Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В результате выполненных за отчетный период работ были получены репрезентативные гербарные, живые материалы, образцы для выделения ДНК, проведены мероприятия по секвенированию ДНК, лабораторные работы по цитогенетическому и фитохимическому анализу имеющихся образцов. Изучено происхождение и эволюционная динамика арктической флоры на примере 32 клад покрытосеменных растений, включающих 3626 видов. Показано, что распространение видов в Арктику и диверсификация in situ в пределах Арктики во времени имеют схожие тенденции, распространение началось 10-9 млн лет назад, резко увеличилось около 2,6 млн лет назад и достигло пика 1,0–0,7 млн лет назад. Кроме того, обнаружено существование долговременного коридора миграции между Арктикой и западной частью Северной Америки. Результаты исследования показывают, что начало распространения и диверсификация арктической флоры могли быть вызваны прогрессивными изменениями ландшафта и климата, а также колебанием уровня моря с начала позднего миоцена. Полученные результаты имеют большое значение в вопросе охраны окружающей среды, учитывая быстро меняющиеся климатические условия в Арктике. Получена полная филогения Thalictroideae, включающая 217 таксонов (~66 % видов) из десяти известных родов. В рамках филогенетической структуры было оценено время дивергенции, ареалы предков и скорость диверсификации. Монофилетическая группа Thalictroideae содержит три основных клады. Все роды, включающие более одного вида, имеют монофилетическое происхождение, за исключением Isopyrum, который принадлежит роду Enemion. Самый ближайший общий предок Thalictroideae произошел из Восточной Азии в конце эоцена (~36 млн лет назад). Предполагается, что, начиная с миоцена и далее, ≥46 событий расселения ответственны за распространение этого подсемейства. Восточноазиатские линии Thalictroideae стремительно увеличились ~10 млн лет назад. Биогеографические модели для Thalictroideae подтверждают гипотезу «из Восточной Азии и в Восточную Азию», т.е. Восточная Азия является одновременно источником и приемником биоразнообразия Северного полушария. Разработана классификация трибы Papaveraceae (семейства Papaveraceae) на основе молекулярных и морфологических данных. В исследовании использовалась выборка, охватывающая 48 признанных в настоящее время родов Papaveraceae. Результаты анализа показывают, что Pteridophylloideae является сестроинской для клады, содержащей Hypecooideae и Fumarioideae, а эти три линии, в свою очередь, являются сестринскими для Papaveroideae. В группе Papaveroideae обнаружено три основных клады, а Platystemoneae вложен в традиционную группу Papavereae. Обе топологии, ограничивающие Corydaleae или Papavereae как монофилетические, в значительной степени отвергаются. На основе морфологических и молекулярных данных представлена новая классификация трибы Papaveraceae, в которой выделено 4 подсемейства, 14 триб (включая 7 вновь описанных триб) и 43 рода. Изучена эволюция и биогеография Cissampelideae (Menispermaceae). Выяснено, что Cissampelideae начали диверсифицироваться в Азии в позднем меловом периоде и затем распространились в Южной Америке на границе мела и палеогена. Два события расселения из Азии в Африку произошли соответственно в раннем эоцене и позднем эоцене-позднем олигоцене. Данное исследование позволяет разработать рекомендации и практические методы для уменьшения влияния гомопластичных морфологических признаков на размещение окаменелостей и байесовскую датировку, а также позволяет понять, как в прошлом происходил обмен тропической флорой между разными континентами. Проведено исследование семейства Nitrariaceae (Sapindales, Angiosperms) и выявлена взаимосвязь эволюции и филогеографии с засушливыми регионами северного полушария. Для работы были отобраны все 16 ныне существующих видов Nitrariaceae и 59 видов из восьми других семейств Sapindales, реконструированы предковый ареал и климатическая ниша Nitrariaceae, а также оценены темпы диверсификации. На основе полученых данных и их анализа выяснено, что североатлантический сухопутный мост и глобальное похолодание климата в позднем эоцене могли привести к формированию современного дизъюнктивного распространения Nitrariaceae между засушливой Центральной Азией и западной частью Северной Америки. Nitrariaceae возникли в позднем меловом периоде и продемонстрировали длительный консерватизм климатических ниш, но в позднем миоцене в Евразии подверглись быстрой диверсификации в ответ на орогенетические и климатические изменения. Данные