RU EN

Меню страницы:

Статьи 2024 г.

Ключевые слова:
береза, филогенетическое дерево, гибридизация, таксономический обзор, молекулярные маркеры, молекулярная филогения
Страницы:
65–75

Реферат

УДК 582.632.1+674.031.632.13

Медведева С. О., Черепанова О. Е. Таксономические вопросы рода Betula // Сибирский лесной журнал. 2023. № 2. С. 65–75.

DOI: 10.15372/SJFS20230208

© Медведева С. О., Черепанова О. Е., 2023

Береза (Betula L.) – род, включающий около 60 видов, а также подвиды и разновидности, широко представленные в северном полушарии. Понимание систематики и эволюции этой таксономически неоднородной группы имеет большое практическое значение, так как многие виды берез активно используются в различных отраслях промышленности, в проектах по восстановлению нарушенных земель и лесных массивов. Род Betula считается одним из самых сложных среди покрытосеменных. Таксономия берез пересматривалась неоднократно, однако систематическое положение многих представителей этого рода и сегодня уточняется. Несмотря на многочисленные исследования, в систематике и филогении берез остается много нерешенных вопросов. Основными причинами этого являются высокая изменчивость фенотипических признаков, полиплоидия, а также интенсивная и широко распространенная гибридизация, затрудняющая идентификацию видов. Целью статьи является анализ состояния таксонов рода Betula. Рассматриваются особенности интрогрессивной гибридизации берез, происхождение некоторых видов, систематизируются результаты нескольких молекулярных филогений, выполненных на основе различных хлоропластных и ядерных маркеров, а также приводятся представители Betula, таксономическое положение которых не подтверждается молекулярно-генетическими исследованиями и требует дополнительного изучения природных популяций с использованием молекулярных маркеров. Чтобы определить взаимоотношения между видами берез используются различные методы: классический анализ морфологии, анализ числа хромосом и молекулярно-генетические. Одной группы методов оказывается недостаточно для четкого определения систематического положения некоторых представителей рода Betula. Поэтому подход к таксономии и филогении берез должен быть комплексным с применением различных современных методов, дополняющих друг друга. 

Текст статьи


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)

Агапова Н. Д., Архарова К. Б., Вахтина Л. И., Земскова Е. А., Тарвис Л. В. Числа хромосом цветковых растений флоры СССР: семейства Aceraceae – Menyanthaceae. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1990. 509 c. (c. 233) [Agapova N. D., Arkharova K. B., Vakhtina L. I., Zemskova E. A., Tarvis L. V. Chisla khromosom tsvetkovykh rasteniy flory SSSR: semeystva Aceraceae – Menyanthaceae (Chromosome numbers of flowering plants of the flora of the USSR: families Aceraceae – Menyanthaceae). Leningrad: Nauka (Science). Leningrad Br., 1990. 509 p. (p. 233) (in Russian)].

Васильев В. Н. Березы Урала // Тр. Ин-та экол. раст. и животн. УФ АН СССР. 1969. Т. 69. С. 59–140 [Vasil’ev V. N. Berezy Urala (Birches of the Urals) // Tr. In-ta ekol. rast. i zhivotn. UF AN SSSR (Proc. Inst. Ecol. Plant & Animals Ural Br. USSR Acad. Sci.). 1969. V. 69. P. 59–140 (in Russian)].

Комаров В. Л. Флора СССР. Т. 5. М.–Л.: Изд-во АН СССР, 1936 [Komarov V. L. Flora SSSR (Flora of the USSR). V. 5. Moscow-Leningrad: Izd-vo AN SSSR (USSR Acad. Sci. Publ.), 1936 (in Russian with English title)].

Коропачинский И. Ю. Естественная гибридизация и проблемы систематики берез Северной Азии // Сиб. экол. журн. 2013. №. 4. С. 459–479 [Koropachinskii I. Yu. Estestvennaya gibridizatsiya i problem sistematiki berez Severnoy Azii (Natural hybridization and taxonomy of birches in North Asia) // Sib. ekol. zhurn. (Sib. J. Ecol.). 2013. N. 4. С. 459–479 (in Russian with English abstract)].

