КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 22-24-00024

НазваниеГигартиновые водоросли морей российского Дальнего Востока: разнообразие, таксономия, филогения.

РуководительСкрипцова Анна Владимировна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского" Дальневосточного отделения Российской академии наук, Приморский край

Период выполнения при поддержке РНФ 2022 г. - 2023 г. 

Конкурс№64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-102 - Ботаника

Ключевые словаGigartinales, молекулярная систематика, видовой состав, дальневосточные моря России, морфология

Код ГРНТИ34.29.15


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проект направлен на ревизию одного из наиболее объемных порядков красных водорослей - Gigartinales и решение проблем таксономии гигартиновых водорослей дальневосточных морей России, что является принципиально новым направлением исследований для творческого коллектива и первым обязательным шагом для разрешения вопросов филогении видов, родов и семейств порядка. Порядок Gigartinales – второй по величине среди красных водорослей в дальневосточной флоре и третий в мире. Это один из самых изучаемых порядков Rhodophyta, однако, несмотря на значительный прогресс в систематике гигартиновых водорослей, полное разрешение филогенетических связей между семействами в пор. Gigartinales к настоящему времени не достигнуто; остаются невыясненными таксономическое положение и самостоятельность целого ряда видов гигартиновых водорослей с тихоокеанского побережья России, многие из которых являются эндемиками региона. Актуальность проекта обусловлена не только необходимостью накопления фундаментальных научных знаний о биоразнообразии и филогении отдельных групп живых организмов, но и необходимостью получения данных о таксономическом составе организмов, их обилии и распределении в отдельных акваториях. Эти сведения являются основой экологического мониторинга, который становится все более актуальным в связи с интенсификацией освоения Мирового океана, последствиями возрастающего загрязнения и глобальными климатическими изменениями. Одной из главных задач мониторинговых программ является инвентаризация флоры, провести которую невозможно без наличия литературы с четкими видовыми диагнозами. К сожалению, определение многих видов гигартиновых водорослей является сложной, а порой и невозможной задачей, даже для специалистов из-за высокой вариабельности и перекрываемости диагностических признаков. Целью проекта является ревизия гигартиновых водорослей морей российского Дальнего Востока, уточнение филогении порядка. Будут решаться следующие задачи: оценка диапазона вариабельности диагностических морфологических признаков; уточнение объема порядка Gigartinales в морях российского Дальнего Востока; уточнение таксономической принадлежности (принадлежности к родам и семействам) ряда видов; уточнение систематики и филогении порядка Gigartinales; уточнение диагнозов проанализированных таксонов дальневосточных морей по морфологическим признакам. Для решения таксономических проблем будет использован комплексный подход, включающий методы феносистематики (анализ морфологических и анатомических признаков) и геносистематики (анализ последовательностей маркерных участков ДНК выбранных видов). Интегративный подход позволит сформировать целостное представление и выстроить логическую систему изучаемых таксонов, определить их связи и время дивергенции. Кроме того, использование молекулярных методов позволяет выявить криптическое биоразнообразие, особенно в группах, характеризующихся малым количеством неперекрывающихся диагностических морфологических признаков. В результате реализации проекта будут получены новые данные о морфологии и анатомии анализируемых видов, восполняющие пробелы в существующих диагнозах, уточнен таксономический статус известных видов и принадлежность к порядку ряда родов (например Neoabbottiella), уточнена родовая принадлежность ряда видов и самостоятельность семейства Crossocarpaceae, описаны новые виды, существенно дополнен пул имеющихся последовательностей маркерных участков ДНК, что расширит фундаментальную базу для дальнейших исследований в области систематики и филогении водорослей. Полученные данные внесут вклад в уточнение представлений о системе и филогении гигартиновых водорослей. Научная новизна предложенных исследований состоит в уточнении таксономического статуса эндемичных гигартиновых водорослей морей российского Дальнего Востока и филогенетических связей в порядке Gigartinales. Полученные данные будут являться вкладом в развитие как фундаментальной, так и прикладной ботаники.

