Проекты

Краткое описание

Рододендроны альпийского и субальпийского пояса — неотъемлемый элемент горной флоры Сибири. Они выполняют важные экологические функции, являясь закрепителями почв, пионерами в послепожарных сукцессиях, индикаторами изменения климата. Также рододендроны содержат фармакопейные вещества, благодаря которым используются в народной медицине: Rhododendron adamsii связан с культурой региона – используется в бурятской медицине, его высушенные листья основа тонизирующего напитка «Саган-Даля» или «сагаан дали» (пер. с бурятского "белое крыло"). Приуроченность к особым условиям произрастания, медленный рост, сбор местным населением – все это ставит под угрозу существование популяций вида, находящихся в легкодоступных для человека местах. Вид занесен в Красные книги во всех регионах произрастания (КК Амурской обл.2020, Р.Бурятии 2023, Забайкальского кр. , Иркутской обл. 2022 , Красноярского кр.2022 , Магаданской обл, Сахалинской обл.). Особенный антропогенный пресс оказывается в прибайкальских районах Респ. Бурятия, где заготовки осуществляются в коммерческих целях. Совместно с R. аdamsii часто произрастает близкий по морфологии, но не обладающий нужными свойствами вид – р. мелколистный (R. parvifolium). Эти виды сложно отличить в отсутствии цветов. В местах совместного произрастания виды образуют гибрид ×R. burjaticum, впервые описанный еще в 60-е гг ХХв, однако работ по его изучению до сих пор нет. Очевидно, что необходимо получение знаний о генетической изменчивости данных видов, разработка ген. маркеров для целей природоохранного мониторинга и для эффективной идентификации сырья. В ходе проекта будут обследованы семь локалитетов в Бурятии, где произрастают оба вида, и предположительно гибриды. Точки отобраны на основе доступности для человека и информации о том, что в них осуществляют заготовку сырья (Окинский и Тункинский районы) из них 3 точки выбраны на территории нацпарка «Тункинский» в качестве контрольного с низким антропогенным прессом. Генетический анализ: 1) для видовой идентификации каждого вида и гибридов разработаем маркеры (2-3 локуса) на основе матерински наследуемой у покрытосеменных растений хлоропластной ДНК и бипарентально наследуемой ядерной ДНК (тест мин. на 200 образцах). Результат: методика анализа идентификации для заинтересованных инстанций. 2)Для оценки запаса генетической изменчивости популяций будет проведен мультилокусный анализ микросателлитов яд. ДНК - не менее 8-10 локусов в выборках 24-34 особи из каждой популяции (ок. 250 особей). Эти маркеры чувствительны к событиям снижения численности вида, в том числе в результате хозяйственной деятельности человека, которая может препятствовать семенному возобновлению и снижению ген.разнообразия популяции, что влияет на ее устойчивость. Для сравнения уровня ген. разнообразия анализ будет проведен дополнительно в 6-8 выборках из популяций других регионов Сибири и ДВ из коллекции руководителя. Результат - БД и комментарий для организаций, разрабатывающих природоохранные меры.

Цель

1. Изучить генетическое состояние популяций рододендрона Адамса и близкого вида р.мелколистного в Прибайкальском регионе для разработки маркеров видовой идентификации сырья р. Адамса от второго вида и создания базы данных генетической информации для разработки мер природоохранного мониторинга.