Скворцов А. К. Новая система рода Betula L. – береза // Бюлл. МОИП. Отд. биол. 2002. Т. 107. № 5. С. 73 [Skvortsov A. K. Novaya sistema roda Betula L. – bereza (A new system of the genus Betula L. – birch) // Byull. MOIP. Otd. Biol. (Bull. Moscow Soc. Natur. Biol. Sect.). 2002. V. 107. N. 5 P. 73–76 (in Russian with English abstract)].

Цвелев Н. Н. О родах Betula L. и Alnus Mill. (Betulaceae) в Восточной Европе // Нов. сист. высш. раст. 2002. Т. 34. С. 47–73. [Tsvelev N. N. O rodakh Betula L. i Alnus Mill. (Betulaceae) v Vostochnoy Evrope (On the genera Betula L. and Alnus Mill (Betulaceae) in Eastern Europe) // Nov. sist. vyssh. rast. (Nov. Syst. Plant. Vasc.). 2002. Iss. 34. P. 47–73 (in Russian with English abstract)].

Шемберг М. А. Естественная гибридизация берез и ее значение для интродукции // Изменчивость и интродукция древесных растений Сибири. Красноярск: ИЛиД им. В. Н. Сукачева СО АН СССР, 1984. С. 12–19 [Shemberg M. A. Estestvennaya gibridizatsiya berez i ee znachenie dlya introduktsii (Natural hybridization of birches and its importance for introduction) // Izmenchivost' i introduktsiya drevesnykh rasteniy Sibiri (Variability and introduction of woody plants in Siberia). Krasnoyarsk: ILiD im. V. N. Sukacheva SO AN SSSR (V. N. Sukachev Inst. For & Timber Sib. Br. USSR Acad. Sci.), 1984. P. 12–19 (in Russian)].

Шемберг М. А. Особенности естественной гибридизации берез мелколистной и повислой // Изв. СО АН СССР. Сер. биол. наук. 1987. Т. 6. № 1. С. 9–15 [Shemberg M. A. Osobennosti estestvennoy gibridizatsii berez melkolistnoy i povisloy (Features of natural hybridization of small-leaved and drooping birches) // Izv. SO AN SSSR. Ser. biol. nauk. (Bull. Sib. Br. USSR Acad. Sci. Ser. Biol. Sci.). 1987. V. 6. N. 1. P. 9–15 (in Russian with English abstract)].

Шемберг М. А. Семейство Betulaceae – Березовые. Флора Сибири. Т. 5. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1992. С. 61–70 [Shemberg M. A. Betulaceae – Berezovye (Betulaceae). Flora Sibiri (Flora of Siberia). V. 5. Novosibirsk: Nauka (Science). Sib. Br., 1992. P. 61–70 (in Russian)].

Abbott R., Albach D., Ansell S., Arntzen J. W., Baird S. J., Bierne N., Boughman J., Brelsford A., Buerkle C. A., Buggs R., Butlin R. K., Dieckmann U., Eroukhmanoff F., Grill A., Cahan S. H., Hermansen J. S., Hewitt G., Hudson A. G., Jiggins C., Jones J., Keller B., Marczewski T., Mallet J., Martinez-Rodriguez P., Möst M., Mullen S., Nichols R., Nolte A. W., Parisod C., Pfennig K., Rice A. M., Ritchie M. G., Seifert B., Smadja C. M., Stelkens R., Szymura J. M., Väinölä R., Wolf J. B., Zinner D. Hybridization and speciation // J. Evolut. Biol. 2013. V. 26. N. 2. P. 229–46.

Anamthawat-Jónsson K., Thorsson A. T. Natural hybridisation in birch: triploid hybrids between Betula nana and B. pubescens // Plant Cell Tissue and Organ Culture. 2003. V. 75. Iss. 2. P. 99–107.

