Molecular Variation and Phylogeography of the Moss Campion Silene Acaulis (L.) Jacq. (Caryophyllaceae) in the North of Europe and the Svalbard Archipelago

Abstract

ВВЕДЕНИЕКлиматические изменения плейстоцена оказали значительный эффект на формирование арктической флоры. Сухой и холодный климат во время покровных оледенений сменялся относительно благоприятным в периоды межледниковий. Ледник отступал и распространялся неоднократно, изменяя места обитания живых организмов, которые были вынуждены мигрировать или погибать. Виды, приспособленные к суровому холодному климату, имели более широкое распространение по сравнению с их современным ареалом (Birks, 2008). Местом их обитания была обширная тундростепь. Виды более умеренного климата находили убежища (рефугиумы) на юге, на непокрытых льдом территориях. Таким образом, бореальные виды переживали «эффект бутылочного горлышка» в ледниковый период, тогда как приспособленные к экстремальным арктическим условиям -в периоды межледниковья.Значительный вклад в изучение вопросов истории послеледникового рас-селения видов внесли филогеографические исследования последнего вре-мени. Зная генетическое разнообразие и структуру видов, можно предполо-жить, как формировались их современные ареалы. Области, которые были рефугиумами, должны иметь высокий уровень генетического разнообразия, тогда как территории, заселенные после отступления ледника, -более низ-кий из-за эффекта основателя и дрейфа генов. Исключением могут быть кон-тактные зоны или зоны «швов» -участки, где мигранты из двух различных рефугиумов встретились во время послеледниковой реколонизации (Hewitt, 1996).Для наиболее полной характеристики генетической изменчивости вида необходимо изучение достаточного числа локусов. С этой точки зрения на-иболее интересны многолокусные маркеры, в частности, полиморфизм длины амплифицированных фрагментов (AFLP) (Vos et al., 1995). Статистические подходы анализа многолокусных данных, включая методы Байесовской клас-сификации, позволяют тестировать сложные филогеографические гипотезы, например, о географическом местонахождении ледниковых убежищ и проис-хождении современных популяций. Так, для голубики, ключевого компонента северных экосистем, с использованием хпДНК, ITS и AFLP показана очень сложная генетическая структура, которая объясняется быстрым распростра-нением из ряда рефугиумов с формированием нескольких контактных зон (Eidessen et al., 2007-а).Смолевка бесстебельная -аркто-альпийский вид, довольно обычный в тундровых и высокогорных сообществах (Кожанчиков и др., 1971). Вид пред-ставлен многолетними, подушковидными, насекомоопыляемыми и гинод-вудомными растениями, причем в северных регионах доля гермафродитных особей меньше (Sastad, 1991). Изучение аллозимной изменчивости смолевки бесстебельной в популяциях с территории Шпицбергена, Норвегии, Ислан-дии и Шотландии показало, что популяции из высокой Арктики (Шпицбер-ген) имеют высокий уровень изменчивости, сходный с таковым, выявленным у более южных популяций (Abbott et al., 1995). Анализ полиморфизма длины рестрикционных фрагментов хпДНК, проведенный в этой же работе, выявил, Поступила в редакцию 23.04.2010. Принята к публикации 15.07.2010.

Distribution and population structure of the anther smut Microbotryum silenes‐acaulis parasitizing an arctic–alpine plant

“…We additionally found evidence for strong population structure within M. silenes-acaulis, suggesting persistence in distinct glacial refugia, followed by recolonization from multiple differentiated populations and recent migration events. These overall patterns are consistent with those reported in the host S. acaulis (Abbott et al 1995;Mikhaylova et al 2010). This supports the very close and long-term association of the obligate and specialized pathogen on a very long-lived herbaceous host throughout integrated processes of recolonization after the last glaciation.…”

“…This is supported by the northern clusters being derived from clusters occurring in south-ern Europe in the NJ trees. Similar patterns have been observed for the host species S. acaulis (Abbott et al 1995;Mikhaylova et al 2010) and other organisms (Abbott & Brochmann 2003).…”

“…; Mikhaylova et al . ). This supports the very close and long‐term association of the obligate and specialized pathogen on a very long‐lived herbaceous host throughout integrated processes of recolonization after the last glaciation.…”

“…Moreover, the present study revealed a clear genetic differentiation between southern and northern European populations, similar to the population structure of its host S. acaulis (Mikhaylova et al . ). During the last glaciation, conditions in central Europe were not suitable even for cold‐adapted organisms, so that populations have remained separated for long in distinct refugia, which has fostered population differentiation.…”

Anther smuts of Silene acaulis and S. uniflora in the Outer Hebrides, including an assessment of ITS genotypes of Microbotryum silenes-acaulis

“…1 ). The pattern of S. acaulis genotypes in Europe and across the whole range has been investigated by Mikhaylova et al (2010) and Gussarova et al (2015) , respectively.…”