquilegia, известных из этого региона, в том числе видов, которые были описаны John Royle и другими выдающимися исследователями флоры Пан-Гималаев. Для типификации исследовался гербарный материал и/или цифровые изображения гербарных образцов, хранящихся в крупнейших коллекционных фондах – BM, CAL, E, K, LIV, KHD, LE и P (акронимы гербариев приводятся в соответствии Thiers 2020 +). Кроме того, коллективом авторов, проведены дополнительные полевые работы в Гималаях для оценки вариации морфологических признаков. Лектотипы и эпитипы обозначены в соответствии с соответствующими статьями Международного кодекса номенклатуры для водорослей, грибов и растений (Turland et al., 2018). Соответствующая информация, указанная в протологах (“Protologue citation”), приведена здесь для всех названий. Все образцы приведены в полном объеме; большинству из них присвоены номера штрих-кодов, следующие за кодами гербариев. По результатам работ опубликована статья в журнале Phytotaxa (Erst et al., 2020c), вторая статья подготовлена для подачи в этот же журнал в 2020 году. Результаты выполненной работы по таксономической ревизии рода Aquilegia для территории Пан-Гималаев указывают на то, что в некоторых горных районах Азии еще могут быть обнаружены новые эндемичные виды. Разнообразие видов Aquilegia в Индии, Пакистане и Непале выше, чем считалось ранее, и Гималайский регион можно считать продолжением центральноазиатского центра разнообразия рода. В результате нами были описаны и проиллюстрированы новый для науки вид Aquilegia bashahrica и новый гибрид Aquilegia × emodi из Северо-Западных Гималаев. Кроме того, A. lactiflora впервые приводится для территории Индии и Пакистана, A. rockii найдена в Непале, а A. kareliniana исключена из флоры Индии. Помимо описания новых таксонов, в статье приведен идентификационный ключ к видам аквилегии из Северо-Западных Гималаев и обсуждены диагностические признаки, включая те, которые не были ранее использованы для диагностики таксонов. Результаты ревизии представлены в журнале Phytotaxa (Erst et al., 2020a). Ревизия рода Eranthis в Сибири в рамках предварительного исследования показала, что название вида E. sibirica до сих пор еще не было типизировано. С целью закрепления использования названия в том смысле, в каком оно применялось ранее и используется сейчас, была проведена лектотипификация. В ходе работ исследованы гербарные коллекции, хранящиеся в BM, G, LE, LECB, LINN и MW (гербарные коды по Thiers 2019). Результаты представлены в журнале Phytotaxa (Erst et al., 2020b). Кроме традиционного метода секвенирования по Сэнгеру в рамках выполнения проекта был применен подход, основанный на методе NGS (Next Generation Sequencing). Метод RADseq (Restriction site Associated DNA Sequencing) был использован для изучения видов Halerpestes. Двойное дайджест-секвенирование ДНК, связанное с сайтом рестрикции (ddRADseq), использовалось для получения филогеномных данных на основе 23 образцов Halerpestes (свежий и высушенный гербарный материал). Delphinium был выбран в качестве внешней группы для понимания филогенетических отношений в пределах Halerpestes в качестве наиболее близкородственного. Метод позволил получить высококачественные филогеномные данные, содержащие миллионы пар оснований для каждого образца. Библиотеки данных получились высокого качества на основе метрик FastQC. Данные были обработаны в пакете ipyrad, а филогенетический анализ выполнен в сервисе raxml и в пакете BEAST. Как ML, так и Байесовский подход позволили успешно реконструировать филогенетические отношения в пределах Halerpestes и между внешними группами, и эти отношения, как правило, характеризуются высокими поддержками. Род Halerpestes дивергирует на основные хорошо подержанные клады: (I – виды из Тибетских плато, II–II-1 – виды из Северной Азии и II-2 – виды из Северной и Южной Америки), положение каждой из которых в значительной степени определяется географией. Для проверки и подтверждения рабочих теорий требуются дополнительные исследования в областях филогеографии и сравнительной морфологии. Анализы набора данных методами максимального правдоподобия (ML) и байесовского подхода (BI) позволили выявить