Ожидаемые результаты
Реализация проекта будет способствовать накоплению новых фундаментальных данных по таксономии и филогении красных водорослей. Использование современных методов молекулярной биологии, морфологии, биохимии и микробиологии обеспечит получение научных результатов мирового уровня. На основании тщательного анализа морфологии особей, собранных из разных мест обитания с Курильских островов, материкового побережья Oхотского моря, северной части Японского моря, и секвенирования rbcL и COI генов и участков EF2, ITS1-5.8S-ITS2 и LSU ядерной ДНК, будет установлено таксономическое положение ряда видов гигартиновых водорослей дальневосточных морей, которые в настоящее время являются сомнительными и требуют ревизии (например Mazzaella cornucopiae (с двумя подвидами), Chondrus yendoi, Gloiosiphonia spp.), видов с неясным положением в системе красных водорослей, которые с большой долей вероятности должны быть отнесены к пор. Gigartinales (Neoabbottiella spp.) или с сомнительной родовой принадлежностью (Mazzaella japonica, M. cornucopiae, ряд видов сем. Kallymeniaceae и Crossocarpaceae). Будет уточнена самостоятельность сем. Crossocarpaceae, обосновано положение сем. Kallymeniaceae в порядке Gigartinales; уточнена систематика и филогения порядка в целом. На основании морфолого-анатомического анализа особей из разных мест обитания будут даны детальные диагнозы исследованных видов. Результаты предлагаемых исследований станут основой для развития геносистематики морских макроводорослей на Дальнем Востоке России и их штрих-кодирования, что является новым направлением альгологических исследований в регионе.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Порядок Gigartinales в современной трактовке объединяет около 1000 видов из 36 семейств. Этот порядок, благодаря высокому морфологическому разнообразию, коммерческой ценности, широкому распространению его представителей в мире и их сообщество образующей роли, находится под пристальным вниманием физиологов растений, флористов и систематиков. Анализ обширной фикологической литературы выявил ряд проблем, нерешенных для гигартиновых водорослей дальневосточных морей России, в первую очередь это неопределенная принадлежность ряда родов к семействам, сомнительная самостоятельность сем. Crossocarpaceae, неясное положение и объем некоторых его родов, сомнительные сведения о распространении некоторых видов, связанные с недостаточно подробными описаниями этих видов в отечественной литературе, которые не позволяют точно идентифицировать водоросли. В 2022 г. наши исследования были сосредоточены на: 1) выяснении принадлежности к порядку и семейству рода Neoabbottiella, изначально помещенного в сем. Dumontiaceae (в настоящее время относящегося к пор. Gigartinales), а впоследствии переведенного в сем. Cryptonemiaceae, большинство представителей которого (в том числе Neoabbottiella) в настоящее время отнесены к пор. Halymeniales; 2) поиске ответа на вопрос, является ли сем. Crossocarpaceae самостоятельным?; 3) определении, какой вид рода Gloiosiphonia распространен у российских берегов Тихого океана; 4) определении объема рода Mazzaella, выявлении морфологической вариабельности и уточнении ареалов его видов. В ходе исследования было выявлено, что род Neoabbottiella не является монофилетичным. Данные молекулярно-генетического анализа (по маркерным фрагментам ядерного, митохондриального и пластидного генов: 28S DNA,COI, rbcL) и сравнительное изучение вегетативной и репродуктивной анатомии показали, что N. valentinae является представителем рода Schizymenia. Предложена новая номенклатурная комбинация Schizymenia valentinae O.S. Belous, Skriptsova, Shibneva. На основе морфологических и молекулярных данных выявлено, что Neoabbottiella decipiens является младшим синонимом Neoabbottiella araneosa. Показано, что отнесение Neoabbottiella к пор. Halymeniales ошибочно, также эта водоросль не может быть помещена в пор. Gigartinales. Генетически Neoabbottiella наиболее близка к представителям рода Scmitzia (сем. Calosiphoniaceae) и порядку Acrosymphytales. Впервые получены данные о нуклеотидных последовательностях трех фрагментов ДНК (28S rDNA, rbcL, COI) для единственного представителя типового рода сем. Crossocarpaceae – Crossocarpus lamuticus, для Kallymeniopsis verrucosa и Beringia castanea. На основании данных молекулярно-филогенетического анализа полностью редуцировано сем. Crossocarpaceae, все его виды отнесены к сем. Kallymeniaceaea. Показано, что роды Crossocarpus и Beringia являются самостоятельными и монотипическими, на основании особенностей строения женской репродуктивной системы восстановлен род Kallymeniopsis, ранее сведенный в синонимы рода Erythrophyllum. Изучены ранние стадии развития гаметофитов единственного вида рода Gloiosiphonia, распространенного в дальневосточных морях России. Эти водоросли в разное время относили к видам Gloiosiphonia capillaris и G. californica. Такие особенности, как отсутствие перистых адвентивных ветвей у проростков и ранее развитие коры, позволяют отнести водоросли к виду G. californica. Публикации: Belous O.S., Shibneva S., Skriptsova A.V., Semenchenko A.A. The genus Schizymenia (Nemastomatales, Rhodophyta) on the Russian coast of the northwest Pacific and description of S. tamarae sp. nov. // Phycologia. 2022. Vol. 61. No 6. P. 641-652. DOI: 10.1080/00318884.2022.2126244

 

Публикации

1. Белоус О.С., Шибнева С., Скрипцова А.В., Семенченко А.А. The genus Schizymenia (Nemastomatales, Rhodophyta) on the Russian coast of the northwest Pacific and description of S. tamarae sp. nov Phycologia, Vol. 61. No 6. P. 641-652 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1080/00318884.2022.2126244