Задачи

1. Собрать материал для генетического анализа (листья) в природных популциях, где совместно произрастают оба вида рододендронов в Окинском и Тункинском районах Республики Бурятия (окрестности пос. Самарта, оз.Ильчир, пос.Монды, Боксон, оз. Окинское, пос.Аршан).
2. Собрать гербарный эталонный материал в каждой популяции для видовой идентификации по морфологическим признакам и для депонирования в гербарий СИФИБР (акроним гербария IRK)
3. Провести экстракцию ДНК из собранных в Бурятии образцов, а также из коллекционных образцов из других частей ареала видов в Сибири и Дальнего Востока (Магаданская область, Сахалин, Хабаровский край, Восточный Саян), включая образцы гибридного таксона R.burjaticum. Всего не менее 250 образцов.
4. Разработать специфические маркеры: протестировать маркеры матерински наследуемой хлоропластной ДНК и бипарентально наследуемой ядерной ДНК, используемые для генетического штрихкодирования, разработать на их основе именно под целевые виды. Отобрать те, которые идентифицируют оба вида и гибрид.
5. Подобрать маркеры ядерных микросателлитов 8-10 локусов для р.Адамса и р.мелколистного с целью выявления уровня генетического разнообразия их популяций. Провести анализ в выборках из Бурятии и других частей ареала Сибири и ДВ, получить таблицы генотипов.
6. Вычислить параметры генетического разнообразия: идндексы инбридинга, гетерозиготности, аллельного разнообразия, генетической дифференциации внутри и между популяциями. Дать комментарий к генетическому статусу каждой изученной популяции в качестве рекомендации для природоохранных мер
7. Разработать простую и наиболее дешевую методику рутинного анализа генетической идентификации сырья Саган-Даля (р.Адамса) для предоставления по запросу заинтересованным инстанциям.

Обоснование социальной значимости

Рододендрон Адамса (Rhododendron adamsii) – вечнозеленый кустарник (до 60 см), распространенный в Сибири и на Дальнем Востоке РФ. Вид с медленным ростом и высокими требованиями к условиям произрастания, предпочитает карбонатные породы и северные склоны. В высокогорьях образует массовые заросли, выполняет противоэрозионную функцию, формирует характерные рододендроновые сообщества. Имея пищевое и лекарственное значение, подвергается массовому, часто коммерческому, сбору в местах легкой доступности в качестве сырья Саган–Даля в основном в Окинском и Тункинском районах Бурятии. Несмотря на то, что в Красной книге Респ.Бурятия (2023) имеет категорию 2 - находящийся в состоянии, близком к угрожаемому и требующий мер по охране (см.прикрепл. файл), до сих пор нет данных о генетическом статусе и оценке влияния антропогенного пресса на популяции, в которых ведется его заготовка. Данный вид – частый фигурант в новостях СМИ (см. прикрепл. файл). Упоминаются случаи браконьерства на территории ООПТ, обсуждается необходимость создания регламента по легальному обороту сырья. Заготовка сырья представляет собой сбор молодых побегов с листьями текущего года. При этом могут повреждаться побеги с заложенными семенными коробочками, что ведет к обеднению банка семян, а, следовательно, и угнетению семенного размножения, которое является основой поддержания генетического разнообразия. Популяции со сниженным ген. разнообразием менее устойчивы к изменениям среды (постепенным климатическим и катастрофическим (пожар, эпифитотии)). Важно оценить ген. изменчивость этих популяций, и сравнить ее с ген. изменчивостью в местах, с отсутствием антропогенного пресса. В местах ген. обеднения следует ввести временные запреты на заготовку сырья. В настоящее время вид внесен в Красные книги практически во всех регионах произрастания, на территории Бурятии охраняется в Байкальском, Баргузинской, Джергинском заповедниках (это труднодоступные места, влияние человека минимально), а также в Забайкальском и Тункинском национальных парках (в последнем часты случаи браконьерства, см. прикрепл.файл с новостями СМИ и письмо поддержки).
Р.мелколистный (R.parvifolium) –вечнозеленый кустарник, часто произрастающий совместно с р.Адамса. Обладает перспективными фитохимическими свойствами, однако не ценится как ресурс и не обладает лечебными свойствами, характерными для R. adamsii. Эти виды схожи морфологически, особенно в отсутствии цветов, так что его листья могут ошибочно собираться в качестве сырья. Вопрос идентификации этих видов важен как для подтверждения качества коммерческого сырья Саган–Даля, так и для выявления фактов незаконного сбора. По морфологии сырья (высушенные листья без остальных частей растения) отличить эти виды крайне сложно. Генетическая экспертиза с использованием маркеров, отличающих виды по мутациям в ядерной и хлоропластной ДНК, способна обеспечить достоверное определение видов. Для этого необходимо протестировать образцы обоих видов из различных участков ареала (Бурятию, а также другие регионы Сибири и ДВ), чтобы установить уникальные мутации и минимизировать погрешности.
Рододендрон бурятский (R.burjaticum) – предполагаемый гибрид между R. adamsii и R. parvifolium, впервые описан Л.И. Малышевым в 1960-х годах в высокогорьях Восточного Саяна. Образцы с промежуточной морфологией хранятся в гербариях МГУ и ЦСБС. Предполагалось, что условия высокогорий способствовали пересечению фенофаз двух видов, цветение которых на более низких высотах обычно разобщено на две недели. Новых исследований по этому виду не проводилось. Считалось, что такие гибриды могут быть обнаружены только в условиях высокогорий (которые труднодоступны для исследователей) и довольно редки. Однако климатические изменения последних 50 лет приводят к смещению фенофаз этих видов и на меньших высотах, о чем мы можем судить по базам данных iNaturalist и GBIF, где фиксируются наблюдения одновременного цветения обоих видов при совместном произрастании в местах, доступных для туристов. Такое явление может служить триггером гибридного видообразования и ген. анализ способен это выявить. Специфические маркеры двух геномов, имеющие наследование по материнской линии, т.е. через семена (хлоропластная ДНК) и бипарентальное наследование через семена и пыльцу (ядерная ДНК), можно определить генетический профиль эталонных образцов R.burjaticum, по которым сделал описание Малышев Л.И. Затем провести анализ образцов из смешанных популяций с целью выявления аналогичных гибридных профилей. Идентификация гибридного вида необходима для мониторинга биоразнообразия, изучения фундаментальных вопросов гибридизационных процессов при изменении факторов среды, изучении его фармакопейного потенциала. Знания о состоянии генофондов и разработанные методики по их изучению у трех видов рододендронов позволят обосновать меры по сохранению биоразнообразия, сохранению наиболее ценных видов на территории Бурятии, а также экстраполировать их применение на другие регионы произрастания.