Anamthawat-Jónsson K., Thórsson T., Temsch E. M., Greilhuber J. Icelandic birch polyploids – the case of a perfect fit in genome size // J. Bot. 2010. V. 2. Article number: 347254.

Anamthawat-Jónsson K., Tomasson T. Cytogenetics of hybrid introgression in Icelandic birch // Hereditas. 1990. V. 112. Iss. 1. P. 65–70.

Ashburner K., McAllister H. A. The genus Betula: A taxonomic revision of birches. London, UK: Royal Bot. Gardens, Kew, 2013. 300 p.

Barnes B. V., Dancik B. P. Characteristics and origin of a new birch species, Betula murrayana, from southeastern Michigan // Can. J. Bot. 1985. V. 63. N. 2. P. 223–226.

Bousquet J., Strauss S. H., Li P. Complete congruence between morphological and rbcL-based molecular phylogenies in birches and related species (Betulaceae) // Mol. Biol. Evol. 1992. V. 9. Iss. 6. P. 1076–1088.

Czernicka M., Pławiak J., Muras P. Genetic diversity of F1 and F2 interspecific hybrids between dwarf birch (Betula nana L.) and Himalayan birch (B. utilis var. jacquemontii (Spach) Winkl. ‘Doorenbos’) using RAPD-PCR markers and ploidy analysis // Acta Biochim. Pol. 2014. V. 61. N. 2. P. 195–199.

Dancik B. P., Barnes B. V. Natural variation and hybridization of yellow birch and bog birch in southeastern Michigan // Silvae Gen. 1972 V. 21. N. 1–2. P. 1–9.

De Dato G. D., Teani A., Mattioni C., Aravanopoulos F., Avramidou E. V., Stojnic S., Ganopoulos I., Belletti P., Ducci F. Genetic analysis by nuSSR markers of silver birch (Betula pendula Roth) populations in their Southern European distribution range // Front. Plant Sci. 2020. V. 11. Article 310. 13 p.

De Jong P. C. An introduction to Betula: its morphology, evolution, classification and distribution, with a survey of recent work // Proc. IDS Betula Symp., October 2-4, 1992 / Hunt D. (Ed.). Richmond, UK: Int. Dendrol. Soc., 1993.

Eidesen P. B., Alsos I. G., Brochmann C. Comparative analyses of plastid and AFLP data suggest different colonization history and asymmetric hybridization between Betula pubescens and B. nana // Mol. Ecol. 2015. V. 24. Iss. 15. P. 3993–4009.

Furlow J. J. The genera of Betulaceae in the southeastern United States // J. Arnold Arboretum. 1990. V. 71. Iss. 1. P. 1–67.

Howland D. E., Oliver R. R., Davy A. J. Morphological and molecular variation in natural populations of Betula // New Phytol. 1995. V. 130. Iss. 1. P. 117–124.

International Plant Names Index. Royal Bot. Gardens, Kew, Harvard Univ. Herbaria & Libraries, and Austral. Nat. Bot. Gardens, 2021. http://www.ipni.org

IUCN Red List of threatened species. Version 2022-2. IUCN, 2023. https://www.iucnredlist.org

Jadwiszczak K., Banaszek A., Jabłonska E., Sozinov O. V. Chloroplast DNA variation of Betula humilis Schrk. in Poland and Belarus // Tree Gen. & Genomes. 2012. V. 8. Iss. 5. P. 1017–1030.

Jadwiszczak K. A., Banaszek, A., Chrzanowska, A., Kłosowski S., Sozinov O. V. The admixture zone of Betula humilis Schrk. phylogenetic lineages follows the eastern central European suture zone // Plant Ecol. Divers. 2015. V. 8. Iss.. 3. P. 323–329.