монофилию Eranthis, занимающего сестринское положение к Actaea. Древо Eranthis имеет две основные клады (I – виды с белым цветком и II – виды с желтым цветком) и четыре хорошо поддержанных подклады (I-1 – виды из Восточного Тибетского плато; I-2 – виды из Северной Азии; II-1 – виды из Западного Тибетского плато; II-2 – виды из Средиземноморья), положение каждой из которых в значительной степени определяется географией. В пределах подклады I-2 таксоны Монгольского плато объединялись и расположились среди таксонов Северо-Восточной Азии. Результаты комплексного анализа молекулярной датировки и реконструкции предковых ареалов указывают на то, что представители Eranthis возникли в Восточной Азии, а затем рассредоточились с востока (Восточная Азия) на запад (Западное Тибетское плато и районы Средиземноморья) между 56 и 41 млн. л. н. Исследованы цитогенетические параметры европейских и центральноазиатского видов рода Eranthis. Определены числа хромосом в соматических клетках, уровень плоидности, а также ряд стандартных кариоморфологических параметров для данных видов: длина хромосом каждой пары, плечевой индекс, центромерный индекс, тотальная длина гаплоидного набора хромосом, относительная длина каждой хромосомы в наборе, средняя длина хромосом в наборе, показатели асимметрии хромосом, используемые в современной цитогенетике растений: коэффициент вариации длины хромосом (CVCL), коэффициент вариации центромерного индекса (CVCI), средняя центромерная асимметрия (MCA), установлено содержание ДНК в ядре методом проточной цитометрии. Показаны различия на уровне наборов хромосом. Отличия обусловлены составом неравноплечих хромосом разных морфологических типов, их размером и центромерными индексами, тотальной длиной гаплоидного набора хромосом и содержанием ядерной ДНК, показателями межхромосомной (CVCL) и внутрихромосомной (MCA, CVCI) асимметрии. В дальнейшем, сравнение этих параметров у представителей разных популяций одного вида и между видами позволит предположить уровень внутривидового полиморфизма и эволюционных преобразований хромосом. Определено содержание ДНК в ядре для 7 видов аквилегий: Aquilegia ecalcarata, A. flavescens, A. hebeica, A. laramiensis, A. semicalcarata, A. sibirica, A. yabeana. Значения варьировали от 2С = 0,78 ± 0,02 пг – у Aquilegia hebeica, до 2С = 0,92 ± 0,03 пг – для Aquilegia flavescens. Поскольку все изученные образцы имели одинаковое число хромосом 2n = 14, на основании полученных данных можно предположить, что эволюция в пределах данного рода сопряжена с изменением количества повторяющихся последовательностей в геноме.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В ходе таксономической обработки представителей семейства Ranunculaceae для флоры Гималаев, проведена типификация названий таксонов рода Aquilegia, известных из этого региона. Для типификации исследовался гербарный материал и/или цифровые изображения гербарных образцов, хранящихся в крупнейших коллекционных фондах Гербариев BM, CAL, E, K, LIV, KHD, LE и P. Лектотипы и эпитипы обозначены в соответствии со статьями Международного кодекса номенклатуры для водорослей, грибов и растений (Turland et al., 2018). Соответствующая информация, указанная в протологах (“Protologue citation”), приводится для всех названий. Все образцы приведены в полном объеме, большинству из них присвоены номера штрих-кодов, следующие за кодами Гербариев. По результатам работ опубликована статья в журнале Phytotaxa (Erst et al., 2021). Проведено исследование филогенетической систематики и биогеографии рода Coptis (Ranunculaceae). Выяснено, что род Coptis включает 15 видов, разрозненно распространенных в Восточной Азии и Северной Америке. Результаты исследования показывают, что Coptis содержит две высоко поддерживаемые клады (1 и 11). Клада 1 включает род Coptis и секцию Japonocoptis подрода Metacoptis; клада 11 состоит из секции Japonocoptis подрода Metacoptis. Основание центрального листочка, форма чашелистика и лепестка имеют у Coptis сильный филогенетический сигнал, тогда как тип листа, цвет чашелистика и лепестка, а также форма лепестка демонстрируют относительно более высокие уровни эволюционной гибкости. Наши