Внутри- и межвидовая изменчивость Mentha arvensis L. и M. Canadensis L.

При идентификации представителей рода Mentha L. часто возникают сложности из-за значительного внутривидового полиморфизма, активной межвидовой гибридизации, а также изменений в плоидности растений. В настоящей работе предпринята попытка комплексного подхода к изучению различных параметров растений двух трудно разделяемых видов с перекрывающимися признаками: Mentha arvensis L. и M. сanadensis L. Исследованы представители восьми географически разобщенных популяций Mentha, собранные в разных регионах: европейская часть, Хакасия и Дальний Восток России, Западная Украина и Индокитай. Изучены диагностические для этих видов морфологические признаки, состав компонентов эфирного масла и проведен фрагментный анализ ДНК с использованием ISSR-маркеров. Полученные данные обработаны статистически с помощью кластерного анализа, метода главных компонент и метода главных координат. По результатам анализа количественных характеристик чашечки и листьев четко разделяются европейская и азиатская группы образцов, а в определении принадлежности дальневосточных растений к той или иной группе есть расхождения при использовании разных методов обработки данных и, соответственно, затруднено определение их таксономического положения с использованием только морфологических признаков. По составу эфирного масла и ISSR-фрагментов выделена группа наиболее генетически, морфологически и фитохимически близких растений, в которую вошли представители популяций Московской, Владимирской, Калужской областей, Республики Коми и Хакасии. Все они относятся к виду M. arvensis. Растения, собранные в природной флоре Дальнего Востока, по компонентному составу эфирного масла и составу ISSR-фрагментов имели большее сходство с M. arvensis из европейской части, чем с коллекционными образцами из флоры Индокитая, которые, согласно полученным данным, относятся к M. сanadensis. Комплексное изучение морфологических признаков растений, состава эфирного масла и фрагментного ISSR-анализа ДНК позволяет уточнить видовую принадлежность, а также оценить полиморфизм и степень родства между популяциями. Выявлена корреляция между данными молекулярно-генетического анализа и составом эфирного масла для растений M. arvensis и M. сanadensis и, в некоторой степени, с морфологическими признаками растений.

1. Briquet J. Fragmenta monographiae Labiatarum. Fascicule troisieme. Decades Mentharum novarum. Bull. Herb. Boiss. 1894;2:691­709.

2. Bugaenko L.A. Genetic Patterns of Terpenoid Biosynthesis in Mint. Simferopol: Business Inform Publ., 2011. (in Russian)

3. Bunsawat J., Elliott N., Hertweck K., Lawrence A. Phylogenetics of Mentha (Lamiaceae): evidence from chloroplast DNA sequences. Syst. Bot. 2004;29(4):959­964. DOI 10.1600/0363644042450973.

4. Doron’kin V.M. Mentha L. In: Malyshev L.I. (Ed.) Flora of Siberia. Novosibirsk: Nauka Publ., 1997;11:222­225. (in Russian)

5. Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem. Bull. 1987;19:11­15.

6. Ginsberg A.S. A simple method for essential oil assay in essentialoil­bearing plants. Khimiko­Farmatsevticheskaya Promyshlennost = Chemical­Farm. Industry. 1932;8(9):326­329. (in Russian)

7. Gouyon P.H., Vernet Ph., Guillerm J.L., Valdeyron G. Polymorphisms and environment: the adaptive value of the oil polymorphisms in Thymus vulgaris L. Heredity. 1986;57:59­66.

8. Gubanov I.A., Kiseleva K.V., Novikov V.S., Tikhomirov V.N. Mentha arvensis L. s. l. – Field Mint. Illustrated Guide to Plants of Central Russia. Moscow: KMK Publ.; Institute of Technological Research, 2004;3:133. (in Russian)

9. Hammer O., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: PAlaeontological STatistics software package for education and data analysis. Palaeontologia Electronica. 2001;4(1):4. Available at: https://palaeo-electronica.org/2001_1/past/issue1_01.htm

10. Hara H. Contributions to the study of variations in the Japanese plants closely related to those of Europe or North America. Part 2. J. Fac. Sci. Univ. Tokyo Sect. 3, Bot. 1956;6:343­391.

11. Holmes E.M. The Japanese peppermint plant. Pharm. J. Trans. 1882; 13:381­382.

12. Hua C.X., Wang G.R., Lei Y. Evaluation of essential oil composition and DNA diversity of mint resources from China. Afr. J. Biotechnol. 2011;10(74):16740­16745. DOI 10.5897/AJB11.1428.

13. Jedrzejczyk I., Rewers M. Genome size and ISSR markers for Mentha L. (Lamiaceae) genetic diversity assessment and species identification. Ind. Crops Prod. 2018;120:171­179. Available at: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.04.062

14. Linne C. Mentha: Species Plantarum. Holmaiae, 1753.

15. Plemenkov V.V. Chemistry of Terpenoids. Barnaul: Altay University Publ. 2007. (in Russian)

16. Rodrigues L., Póvoa O., Van den Berg C., Figueiredo A.C., Moldão M., Monteiro A. Genetic diversity in Mentha cervina based on morphological traits, essential oils profile and ISSRs markers. Biochem. Syst. Ecol. 2013;51:50­59. DOI 10.1016/j.bse.2013.08.014.

17. Shelepova O.V., Semenova M.V., Enina O.L., Schantser I.A. Genetic, phenotypic and phytochemical polymorphism of Eastern European populations Mentha arvensis L. Russ. J. Genet. 2017; 53(1):59­66. DOI 10.1134/S1022795416120139.

18. Shelepova O.V., Semenova M.V., Schantser I.A., Stepanova N. Yu. Genetic and morphological features of South Siberian Mentha arvensis L. populations. In: Proc. of the XV Int. practical and sci. conf. “Problems of Botany of South Siberia and Mongolia”. Barnaul, 2016b;15:446­450. (in Russian)

19. Shelepova O.V., Semenova M.V., Voronkova T.V., Olekhnovich L.S., Bidyukova G.F. Anatomical, morphological and phytochemical differences between Mentha canadensis L. and Mentha arvensis L. Bulleten Botanicheskogo Sada­Instituta DVO RAN = Bulletin of the Botanical Garden­Institute, Far­Eastern Branch of the RAS. 2016а;15:89­92. (in Russian)

20. Shelepova O.V., Voronkova T.V., Smirnova I.M., Enina O.L. Features of the glandular apparatus of Mentha arvensis L. plants from different geographical regions. Izvestiya Samarskogo Nauchnogo Tsentra Rossiyskoy Academii Nauk = Proceedings of the Samara Research Center of the Russian Academy of Sciences. 2012;14(1):1884­1887. (in Russian)

21. Tucker A.O., Chambers H.L. Mentha canadensis L. (Lamiaceae): a relict amphidiploid from the Lower Tertiary. Taxon. 2002;51(4):703­718.

22. Tucker A.O., Naczi R.F.C. Mentha: an overview of its classification and relationships. In: Lawrence B.M. (Ed.). Mint. The Genus Mentha. CRC Press, 2007;3­39.

23. WCSP. 2019. World Checklist of Selected Plant Families. Facilitated by the Royal Botanic Gardens, Kew. Available at: http://apps.kew.org/wcsp/Retrieved