Järvinen P., Palmé A. E., Morales L. O., Lännenpää M., Keinänen M., Sopanen T., Lascoux M. Phylogenetic relationships of Betula species (Betulaceae) based on nuclear ADH and chloroplast matK sequences // Am. J. Bot. 2004. V. 91. Iss. 11. P. 1834–1845.

Johnsson H. Interspecific hybridization within the genus Betula // Hereditas. 1945. V. 31. Iss. 1–2. P. 163–176.

Kallio P., Niemi S., Sulkinoja M. The Fennoscandian birch and its evolution in the marginal forest zone // Nordicana. 1983. V. 47. P. 101–110.

Keinänen M., Julkunen-Tiitto R., Rousi M., Tahvanainen J. Taxonomic implications of phenolic variation in leaves of birch (Betula L.) species // Biochem. Syst. Ecol. 1999. V. 27. Iss. 3. P. 243–254.

Koropachinskii I. Yu. Natural hybridization and taxonomy of birches in North Asia // Contemp. Probl. Ecol. 2013. V. 6. Iss. 4. P. 350–369 (Original Rus. Text © I. Yu. Koropachinskii, 2013, publ. in Sibirskii Ekologicheskii Zhurnal. 2013. N. 4. P. 459–479).

Kuneš I., Linda R., Fér T., Karlík P., Baláš M., Ešnerová J. Is Betula carpatica genetically distinctive? A morphometric, cytometric, and molecular study of birches in the Bohemian Massif with a focus on Carpathian birch // PLOS ONE. 2019. V. 14. N. 10. Article number: 0224387.

Li J. H., Shoup S., Chen Z. D. Phylogenetics of Betula (Betulaceae) inferred from sequences of nuclear ribosomal DNA // Rhodora. 2005. V. 107. N. 929. P. 69–86.

Li J. H., Shoup S., Chen Z. D. Phylogenetic relationships of diploid species of Betula (Betulaceae) inferred from DNA sequences of nuclear nitrate reductase // Syst. Bot. 2007. V. 32. N. 2. P. 357–365.

McAllister H. A., Rushforth K. Betula ashburneri // Curtis’s Bot. Mag. 2011. V. 28. Iss. 2. P. 111–118.

Medvedeva S., Cherepanova O., Tolkach O., Ponomarev V., Malosieva G. TrnL-trnfF cpDNA polymorphism in some representatives of the genus Betula // BIO Web Conf. 2021. V 35. Article number: 00017.

Nagamitsu T., Kawahara T., Kanazashi A. Endemic dwarf birch Betula apoiensis (Betulaceae) is a hybrid that originated from Betula ermanii and Betula ovalifolia // Plant Spec. Biol. 2006. V. 21. Iss. 1. P. 19–29.

Nichols R. Gene trees and species trees are not the same // Trends Ecol. Evol. 2001. V. 16. Iss. 7. P. 358–364.

Palmé A. E., Su Q., Palsson S., Lascoux M. Extensive sharing of chloroplast haplotypes among European birches indicates hybridization among Betula pendula, B. pubescens and B. nana // Mol. Ecol. 2004. V. 13. Iss. 1. P. 167–178.

Pawlowska L. Biochemical and systematic study of the genus Betula L. // Acta Soc. Bot. Pol. 1983. V. 52. N. 3–4. P. 301–314.

Petit C., Bretagnolle F., Felber F. Evolutionary consequences of diploid – polyploid hybrid zones in wild species // Trends Ecol. Evol. 1999. V. 14. Iss. 8. P. 306–311.

Regel E. Monographia Betulacearum // Nouveaux Mémoires de la Société Impériale des Naturalistes de Moscou. 1861. V. 13. P. 59–187.

Regel E. Bemerkungen über die Gattungen Betula und Alnus nebst Beschreibung einiger neuer Arten // Bull. Soc. Nat. Moscou. 1865. V. 38. P. 388–434.

Schenk M. F., Thienpont C. N., Koopman W. J. M., Gilissen L. J. W. J., Smulders M. J. M. Phylogenetic relationships in Betula (Betulaceae) based on AFLP markers // Tree Gen. & Genomes. 2008. V. 4. Iss. 4. P. 911–924.

