Новая статья в высокорейтинговом журнале вышла у коллектива научно-исследовательской лаборатории «Гербарий» ТГУ и ученых из Ягеллонского университета (Польша, г. Краков) и Алтайского государственного университета (г. Барнаул). В журнале BMC Plant Biology (импакт-фактор за 5 лет – 4.960) издательства Springer Nature вышла статья «Доказательство обширной гибридизации и прошлых событий интрогрессии у ковылей с использованием широкогеномного генотипирования SNP». Авторы статьи – Евгений Баяхметов, Дарья Рыжакова, Полина Гудкова и Марчин Нобис.
Правильная идентификация ковыля в природе часто ограничена в силу фенотипической изменчивости и морфологического сходства между видами. Среди вероятных факторов, влияющих на эту проблему, можно отметить гибридизацию и интрогрессию. На сегодняшний день только ограниченный набор таксонов был исследован с использованием интегративной таксономии, сочетающей морфологические и молекулярные данные. В статье публикуется первое крупномасштабное исследование пяти видов ковыля в нескольких гибридных зонах России и Центральной Азии. В полевых условиях ученые собрали более 300 экземпляров и классифицировали их на основе современных описаний таксонов. Затем для определения границ видов и оценки уровней гибридизации и интрогрессии были проведены генотипирование с помощью широкогеномных маркеров высокой плотности и измерение наиболее важных морфометрических показателей. Кроме того, ученые протестировали виды, чтобы узнать время, когда происходила интрогрессия и когда вновь образовавшиеся виды разошлись между собой.
Полина Гудкова, старший научный сотрудник НИЛ «Гербарий»:
– Эта статья – результат продолжительных исследований. Более 10 лет мы вели кропотливую работу в поле с последующим анализом материала, что позволило нам построить грамотную научную гипотезу. Чтобы подтвердить ее или опровергнуть с использованием современных молекулярных методов, мы провели новые экспедиции на большой территории – от Забайкалья до Таджикистана, собрали качественный материал в нужном количестве. Такой подход позволил нам получить интересные результаты.
Евгений Баяхметов, аспирант Ягеллонского университета и сотрудник НИЛ «Гербарий»:
– В этом исследовании мы впервые объединили морфологические и молекулярные данные в один анализ для выявления сложной структуры гибридизации между несколькими близкородственными видами ковылей. Такой подход позволяет выявить набор фенотипических признаков, вносящих значительный вклад в различия между чистыми видами и их гибридами. Кроме того, на основе наших предыдущих расчетов, нам удалось вычислить время существования последнего общего предка изучаемых таксонов, а также рассчитать время появления отдельных популяций внутри видов.
Результаты анализа показали, что 250 экземпляров представляют пять хорошо обособленных видов ковылей: S. baicalensis, S. capillata, S. glareosa, S. grandis и S. krylovii. Остальные 52 особи представляют собой доказательства обширной гибридизации между S. baicalensis, S. capillata и S. krylovii. По мнению ученых, диверсификация внутри видов S. capillata, S. baicalensis, S. krylovii и S. grandis началась в период 130–96 тысяч лет назад. Кроме того, оценка генетической структуры популяции выявила признаки современного потока генов между популяциями разных видов из секции Leostipa, несмотря на значительные географические расстояния между некоторыми из них.
Результаты этого исследования подтверждают гипотезу о том, что гибридизация является важным механизмом эволюции ковылей. Ранее на основе только морфологических признаков было крайне трудно установить границы между видами и выявить гибридные особи. Благодаря подобранному набору методов ученым удалось установить морфологические границы видов, т.е. четко описать фенотип каждого вида, и найти признаки, позволяющие идентифицировать гибриды. Таким образом, интегративную таксономию можно считать единственным надежным способом правильно решить филогенетическую проблему в роде Stipa. Авторы статьи полагают, что ковыли могут быть подходящим модельным родом для изучения явлений гибридизации и интрогрессии в природе.
Исследование проведено при поддержке Российского научного фонда (грант № 19-74-10067).
