Ученые представили самую полную родословную лютиков

Биологи представили наиболее полную на сегодняшний день эволюционную родословную растений семейства лютиковых. Ученые проанализировали последовательности ДНК 227 видов и пересмотрели родство между многими родами лютиков. Полученные данные помогут специалистам точнее определить границы между разными представителями семейства и, следовательно, создать более эффективные программы по сохранению редких и исчезающих видов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), были опубликованы в журнале Taxon.

Ученые Центрального Сибирского ботанического сада СО РАН (Новосибирск), Института ботаники Китайской академии наук (Пекин) и Парижского университета (Париж) с коллегами провели наиболее полный на сегодняшний день генетический анализ семейства лютиковых.

Авторы выявили родственные связи между 227 видами растений, входящими почти во все признанные в настоящее время роды лютика. Для анализа ученые использовали участок ядерной ДНК и четыре участка пластидной ДНК. Первый довольно быстро меняется в ходе эволюции, а потому позволяет различать даже очень близкие виды. Остальные четыре гена более постоянны, поэтому биологи использовали их для отслеживания более древних и редких событий в эволюции родов и подсемейств.

Оказалось, что древнейшими представителями лютиков являются подсемейство Glaucidioideae, в котором сегодня известен только один вид - Glaucidium palmate, травянистое растение из горных районов Японии. Это подсемейство раньше всех остальных выделилось в отдельную группу.

Кроме того, авторы обнаружили, что некоторые лютики, ранее считавшиеся близкими, на самом деле долгое время развивались независимо друг от друга и стали генетически далекими. Например, род весенних белоцветков Enemion на самом деле представляет собой четыре разных рода, которые произошли 4–1 миллион лет назад от общего предка.

В то же время генетический анализ показал, наоборот, слияние некоторых родов: ранее самостоятельный род Paroxygraphis, встречавшийся исключительно в Гималаях, оказался частью рода Oxygraphis, широко распространенного в Азии.

"На основе полученных результатов мы предложили новую классификацию лютиковых на уровне подсемейств, триб (промежуточных рангов) и родов, которая выделяет 5 подсемейств, 14 триб, в том числе одно впервые описанное трибу, и 58 родов, в том числе три впервые описанных рода. Такая работа важна для сохранения: если мы знаем истинные взаимоотношения между растениями, мы можем правильно оценить биоразнообразие разных регионов и правильно расставить приоритеты для сохранения Вымирающие виды. Мы также секвенировали целые геномы многих таксонов, но эти данные будут опубликованы в дальнейших работах. В дальнейшем мы планируем продолжить изучение холодолюбивых флор, а также расширить свои интересы по изучению аридных территорий», — говорит руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории гербария Центрального сибирского ботанического сада СО РАН.

Новейшая классификация показывает, что молекулярные данные не всегда соответствуют внешним характеристикам растений, и ряд внешне схожих групп развился независимо друг от друга. С учетом этих новых данных изменится ранг некоторых таксонов (систематических групп), их названия и охранный статус. Например, род Pulsatilla будет полностью включен в род Anemone, так как не образует отдельных ветвей развития и занимает центральное положение в роде Anemone на молекулярном дереве.

"Новой классификацией нельзя пренебрегать, поскольку она основана на большом комплексе данных - так называемой "интегративной таксономии" - и войдет в международную систему классификации растений APG4. Эта работа важна и для изучения арктической флоры, поскольку названия и охранный статус некоторых растений в этом регионе, вероятно, потребуют пересмотра", - подчеркивает Андрей Эрст.

Авторы отмечают, что исследование имеет еще одно важное прикладное значение: оно позволило оценить потенциал растений Арктики и Гималаев как источников биологически активных веществ. В частности, в ходе экспедиций по сбору ботанического материала ученые обнаружили в арктических и гималайских растениях полезные соединения, обладающие антиоксидантной, противораковой и противовирусной активностью.

В работе приняли участие сотрудники Томского государственного университета (Томск), Сибирского института физиологии растений и биохимии СО РАН (Иркутск) и Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (Новосибирск).

Ранее ученые установили, что холодолюбивые растения, характерные для современных альпийских лугов и Арктики, появились на разных континентах практически одновременно – около 14 миллионов лет назад. Это связано со значительным похолоданием во всех регионах планеты.