ТАКСОНОМИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ РОДА Betula

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Род береза ( Betula L.) включает 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 береза 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. Основные причины этого - высокая изменчивость фенотипических признаков, полиплоидия, а также интенсивная и широко распространенная гибридизация, затрудняющая идентификацию видов. Целью статьи является анализ состояния таксонов рода береза. 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 березы, таксономическое положение которых не подтверждается молекулярно-генетическими исследованиями и требует дополнительного изучения природных популяций с использованием молекулярных маркеров. Для определения взаимоотношений 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 береза, поэтому подход к таксономии и филогении берез должен быть комплексным с применением различных современных методов, дополняющих друг друга.

Об авторах

Светлана Олеговна Медведева

Ботанический сад УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: so.medvedeva@gmail.com
Екатеринбург, Россия

Ольга Евгеньевна Черепанова

Ботанический сад УрО РАН

Email: botgarden.olga@gmail.com
Екатеринбург, Россия

Список литературы

  1. 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).
  2. Васильев В. Н. Березы Урала // Тр. Ин-та экол. раст. и животн. УФ АН СССР. 1969. Т. 69. С. 59-140.
  3. Комаров В. Л. Флора СССР. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1936. Т. 5.
  4. Коропачинский И. Ю. Естественная гибридизация и проблемы систематики берез Северной Азии // Сиб. экол. журн. 2013. № 4. С. 459-479.
  5. Скворцов А. К. Новая система рода Betula L. - береза // Бюлл. МОИП. Отд. биол. 2002. Т. 107. № 5. С. 73.
  6. Цвелев Н. Н. О родах Betula L. и Alnus Mill. (Betulaceae) в Восточной Европе // Нов. сист. высш. раст. 2002. Т. 34. С. 47-73.
  7. Шемберг М. А. Естественная гибридизация берез и ее значение для интродукции // Изменчивость и интродукция древесных растений Сибири. Красноярск: Ин-т леса и древесины им. В. Н. Сукачева СО АН СССР, 1984. С. 12-19.
  8. Шемберг М. А. Особенности естественной гибридизации берез мелколистной и повислой // Изв. СО АН СССР. Сер. биол. наук. 1987. Т. 6. № 1. С. 9-15.
  9. Шемберг М. А. Семейство Betulaceae - Березовые // Флора Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1992. С. 61-70.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. Anamthawat-Jónsson K., Tomasson T. Cytogenetics of hybrid introgression in Icelandic birch // Hereditas. 1990. V. 112. Iss. 1. P. 65-70.
  14. Ashburner K., McAllister H. A. The genus Betula: A taxonomic revision of birches. London, UK: Royal Bot. Gardens, Kew, 2013. 300 p.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. Furlow J. J. The genera of Betulaceae in the southeastern United States //j. Arnold Arboretum. 1990. V. 71. Iss. 1. P. 1-67.
  23. 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.
  24. International Plant Names Index. Royal Bot. Gardens, Kew, Harvard Univ. Herbaria & Libraries, and Austral. Nat. Bot. Gardens, 2021. http://www.ipni.org
  25. IUCN Red List of threatened species. Version 2022-2. IUCN, 2023. https://www.iucnredlist.org
  26. 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.
  27. 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.
  28. 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.
  29. Johnsson H.Interspecific hybridization within the genus Betula // Hereditas. 1945. V. 31. Iss. 1-2. P. 163-176.
  30. Kallio P., Niemi S., Sulkinoja M. The Fennoscandian birch and its evolution in the marginal forest zone // Nordicana. 1983. V. 47. P. 101-110.
  31. 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.
  32. 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).
  33. 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
  34. 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.
  35. 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.
  36. McAllister H. A., Rushforth K. Betula ashburneri // Curtis’s Bot. Mag. 2011. V. 28. Iss. 2. P. 111-118.
  37. 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.
  38. 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.
  39. Nichols R. Gene trees and species trees are not the same // Trends Ecol. Evol. 2001. V. 16. Iss. 7. P. 358-364.
  40. 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.
  41. Pawlowska L. Biochemical and systematic study of the genus Betula L. // Acta Soc. Bot. Pol. 1983. V. 52. N. 3-4. P. 301-314.
  42. 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.
  43. Regel E. Monographia Betulacearum // Nouveaux Mémoires de la Société Impériale des Naturalistes de Moscou. 1861. V. 13. P. 59-187.
  44. Regel E. Bemerkungen über die Gattungen Betula und Alnus nebst Beschreibung einiger neuer Arten // Bull. Soc. Nat. Moscou. 1865. V. 38. P. 388-434.
  45. 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.
  46. 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.
  47. Spach S. In Ann. Sei. Nat. 1843. Ser. 2, XV.
  48. 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.
  49. 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.
  50. 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.
  51. 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.
  52. 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.
  53. Walters S. M. Betula L. in Britain // Proc. Bot. Soc. British Isles. 1968. V. 7. P. 179-180.
  54. 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.
  55. 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.
  56. 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.
  57. 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.
  58. Winkler H. Betulaceae. In: Engler, Das Pflanzenreich. Heft 19. Leipzig: Verlag von Wilhelm Engelmann (Druck von Breitkopf & Härtel in Leipzig), 1904. P. 1-149.
  59. World checklist of Betulaceae / Govaerts R. (Ed.). Richmond, Surrey, UK: Royal Bot. Gardens, Kew, 2021. http://wcsp.science.kew.org/
  60. 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.
  61. 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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».