датировки и биогеографические анализы показывают, что событие викарии между Японией и Северной Америкой произошло в среднем миоцене, что привело к разделению рода Coptis и его сестринской группы. Впоследствии событие колонизации произошло в 9,55 млн лет назад от Японии до материкового Китая. События как колонизации, так и расселения сыграли важную роль в формировании современного распространения и эндемизма Coptis, вероятно, в результате эвстатических изменений уровня моря, процессов горообразования и более сухого и прохладного климата, начиная со среднего миоцена. История эволюции организмов с низкой способностью к расселению обычно согласуется с геологическими процессами. Столкновения Индийской и Аравийской плит с Евразией значительно изменили топографию Азии, повлияли на климат в региональном и мировом масштабе, а также на биотическую эволюцию. В то же время, геологическая эволюция Азии, связанная с этими двумя столкновениями, остается предметом дискуссий. В настоящей работе, для изучения орогенеза Цинхай-Тибетского нагорья, Иранского нагорья и Монгольского плато, мы использовали растения рода Eranthis, покрытосеменные растения с низкой способностью семян к рассеянию и прерывистым распространением в Евразии. Проведенный филогенетический анализ показал, что Eranthis состоит из четырех основных географических клад: клада восточного Цинхай-Тибетского нагорья (I-1), клада Северной Азии (I-2), клада западного Цинхай-Тибетского нагорья (II-1) и клада Средиземноморья (II-2). Результаты молекулярного датирования и биогеографического анализа показывают, что четыре события видообразования у рода Eranthis хорошо коррелируют с двумя ранними поднятиями Цинхай-Тибетского плато во время позднего эоцена и границы олигоцена–миоцена и двумя поднятиями Иранского нагорья в среднем и позднем миоцене. Происхождение и дивергенция таксонов Монгольского плато связаны с двумя поднятиями Монгольского плато в среднем и позднем миоцене. Кроме того, наши результаты согласуются с гипотезой о том, что только центральная часть Тибета достигла высоты менее 2,3 км около 40 млн лет назад. Это исследование подчеркивает, что эволюция организмов может быть связана с формированием трех больших азиатских плато, что дает нам сведения о времени протекания ключевых тектонических процессов в Азии. Несмотря на широкое применение молекулярно-генетических методов, цитогенетический подход не потерял свою актуальность для решения ряда вопросов систематики и филогении. В настоящее время сравнительный анализ кариотипов успешно применяется в рамках интегративного подхода в комплексе с морфологическим, молекулярно-генетическим, фитохимическим и другим и методами для изучения растений разных групп, в том числе сем. Ranunculaceae Juss. Впервые определены формулы кариотипов для видов Halerpestes, произрастающих в России: H. sarmentosa (2n = 2x = 16 = 8m + 4sm + 4st) и H. salsuginosa (2n = 2x = 48 = 24m + 6sm + 18st). Изучен хромосомный набор Eranthis cilicica, эндемичного для Турции (формула кариотипа 2n = 2x = 16 = 10m + 4sm + 2st(2sat)), и установлена его специфичность по сравнению с другими близкими видами. Впервые локализована последовательность консервативного гена 5S рРНК на хромосомах Eranthis byunsanensis, E. pinnatifida, E. stellata, E. tanhoensis и E. cilicica. Разработана и апробирована олигонуклеотидная ДНК-проба к гену 5.8 S рРНК растений сем. Ranunculaceae. Впервые изучен состав флавоноидов в 70% водно-этанольных экстрактах из листьев E. longistipitata методом HPLC LC-MS, NMRs. Методом масс-спектрометрии обнаружено 16 соединений флавоноидной природы. Вещества относятся к следующим группам флавоноидов: флавонолам, флаванам, халконам, флаванонам и флавонам. Наибольшее разнообразие наблюдается среди флавонолов. Выявлено восемь веществ данной группы: два свободных агликона (кверцетин и кемпферол), четыре гликозида кверцетина (гиперозид, рутин, хирсутрин и кверцетин 3-самбукозид) и два гликозида кемпферола (югланин и трифолин). В листьях E. longistipitata обнаружены два флавана ((+)-катехин и аурикулозид), два гидроксифлаванона (6-метокситаксифолин и аромадендрин) и один флавон ‒ С-гликозид лютеолина (карлинозид). Также в экстрактах из листьев выявлены дигидроксихалконы аспалатин, флоридзин и флоретин. В результате анализа сделан вывод, что вероятно, разнообразие флавоноидного спектра листьев E. longistipitata обусловлено внешними эколого-географическими факторами и связан с периодами вегетации и адаптивными функциями.