Проекты

Краткое описание

По современным данным до 25% представителей флоры – гибриды. В гибридизацию включаются и виды из Красных книг. В одних случаях гибриды стерильны и не оказывают влияния на численность родительских видов; в других – плодовиты и скрещиваются с родительскими, замещая их; в-третьих – стерильны, но размножаются вегетативно, вытесняя родительские. Сценарий зависит не только от степени плодовитости гибридов, но и от численности и возрастной структуры популяций, климата, антропогенной нагрузки и др.
Влияние межвидовой гибридизации на численность и генетическую структуру популяций родительских видов в мире изучена фрагментарно: ранее не было надежных критериев верификации гибридов, не всегда обладающих промежуточной морфологией. Тем не менее, отдельные признаки другого вида у растения – не всегда свидетельство гибридизации, а лишь отражение внутривидовой изменчивости согласно закону гомологических рядов Н.И.Вавилова.
Секвенирование ДНК нового поколения (NGS) – современный мощный инструмент для безошибочной идентификации межвидовых гибридов. Участки ITS генов 35S рРНК родительских видов могут быть выявлены в геномах гибридов первых и последующих поколений методом локус-специфичного NGS-секвенирования. Эти наиболее изменчивые ITS-последовательности широко используются в молекулярной филогении и являются самым надежным маркером в работах по ДНК-штрих-кодированию цветковых растений, в частности, при идентификации криптических гибридов.
Прострелы Pulsatilla vernalis и P.pratensis (Красная книга РФ) скрещиваются между собой и с P.patens (Красная книга Ленинградской области). Гибриды встречаются в местах совместного произрастания 2-3-х видов и описаны как нотовиды. Отмечены и изолированные местонахождения гибридов, и совместные находки гибрида и лишь одного из родительских видов.
В Ленинградской обл. все виды прострелов находятся на границах ареалов, что делает их уязвимее, чем на основных частях. Здесь известно не менее 8 локаций совместного произрастания 2-3-х видов прострелов, где отмечены гибриды. Влияние межвидовой гибридизации на численность родительских видов неизвестно. Исследования в Финляндии показали, что существует вероятность поглощения более редкого там P.patens более распространенным P.vernalis, хотя их гибриды находятся в этой стране под охраной. Наши наблюдения позволяют выдвинуть иные гипотезы: 1) гибриды P.patens × P.vernalis могут конкурировать с P.vernalis, и межвидовая гибридизация негативно влияет на его численность; 2) через ряд возвратных скрещиваний с родительскими видами закрепляются отдельные признаки другого вида или образуются криптогибриды, не отличающиеся по морфологии от родительских видов, но несущие гены другого вида. Это обогащает генофонд и увеличивает генетический полиморфизм, положительно влияющий на численность родительских видов; 3) межвидовые гибриды у растений – важный источник эволюционных преобразований, который дает начало новым видам.
Изменения климата сдвигают границы ареалов видов, и зона совместного произрастания их может расширяться, что приведет к более частой межвидовой гибридизации.
Цель
Исследовать влияние межвидовой гибридизации на сохранность и генофонд охраняемых видов растений на примере представителей рода прострел.
Задачи
Изучить не менее 25 локаций прострелов в Ленинградской обл. и Карелии, как «чистых», где отмечен только один вид, так и смешанных, где отмечены 2–3 вида и их гибриды.
Оценить относительное количество гибридных растений в этих локациях методом NGS-секвенирования ДНК, выявить криптические (скрытые) гибриды.
Охарактеризовать каждую популяцию (численность, возрастная структура, потенциал размножения, фитоценоз, приуроченность к ландшафтам). Выявить основные факторы угрозы со стороны антропогенных нарушений и естественных природных факторов. Проследить закономерности произрастания трех видов прострела и их гибридов, выявить сходство и различие их местообитаний.
Оценить вероятность поглощения редких видов P.vernalis и P.pratensis более широко распространенным P. patens.
Представить в профильные учреждения рекомендации по охране прострелов и их гибридов, в том числе на ООПТ. Результаты обнародовать в виде публикаций в научных журналах, докладах на конференциях, в СМИ и соцсетях.
Провести лекции для населения.
Социальная значимость
Прострелы – редкие ранневесенние красивоцветущие растения; многие из них занесены в Красные книги. Гибриды имеют также высокие декоративные свойства, в России не охраняются, но заслуживают введения в культуру.
Главным результатом работы будет ответ на вопрос о статусе межвидовых гибридов прострелов: надо ли их приравнять к охраняемым видам как потенциальных носителей генофонда или они – угроза численности родительских видов из-за конкуренции с ними.
Исследования послужат моделью для решения аналогичных задач и в других регионах России и для других охраняемых видов растений.
Целевые группы
Существующие и планируемые ООПТ Ленинградской обл.
ЛОГБУ «Дирекция ООПТ ЛО», Администрации муниципальных р-нов.
Местные жители, натуралисты.