выводы позволяют предположить, что засушливые районы Евразии служат одновременно эволюционной колыбелью и музеем разнообразия Nitrariaceae и, вероятно, других адаптированных к засушливым условиям линий. Изучена эволюция и анализ пластомов родов Ceratocephala и Myosurus (Ranunculaceae). Были секвенированы полные пластомы четырех видов ксерофитных Ceratocephala и гидрофитных Myosurus, а также Ficaria verna. С помощью интеграции филогеномного, сравнительного геномного анализа и анализа давления отбора мы изучили эволюционные паттерны пластомов у Ranunculeae и их взаимосвязь с адаптацией к сухим и водным средам. Полученные результаты и их всесторонний анализ показали, что изменения структуры пластома, а также положительный отбор двух пластидных генов могут быть связаны с освоением новых сред общим предком Ceratocephala и Myosurus. Более того, повышенная засушливость и частые колебания уровня моря, а также глобальное похолодание могли способствовать увеличению скорости изменений некоторых генов около 3,3 млн лет назад, связанных с адаптацией к сухой и водной среде обитания, соответственно. Эти результаты позволяют предположить, что изменение условий окружающей среды могло повлиять на структурные вариации пластома и закрепить новые мутации, возникающие в некоторых пластидных генах в результате адаптации к конкретным условиям обитания. Получены видоспецифичные метаболические паттерны 4 видов растений рода Clematis, 3 видов рода Thalictrum, 2 видов рода Anemone, 2 видов рода Trollius, 2 видов рода Asteropirum, 1 вида родов Caltha, Ranunculus, Oxygraphis, Dicranostigma, Aquilegia, Coptis, Aconitum и Corydalis, собранных в разных районах Цинхай-Тибетского нагорья, методом ненаправленного хромато-масс-спектрометрического метаболомного анализа, основанного на обращено-фазовой высокоэффективной квадруполь-времяпролетной хромато-масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением. Проведен поиск веществ в метанольных экстрактах из листьев растений по мировым базам данных (mzCloud, mzVault, ChemSpider). Будет проведен анализ химических признаков для выяснения корреляции между филогенетическим и химическим разнообразием растений Цинхай-Тибетского нагорья и Арктики. https://www.sbras.info/articles/prosto-o-slozhnom/istoricheskaya-genetika-rasteniy-izucheno-rasselenie-podsemeystva

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Получены гербарные, живые материалы, образцы для выделения ДНК, проведены мероприятия по секвенированию ДНК, лабораторные работы по цитогенетическому и фитохимическому анализу имеющихся образцов. Для изучения эволюционной связи и закономерностей диверсификации флор Арктики и Цинхай-Тибетского нагорья исследована дизъюнктная пара родов Oreomecon и Meconopsis. Показано, что клада Meconopsis–Oreomecon колонизировала Арктику, вторгшись со стороны ЦТН, в позднем эоцене, что указывает на самое раннее из известных на данный момент событий расселения между двумя регионами. Арктический род Oreomecon обособился от Цинхай-Тибетского Meconopsis около ~34 млн лет назад, что связано с дифференциацией климатических ниш и аридизацией внутренних районов Азии. Диверсификация двух родов протекала асинхронно в ответ на различные события похолодания климата в кайнозое. Полученные результаты углубляют понимание эволюционной связи и различий между флорами Арктики и ЦТН и имеют значение для природоохранной практики в условиях усиливающегося потепления в обоих регионах. Происхождение эндемичной флоры было обусловлено дифференциацией экологической ниши и высотных поясов, вызванной поднятием ЦТН и сопутствующими изменениями климата. Путем анализа 37 клад растений (1740 видов из 82 эндемичных родов) установлено, что флористический эндемизм возник к раннему эоцену. Уникальное биоразнообразие ЦТН представляет собой смесь автохтонных элементов и иммигрантов. Процессы, связанные с флористическим эндемизмом, отражают асинхронные и различные геоклиматические события, причем миоцен является наиболее критическим периодом. Полученные результаты позволяют понять, как прошлые геоклиматические события могли сформировать флористический эндемизм, а также имеют большое значение для природоохранной деятельности. Цинхай-Тибетское, Иранское и Монгольское нагорья формируют крупнейший в мире горный пояс, служащий ареалом для богатейшей умеренной альпийской экосистемы. Среди трёх нагорий Цинхай-Тибетское нагорье обладает наиболее древней эволюционной историей, самыми реликтовыми биотическими компонентами и наибольшим видовым разнообразием. Проанализированы геологические и