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В результате выполненных за отчетный период работ в нашем распоряжении имеются высококачественные гербарные и живые материалы, образцы для выделения ДНК, собранные на популяционном уровне и из разных точек ареалов изучаемых таксонов. Для выявления криптических видов, гибридогенных таксонов особое внимание уделялось сбору материалов из крайних точек ареала и смешанных популяций. Показано, что при наличии морфологического сходства растений из локальных популяций на протяжении широкого разорванного ареала Eranthis, характер опушения цветоносов в сочетании с некоторыми другими морфологическими параметрами, биохимическим составом, особенностями кариотипа и топологией образцов на филогенетических деревьях демонстрирует наличие криптических видов и гибридогенных таксонов. Несмотря на то, что построена филогения по всем популяциям, в первую очередь, необходимо решение номенклатурных вопросов, выявление морфологических различий в пределах спорных популяций и видов с неясным таксономическим статусом, получение биохимических и цитогенетических данных, которые выполнены частично. В пределах группы европейских видов выделяется 2 крупных клады с 5 подкладами, выявлен 1 подтвержденный криптический вид, требующий описания. Несмотря на отсутствие пересечения ареалов Eranthis hyemalis и E. cilicica требуется проверка наличия гибридогенных таксонов. Комплексный анализ азиатской группы белоцветковых Весенников указал на большее количество существующих видов, чем предполагалось ранее. В пределах азиатской группы выделяются 2 крупных клады с 8 подкладами. Но для более детального изучения требуется завершение нескольких блоков работ и включение всех сортов в анализ. В результате проведены ревизии таксономического разнообразия семейства Ranunculaceae для ряда труднодоступных регионов Азии. Результаты работы опубликованы в виде 3 научных статей в журналах PhytoKeys (Q2, IF – 1.635) и Phytotaxa (Q3, IF – 1.171). В последние десятилетия накоплен огромный массив филогенетической информации, реконструированы основные ветви в группе Лютикоцветных, такой прогресс неоценим. Несмотря на это, многие части древа до сих пор не проработаны. Это связано с отсутствием полного набора видов, наличием процессов гибридизации, сетчатой эволюции и адаптивной радиации. Неразрешенные вопросы возникают в таксонах, которые претерпели взрывообразную адаптивную радиацию, связанную с быстрым видообразованием за короткие промежутки времени. Разрешение сложных вопросов фундаментальной биологии вполне возможно при использовании геномных методов секвенирования следующего поколения (NGS). Результаты анализа полных хлоропластных геномов Thalictrum методом секвенирования нового поколения предоставили обширную информацию для будущей видовой идентификации, филогенетических, филогеографических и популяционных исследований рода. Полученные филогенетические деревья, основанные на полных последовательностях хлоропластных геномов, на 116 межгенных спейсерных участках и на последовательностях 114 генов, показали, что внутри Thalictrum выделяются две основные клады. Ни одна из секций, традиционно относимых к этому роду, не является монофилетической. Филогенетические деревья показывают, что 116 межгенных спейсерных участков дают более сильную поддержку, чем последовательности 114 генов. Некодирующие участки (интроны и спейсеры) являются более изменчивыми молекулярными маркерами. Сравнение 11 пластомов выявило не только большое сходство в общей структуре генома, порядке и наборе генов, но также и некоторые структурные вариации, вызванные расширением или укорочением инвертированных повторов за счёт соседних однокопийных областей. Анализ дивергенции последовательностей ДНК в пластомах одиннадцати видов Thalictrum показал, что участки infA–rps8, ccsA–ndhD, trnSUGA–psbZ, trnHGUG–psbA, rpl16–rps3, ndhG–ndhI, ndhD–psaC