Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1) В 2024 году был проведен дополнительный анализ массива данных по изменчивости маркеров хпДНК у пяти видов багульников. Во-первых, была проведена оценка времени дивергенции выявленных генетических линий посредством байесовской модели Юла (Yule model), реализованной в программе BEAST; был проведен анализ реконструкции предковых территорий S-DIVA, реализованный в RASP, для которого были заданы четыре географических региона для исследованных видов: (A) Северная Америка; (B) северо-восток Азии до Верхоянского хребта; (C) северо-запад Евразии от Верхоянского хребта; и (D) юг Дальнего Востока России. Эти группы были определены в соответствии с географическим критерием и, исходя из наших данных распределения изменчивости хпДНК маркеров. По результатам анализа оценка времени расхождения линий гаплотипов показала, что подсекция Ledum разделилась с ближайшей внешней группой - R. dauricum L. подрода Rhododendron в Олигоцене около 29,79 млн лет назад (HPD 95% 39-18 Mya), что согласуется с ранее полученными оценками в 27 млн л.н. (Xia et al., 2022). Наиболее дивергентный гаплотип h32, выявленный в популяции R. groenlandicum из южной Аляски (о-в Дуглас) сгруппировался с другим американским видом R. columbianum (последовательности четырех из пяти маркеров для этого вида взяты из Genbank), сформировав отдельную, базальную по отношению к остальным кладу, время дивергенции которой составило 11.2 млн.л.н. (HPD 95% 23-8 Mya). Расхождение между двумя основными кладами внутри Ledum было оценено в 7,65 млн. лет назад (HPD 95% 15-5 Mya), внутри каждой из клад разделение началось на границе позднего Миоцена — раннего Плиоцена, 5,97–4,18 млн. лет назад, а быстрая радиация происходила в Плейстоцене около 2,63 млн. лет назад. Одну из этих двух клад составили преимущественно гаплотипы, распространенные среди образцов R. hypoleucum c территории юга Дальнего Востока (с низкой частотой присутствовали образцы других видов), во второй кладе объединились гаплотипы всех пяти видов, четырех азиатских - R. hypoleucum, R.diversipilosum (=R.tolmachevii), R. tomentosum, R. subarcticum и американского R. groenlandicum. Результаты анализа S-DIVA по данным хпДНК маркеров показывают, что предковый ареал багульников мог включать с равной вероятностью, как Северную Америку, так и Евразию. 2)Анализ фрагмента первого интрона гена RPB2 был проведен на 90 образцах пяти видов багульников. Полиморфизм между образцами заключался в наличии однонуклеотидных замен, инсерции и делеции отсутствовали. Как и в случае ITS1 маркера (анализ которого проведен в 2023 году), все исследованные образцы пяти видов багульников образуют обособленную от остальных рододендронов, представляющих основные подрода и секции, кладу, т. е. монофилетичны (поддержка 0.89). Датировки в программе BEAST указывают на время отхождения ветви багульников от остальных рододендронов около 30 млн. л. н., диверсификация внутри клады начинается после 27 млн. л. н.. Количество выявленных генотипов по маркеру RPB2 варьировало между видами. Так, у R. groenlandicum было обнаружено семь генотипов, все они видоспецифичны и уникальны для каждого из четырех локалитетов (два локалитета в штате Висконсин – Тейлор, Чиппева; два - в штате Аляска – Фэрбанкс, о-в Дугласа). Генотип, характерный для образцов из южной Аляски (о-в Дуглас), отличается от других на девять замен (аналогичная картина больших отличий именно этой выборки мы наблюдали и по маркерам хпДНК). Число генотипов у R. subarcticum составило одиннадцать, все также оказались уникальными для вида. Шесть генотипов были общими для трех видов – R. diversipilosum, R. hypoleucum, R. tomentosum. По значению Fst наиболее дифференцированными видами оказались виды R. subarcticum и R. groenlandicum. 3)Мультилокусный анализ ядерной ДНК (EST маркеры) В результате предварительного тестирования было отобрано 9 локусов, проявивших полиморфизм и хорошее качество сиквенсов у исследуемого объекта. Всего было отсеквенировано 150 образцов по каждому из 9 локусов (итого 1350 прогонов), исключены образцы, в которых выпали некоторых фрагменты. Итоговая матрица составила 132 образца, из них R. tomentosum – 53 образца; R. groenlandicum – 12; R. subarcticum – 32; R. hypoleucum – 19; R. diversipilosum – 16 образцов. Анализ популяционно-генетической структуры по выбранным 9 локусам с использованием алгоритма Байеса в программе STRUCTURE выявил 4 кластера (максимальный показатель дельта K, метод Evanno et al., 2005). Только образцы R. groenlandicum образовали хорошо обособленный кластер. Образцы четырех других видов с разной вероятностью были отнесены к одному из трех оставшихся кластеров. Кластер 1 ограничен только территорией Северной Америки; кластеры 2 и 3 преобладают в выборках Северо-Востока Азии, Сибири, Урала и северо-запада России. В то время как на юге Дальнего Востока кластер 3 практически отсутствует, а преобладает кластер 4 и в меньшей степени 2. Таким образом, структура изменчивости 9 ядерных локусов, так же как и маркера RPB2 и хпДНК маркеров, за исключением багульника гренландского в большей степени носит географически выраженный характер, а не соответствует видам, описываемым на азиатской части распространения. Филогенетическое древо, построенное в программе BEAST на основании изменчивости ядерных маркеров EST, по топологии не в полной мере соответствует морфологически выделяемым пяти видам багульников. С высокой поддержкой выделяется клада образцов R. groenlandicum. Причем, если по пяти маркерам хпДНК, сильно дивергировавшей была только ветвь с образцами с острова Дуглас в южной Аляске, то по 9 локусам ядерных маркеров в монофилетическую группу выделились все образцы R. groenlandicum из трех локалитетов (Аляска и две выборки из штата Висконсин). Два образца R. subarcticum (c характерной морфологией) с Аляски имели генетические варианты, относящиеся к группе азиатских генотипов. Время дивергенции североамериканской ветви было оценено около 15.8 млн. л.н., что сопоставимо с датировкой отделения гаплотипа h32, зафиксированного в популяции с о. Дуглас по маркерам хпДНК (11.2 млн. лет назад). По мутациям во всех 9 локусах все образцы R. groenlandicum имели небольшие отличия между разными выборками внутри вида и сильные отличия от образцов азиатских видов. Биогеографический анализ реконструкции вероятности предковых ареалов в программе RASP четко определил предковых ареал до разделения американских и азиатских образцов как Северную Америку.