География проекта

1. Республика Бурятия, Окинский район, окрестности п. Самарта, 52.0927817778, 101.1289375764 / 52.0928106859, 101.1292029884 и 52.0847201144, 101.1751795344 / 52.0848032403, 101.1752331465 2. Республика Бурятия, Окинский район, окрестности оз. Ильчир, 51.9927927664, 101.0109420712 / 51.9969451649, 101.0059200334 3. Республика Бурятия, южнее п. Боксон, 52.0933283333, 100.3755733333 / 52.0943232275, 100.3674417753 4. Республика Бурятия, Окинский район, окрестности оз. Окинское, 51.9164165188, 100.6743256279 / 51.9166085, 100.6734852997 5. Республика Бурятия, Окинский район, долина р. Средний Иркут, 51.776465, 100.6916266667 / 51.776598068, 100.6914811205 6. Республика Бурятия, Тункинский район, окрестности п. Монды, 51.719275, 100.99811 / 51.7190305556, 100.9974916667 7. Республика Бурятия, Тункинский район, окрестности п. Аршан, 51.93204211, 102.43528313 / 51.93215281, 102.43543732

Объекты природы и (или) люди,
для которых будет реализован проект

1. Краснокнижный вид рододендрон Адамса (Саган-Дали, Rhododendron adamsii, КК Бурятии, статус 2), 7 популяций на территории Респ. Бурятия в Окинском и Тункинском районах, легодоступные для человека, где производится сбор растительного сырья. 3 популяции из других районов Сибири и ДВ
2. Рододендрон мелколистный (R. parvifolium) - часто произрастает совместно с р.Адамса, образует гибриды, может ошибочно собираться в качестве сырья. 7 популяций на территории Респ. Бурятия в Окинском и Тункинском районах, где совместно произрастает с р.Адамса.4 популяции из других районов Сибири и ДВ
3. Рододендрон бурятский (R. burjaticum)-гибридный таксон R.adamsii x R.parvifolium. Будут изучены гербарные образцы из коллекций ЦСБС, а также по-возможности, выявлены в местах совместного произрастания родительских видов в Бурятии (Окинском и Тункинском районах).