филогенетические данные в сопоставлении с процессами формирования трёх нагорий. Полученные результаты показывают, что становление этих нагорий явилось ключевым фактором трансформации азиатских ландшафтов и биотических сообществ. Среди трёх нагорий, Цинхай-Тибетское характеризуется наиболее длительной эволюционной историей, содержит наиболее реликтовые биотические компоненты и отличается наивысшим уровнем биоразнообразия. Неогеновый период ознаменовался фазой интенсивной диверсификации на всех трёх нагорьях, что в конечном итоге привело к становлению современных биотических комплексов. Проведен филогеномный анализ неполной сортировки линий и гибридизации рано дивергировавших двудольных. Коалесцентный анализ подтверждает, что Trochodendrales и Buxales образуют кладу, сестринскую по отношению к истинным двудольным, тогда как конкатенированный анализ показал Trochodendrales и Buxales как последовательные сестринские группы по отношению к истинным двудольным. Филогенетическое несоответствие, вероятно, является результатом гибридизации. Хотя все филогенетические анализы выявили Eupteleaceae как наиболее рано дивергировавшую линию среди Ranunculales, а Sabiaceae как наиболее рано дивергировавшую линию среди Proteales, в обоих случаях были обнаружены признаки гибридизации. Полученные данные показывают, что гибридизация, произошедшая во время ранней диверсификации двудольных, вероятно, связана со значительными изменениями окружающей среды, что вносит вклад в наше понимание ранней эволюционной истории двудольных. Проведена филогеномная реконструкция рода Corydalis, которая закладывает основу для будущих сравнительных исследований и таксономических ревизий этого мегаразнообразного рода. Показано, что современное распространение Corydalis по Северному полушарию сформировалось в результате, по меньшей мере, 34 событий расселения, произошедших, начиная с позднего эоцена, причем леса, вероятно, служили ключевыми коридорами для расширения ареала этого рода. Полученные данные подтверждают гипотезу о том, что приобретение запасающего корня могло выступать в качестве ключевой инновации, способствовавшей адаптации Corydalis к альпийскому биому Цинхай-Тибетского нагорья. Полученные результаты подчеркивают значительную роль эволюции подземных органов в стимулировании видообразования растений и подтверждают тесную связь между повторяющимся возникновением ключевого признака и параллельными радиациями в кладах, занимающих сходные среды обитания. Получена хорошо разрешенная филогения рода Aquilegia. Показано, что вариации числа копий генов часто наблюдаются на границах IR/SC регионов и в sIR регионах у представителей этого рода, причем инверсии и sIR в LSC регионе несут филогенетический сигнал и приводят к значительным вариациям в генном составе и длине пластома. Выявленные новые гипервариабельные регионы могут быть использованы для филогенетического анализа и молекулярной идентификации видов рода Aquilegia. Данное исследование вносит вклад в новое понимание структурной эволюции пластома у покрытосеменных растений. На основе анализа девяти участков пластидных и ядерных ДНК впервые построена филогения рода Adonis, включающая все виды рода. Были выявлены закономерности эволюции морфологических признаков, датированы события дивергенции и реконструированы ареалы предковых таксонов. Комплексное исследование секции Ranunculastrum рода Ranunculus с применением молекулярных и морфологических методов показало тесные филогенетические связи таксонов Южной Европы, Северной Африки, Юго-Западной Азии, Центральной Азии с видами мз северо-западного Китая и Непала и позволило описать новый для науки вид Ranunculus boboevii. Глобальное становление альпийских флор началось синхронно в среднем миоцене (~14 млн лет назад). Исследование рода Anemone показывает, что переход видов в высокогорья совпал с глобальным похолоданием и горообразованием после Миоценового климатического оптимума. Альпийское разнообразие сформировалось как за счет миграций, так и местной адаптации низкогорных предков. Получены видоспецифичные метаболические паттерны Meconopsis, Beesia, Anemochlema, Caltha, Anemone, Actaea, Paraquilegia, Clematis, Ranunculus, Kingdonia, Circiaster и Oreomicon из Цинхай-Тибетского нагорья, методом ненаправленного хромато-масс-спектрометрического метаболомного анализа, основанного на обращено-фазовой высокоэффективной квадруполь-времяпролетной хромато-масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением. https://www.sbras.info/news/uchenye-vyyasnili-kak-razvivalas-flora-cinkhay-tibetskogo-nagorya