Shaw K., Stritch L., Rivers M., Roy S., Wilson B., Govaerts R. The Red List of Betulaceae. Richmond, Surrey, UK: Bot. Gardens Conserv. Int., 2014. 71 p.

Spach S. In Ann. Sei. Nat. 1843. Ser. 2, XV.

Tarieiev A. S., Gailing O., Krutovsky K. V. ITS secondary structure reconstruction to resolve taxonomy and phylogeny of the Betula L. genus // PeerJ. 2021. V 9. Article number: 10889.

Thomson A. M., Dick C. W., Dayanandan S. A similar phylogeographical structure among sympatric North American birches (Betula) is better explained by introgression than by shared biogeographical history // J. Biogeogr. 2015. V. 42. Iss. 2. P. 339–350.

Thórsson Æ. Th., Pálsson S., Lascoux M., Anamthawat-Jonsson K. Introgression and phylogeography of Betula nana (diploid), B. pubescens (tetraploid) and their triploid hybrids in Iceland inferred from cpDNA haplotype variation // J. Biogeogr. 2010. V. 37. Iss. 11. P. 2098–2110.

Tsuda Y., Semerikov V., Sebastiani F., Vendramin G. G., Lascoux M. Multispecies genetic structure and hybridization in the Betula genus across Eurasia // Mol. Ecol. 2017. V. 26. Iss. 2. P. 589–605.

Vaarama A., Valanne T. On the taxonomy, biology and origin of Betula tortuosa Ledeb // Rep. Kevo Subarctic Res. St. 1973. V. 10. P. 70–84.

Walters S. M. Betula L. in Britain // Proc. Bot. Soc. British Isles. 1968. V. 7. P. 179–180.

Wang N., Borrel, J. S., Bodles W. J. A., Kuttapitiya A., Nichols R. A., Buggs R. J. A. Molecular footprints of the Holocene retreat of dwarf birch in Britain // Mol. Ecol. 2014. V. 23. Iss. 11. P. 2771–2782.

Wang L., Ding J., Borrell J. S, Cheek M., McAllister H. A., Wang F., Liu L., Zhang H., Zhang Q., Wang Y., Wang N. Molecular and morphological analyses clarify species delimitation in section Costatae and reveal Betula buggsii sp. nov. (sect. Costatae, Betulaceae) in China // Ann. Bot. 2022. V. 129. N. 4. P. 415–428.

Wang N., Laura J. K., McAllister H. A., Zohren J., Buggs R. J. A. Resolving phylogeny and polyploid parentage using genus-wide genome-wide sequence data from birch trees // Mol. Phylogen. Evol. 2021. V. 160. Article number: 107126.

Wang N., McAllister H. A., Bartlett P. R., Buggs R. J. A. Molecular phylogeny and genome size evolution of the genus Betula (Betulaceae) // Ann. Bot. 2016. V. 117. Iss. 6. P. 1023–1035.

Winkler H. Betulaceae. In: Engler, Das Pflanzenreich. Heft 19. Leipzig: Verlag von Wilhelm Engelmann (Druck von Breitkopf & Härtel in Leipzig), 1904. P. 1–149.

World checklist of Betulaceae / Govaerts R. (Ed.). Richmond, Surrey, UK: Royal Bot. Gardens, Kew, 2021. http://wcsp.science.kew.org/

Zeng J., Li J.-H., Chen Z.-D. A new species of Betula section Betulaster (Betulaceae) from China // Bot. J. Linnean Soc. 2008. V. 156. Iss. 4. P. 523–528.

Zeng J., Ren B. Q., Zhu J. Y., Chen Z. D. Betula hainanensis (Betulaster, Betulaceae), a new species from Hainan Island, China // Ann. Bot. Fenn. 2014. V. 51. Iss. 6. P. 399–402. 


Вернуться к списку статей