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В 2023 г. проведена ревизия рода Callophyllis в дальневосточных морях России, получены данные о нуклеотидных последовательностях пяти видов, проанализирована морфология и анатомия женской репродуктивной системы трех видов. Проведен молекулярно-генетический анализ рода Neoabbottiella, на основании филогенетического анализа определено положение рода в подклассе Rhodymeniophycidae. Детально проанализировано строение женской репродуктивной системы и ее развитие после оплодотворения. Получены данные о нуклеотидных последовательностях COI и rbcL российских представителей Gloiosiphonia и двух подвидов Gloiopeltis furcata. Изучены особенности морфологии ранних стадий развития гаметофита Gloiosiphonia. На основании полученных данных: 1) Пересмотрено таксономическое положение рода Neoabbottiella. На основании молекулярно-генетического анализа и изучения пост-фертилизационного развития женской репродуктивной системы показано, что отнесение рода к порядку Halymeniales некорректно. Особенности организации карпогонной системы, слияния соединительных нитей с ауксиллярной клеткой, формирования гонимобласта, наличие слизистого чехла вокруг всех репродуктивных структур сближает Neoabbottiella с родом Schmitzia (сем. Calosiphioniaceae insertae sedis). В отсутствии данных о нуклеотидных последовательностях Callosiphonia – типового рода семейства, отнесение рода Neoabbottiella к Callosiphiniaceae было бы спекулятивным и преждевременным. Поэтому было предложено вывести Neoabbottiella из порядка Halymeniales и оставить род incertae sedis в подклассе Rhodymeniophycidae. Показано, что род Neoabbottiella монотипический; N. decipiens является младшим синонимом типового вида рода – N. araneosa. 2) Уточнена видовая принадлежность представителей Gloiosiphonia в дальневосточном регионе. Сделан вывод, что, у берегов России обитает G. capillaris. Показано, что такие признаки, как наличие или отсутствие коры у проростков и листопадных детерминантных ветвей, положенные в основу разграничения G. capillaris и G.californica (DeCew et al., 1981) могут варьировать внутри вида. Этот факт ставит под сомнение применимость этих признаков для разграничения видов и самостоятельность G. сaliforniсa. Для решения этого о самостоятельности G. californica необходимо получить молекулярно-генетические данные для голотипа или топотипов вида. 3) Подтверждено, что, несмотря на значительные морфологические различия, географические расы или подвиды G. furcata subsp. furcata и G. furcata subsp. ventricosa фактически не различаются на видовом уровне, являясь внутривидовыми таксонами. 4) Описаны два новых вида рода Callophyllis с тихоокеанского побережья России: Callophyllis perestenkoae и Callophyllis selivanovae. Генетически C. selivanovae наиболее близок к представителям рода с северо-восточной Пацифики, морфологически – к C. beringensis с острова Святого Павла (Берингово море). Callophyllis perestenkoae выделен из ранее известного вида Callophyllis flabellata, тихоокеанские представители которого морфологически отличаются от растений их типового местообитания – Атлантики. Учитывая ограниченное распространение всех видов рода, мы полагаем, что тихоокеанские и атлантические популяции Callophyllis flabellata должны принадлежать к разным видам. Для тихоокеанской популяции предложен видовой эпитет Callophyllis perestenkoae. Впервые дано описание прокарпа и тетраспорангиев C. radula. Показано, что все известные виды каллофиллиса с российского побережья относятся к монокарпогонной группе. 5) По результатам работ в 2023 г. опубликованы две статьи: Skriptsova A.V., Belous O.S., Shibneva S.Yu., Semenchenko A.A. Molecular study of the rare genus Neoabbottiella (Rhodophyta) reveals its assignment to the Halymeniaceae is incorrect // Phycological Research. 2023. DOI: 10.1111/pre.12534 Skriptsova A.V., Shibneva S.Yu., Semenchenko A.A. Evidence for the reinstatement of Kallymeniopsis and the merger of the family Crossocarpaceae within the family Kallymeniaceae (Rhodophyta) // Botanica Marina. 2023. Vol. 66. P. 53-66.

 

Публикации

1. Скрипцова А.В., Белоус О.С., Шибнева С.Ю., Семенченко А.А. Molecular study of the rare genus Neoabbottiella (Rhodophyta) reveals its assignment to the Halymeniaceae is incorrect Phycological Research, - (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1111/pre.12534

2. Скрипцова А.В., Шибнева С.Ю., Семенченко А.А. Evidence for the reinstatement of Kallymeniopsis and the merger of the family Crossocarpaceae within the family Kallymeniaceae (Rhodophyta) Botanica Marina, 2023. Vol. 66. No. 1. P. 53-66 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1515/bot-2022-0032


Возможность практического использования результатов
нет