и ndhJ–ndhK относятся к числу быстро эволюционирующих локусов и перспективных молекулярных маркеров и эти высоко изменчивые локусы должны использоваться в филогенетических исследованиях. Среди 79 пластомных кодирующих последовательностей (CDS), 15 генов были идентифицированы как быстро эволюционирующие, которые подвержены положительному отбору и показывают разные предпочтения в частоте использования кодонов. Результаты работы опубликованы в журнале Frontiers in Plant Science (Q1, IF – 5.75). Цитогенетический анализ для ряда представителей сем. Ranunculaceae проводился по следующим направлениям: сравнительный анализ хромосомных наборов (кариотипов), локализация последовательностей 45S и 5S рибосомальной ДНК (рДНК) на хромосомах при помощи флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) с олигонуклеотидными ДНК-зондами, определение содержания ДНК в ядре (размер генома, C-value) при помощи проточной цитометрии. Исследованы образцы девяти видов р. Eranthis из разных частей ареалов. Показано, что для них характерен выраженный межвидовой полиморфизм по основным кариометрическим параметрам и по локализации консервативных молекулярно-цитогенетических маркеров – 45S и 5S рДНК. На основании размеров, морфологии хромосом, числа и размеров блоков рДНК можно четко идентифицировать пары хромосом у большинства диплоидных видов. Выявлена положительная корреляция между числом бэндов 5S рДНК и размером генома. Для некоторых видов установлено наличие внутривидового полиморфизма по некоторым параметрам кариотипа, природа которой требует дальнейшего детального исследования. Предположено, что в основе эволюции кариотипов Eranthis ключевую роль играли хромосомные перестройки, полиплоидия и изменение числа повторяющихся последовательностей, в том числе рибосомальных генов. Сравнительное исследование кариотипов проведено также для Halerpestes sarmentosa и H. salsuginosa, произрастающих в России. Показаны различия данных видов по кариоморфологическим параметрам. По результатам опубликована статья в журнале PhytoKeys (Q2, IF – 1.635). Впервые исследован метаболомный профиль водно-этанольных экстрактов из листьев Eranthis longistipitata. Анализ химических соединений проведен методом жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией высокого разрешения на современном высокоточном оборудовании. Получены данные по составу общего метаболитного пула листьев Eranthis longistipitata (более 160 соединений, из которых 72 определены до класса и 58 до индивидуального соединения), отмечено наличие фурохромонов и кумаринов, уточнены данные по составу флавоноидной составляющей профиля. Отработанная методика идентификации веществ в листьях Eranthis longistipitata позволит провести дальнейшее фитохимическое и хемотаксономическое изучение видов растений рода Eranthis. Изучен также комплекс флавоноидов у некоторых представителей рода Eranthis. Однако наибольший интерес вызывают хромоны, обнаруженные у растений этого рода, а также другая группа производных бензо-α-пирона ‒ кумарины. Ограниченное распространение хромонов и кумаринов и их фармакологическая активность вызывают интерес. Например, кумарины, обнаруженные у E. longistipitata, проявляют антиоксидантную, противоопухолевую, антиапоптотическую активность. Производные хромона оказывают противовоспалительное, противовирусное, противоопухолевое и спазмолитическое действие, и используются как антиоксиданты. Кроме того, благодаря их фотохимическим свойствам, они могут применяться как флуоресцентные метки в биохимических экспериментах и клинической медицине. Исследование видов растений с содержанием, ограниченно распространённых в растительном мире, хромонов и кумаринов, даст возможность получить новые источники полезных фармакологически активных веществ. Полученные результаты также могут внести вклад в изучение таксономии семейства Лютиковых, поскольку по фитохимическим особенностям Eranthis более близок к роду Actae, у которых также в процессе жизнедеятельности синтезируются хромоны. Результаты работы опубликованы в виде 2 научных статей в журналах International Journal of Molecular Sciences (Q1, IF – 5.92) и Plants-Basel (Q1, IF – 3.94).