Сопряженность двух видов фенотипической изменчивости липы мелколистной

Изучены свойства пяти билатерально симметричных признаков листовой пластины липы мелколистной (Tilia cordata Mill.) в четырех популяциях Московской области в 2014–2017 гг. Угловой признак был исключен, так как он обладал свойством направленной асимметрии. Вместо него использован новый линейный признак: расстояние между основанием второй жилки 1-го порядка и основанием первой жилки 2-го порядка на первой жилке 1-го порядка. Популяционное различие во флуктуирующей асимметрии (ФА) было найдено только по первым двум признакам (ширина листа и расстояние между основаниями первой жилки 1-го порядка и второй жилки 2-го порядка). Наибольшая величина ФА листовой пластины была в городской среде, наименьшая – в сельской местности. Получены слабая отрицательная корреляционная связь между величиной пяти линейных признаков листовой пластины и значением ФА, а также слабая положительная корреляционная связь между величиной ФА этих параметров. Наибольшей флуктуационной изменчивостью обладал первый признак, а наибольшей пластической изменчивостью – второй признак. Установлены регрессионная зависимость флуктуационной изменчивости от пластической изменчивости (b1 = 0.25; p < 0.05) и зависимость этих двух видов изменчивости от взаимодействия факторов времени и места сбора листовых пластин. Сделан вывод о сопряженности двух видов изменчивости – флуктуационной и пластической. Асинхронный рост, конкуренция за свет в условиях высокой солнечной активности в 2014–2016 гг. (по сравнению с аномальным летом2017 г.) приводили к повышению ФА из-за дестабилизации механизмов роста и регуляции генной экспрессии, что способствовало снижению стабильности развития. Увеличение ФА и снижение стабильности развития в городских условиях в2016 г. могли быть обусловлены: а) интенсивным потоком автотранспорта в весенне-летний период, б) высоким уровнем залегания грунтовых вод в этой части города и в) повышенной гидролитической кислотностью почвы.

1. Baranov S.G. Use of morphogeometric method for study fluctuating asymmetry in leaves Tilia cordata under industrial pollution. Adv. Environ. Biol. 2014;8(7):2391-2398.

2. Baranov S.G., Zykov I.E., Fedorova L.V. Studying Tilia cordata Mill. intraspecific variation on the basis of leaf bilateral asymmetry. Vestnik Tomskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Biologiya = Tomsk State University Journal. Biology. 2015;2(30):134145. https://doi.org/10.17223/19988591/30/9. (in Russian)

3. Bruschi P., Grossoni P., Bussotti F. Within-and among-tree variation in leaf morphology of Quercus petraea (Matt.) Liebl. natural populations. Trees. 2003;17(2):164-172. https://doi.org/10.4236/oje.2013.34033.

4. Debat V., David P. Mapping phenotypes: canalization, plasticity and developmental stability. Trends Ecol. Evol. 2001;16(10):555561. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(01)02266-2.

5. Houle D. A simple model of the relationship between asymmetry and developmental stability. J. Evol. Biol. 2000;13(4):720-730. https://doi.org/10.1046/j.1420-9101.2000.00195.x.

6. Klingenberg C.P. A developmental perspective on developmental instability: theory, models and mechanisms. Ed. M. Polak. Developmental Instability: Causes and Consequences. New York: Oxford University Press, 2003;14-34. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0081824.

7. Klingenberg C.P. Size, shape, and form: concepts of allometry in geometric morphometrics. Dev. Genes Evol. 2016;226(3):113137. https://doi.org/10.1007/s00427-016-0539-2.

8. Lajus D.L., Alekseev V.R. Phenotypic variation and developmental instability of life-history traits: a theory and a case study on within-population variation of resting eggs formation in Daphnia. J. Limnol. 2004;63(Suppl. 1):37-44. https://doi.org/10.4081/jlimnol.2004.s1.37.

9. Lens L.U., Van Dongen S., Kark S., Matthysen E. Fluctuating asymmetry as an indicator of fitness: can we bridge the gap between studies? Biol. Rev. 2002;77(1):27-38. https://doi.org/10.1017/S1464793101005796.

10. Palmer A.R., Strobeck C.H. Fluctuating asymmetry analyses revisited. Ed. M. Polak. Developmental Instability: Causes and Consequences. New York: Oxford University Press, 2003;279-319. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0034689/S1464793101005796.

11. Scheiner S.M. The genetics of phenotypic plasticity. XIII. Interactions with developmental instability. Ecol. Evol. 2014;4(8):13471360. https://doi.org/10.1002/ece3.1039.

12. Sultan S.E. Phenotypic plasticity in plants: a case study in ecological development. Evol. Dev. 2003;5(1):25-33. https://doi.org/10.1046/j.1525-142X.2003.03005.x.

13. Tikhodeev O.N. Classification of variability forms based on phenotype determining factors: Traditional views and their revision. Ekologicheskaya Genetika = Ecological Genetics. 2013;11(3):79-92. https://doi.org/10.17816/ecogen11379-92. (in Russian)

14. Tonsor S.J., Elnaccash T.W., Scheiner S.M. Developmental instability is genetically correlated with phenotypic plasticity, constraining heritability, and fitness. Evolution. 2013;67(10):29232935. https://doi.org/10.1111/evo.12175.

15. Tucić B., Budečević S., Manitašević Jovanović S., Vuleta A., Klingenberg C.P. Phenotypic plasticity in response to environmental heterogeneity contributes to fluctuating asymmetry in plants: first empirical evidence. J. Evol. Biol. 2018;31(2):197-210. https://doi.org/10.1111/jeb.13207.

16. Venâncio H., Estevao A.-S., Jean C.S. Leaf phenotypic variation and developmental instability in relation to different light regimes. Acta Bot. Bras. 2016;30(2):296-303. https://doi.org/10.1590/010233062016abb0081.

17. Zakharov V.M., Chubinishvili A.T. Monitoring of Environmental Health in Protected Natural Territories. Moscow: Center for the Environmental Policy of Russia, 2001. (in Russian)

18. Zykov I.E., Fedorova L.V., Baranov S.G. Assessment of the biological value of the level of variability of the parameters of leaf blades of small-leaved linden (Tilia cordata Mill.) in the city of Orekhovo-Zuyevo and the Orekhovo-Zuyevo region. Vestnik Moskovskogo Gosudarstvennogo Oblastnogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki = Bulletin of the Moscow State Regional University. Ser. Natural Sciences. 2015;1:15-21. (in Russian)