Морфологические и филогенетические особенности крымской популяции Juniperus deltoids R.P. Adams

Juniperus deltoides – это реликтовый вид третичного периода. Является типичным представителем средиземноморской группы секции Juniperus. Включен в Красные книги Республики Крым и города Севастополя. До недавнего времени считалось, что на территории Крыма произрастает популяция J. oxycedrus. Сейчас J. deltoides описывают как криптический вид, морфологически сложно отличимый от J. oxycedrus. В результате возникла необходимость проведения ряда детальных исследований по определению морфологических и филогенетических особенностей криптической популяции Крыма с целью установления ее принадлежности к одному из видов криптической пары. Исследования проходили в два этапа: на первом этапе определяли морфологические особенности вегетативных и генеративных органов и их отличие от J. oxycedrus, на втором – выполняли генетические исследования. Длина хвои крымской популяции составляет 12.94 ± 0.19 мм, что соответствует восточноитальянской популяции J. deltoides. При этом ширина хвои равна 1.39 ± 0.02 мм, что свойственно португальской популяции J. oxycedrus. Размеры шишкоягод составляют: d₁ (условно высота) – 7.54 ± 0.14 мм, d₂ (условно ширина) – 9.11 ± 0.09 мм, что больше соответствует J. deltoides. Форма шишкоягод варьирует весьма сильно. Встречаются особи с шишкоягодами, кроющие чешуи которых визуально не отличимы, их верхушки полностью срастаются. Подобное явление характерно для западносредиземноморских популяций J. oxycedrus. Морфологический анализ вегетативных и генеративных органов J. deltoides показал, что при сочетании двух этих признаков достоверно различить особи J. deltoides и J. oxycedrus не представляется возможным. Для генетического анализа использовали ядерные (внутренний транскрибируемый спейсер ITS) и хлоропластные (petN-psbM, trnS-trnG) некодирующие участки генома. Исследования показали, что ядерные участки генов обладают большей вариабельностью, чем хлоропластные. Последовательности, полученные в данной работе, образовали кладу с образцами J. deltoides 9430 и 9431 (BAYLU), произрастающими в Турции, что позволяет отнести изученные образцы к виду J. deltoides.

1. Abaimov V.F. Dendrology. Moscow, 2009. (in Russian)

2. Adams R.P. Morphological comparison and key to Juniperus deltoides and J. oxycedrus. Phytologia. 2014a;96(2):58-62.

3. Adams R.P. Junipers of the World: The Genus Juniperus. Bloomington: Trafford Publ., 2014b.

4. Adams R.P., Morris A.J., Pandey R.N., Schwarzbach A.E. Cryptic speciation between Juniperus deltoides and Juniperus oxycedrus (Cup­ ressaceae) in the Mediterranean. Biochem. Syst. Ecol. 2005;33(8):771-787. https://doi.org/10.1016/j.bse.2005.01.001.

5. Bandelt H.J., Forster P., Röhl A. Median-joining networks for inferring intraspecific phylogenies. Mol. Biol. Evol. 1999;16(1):37-48. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a026036.

6. Farjon A. A Handbook of the World’s Conifers. Brill, 2017.

7. Hojjati F., Kazempour-Osaloo S.H., Adams R.P., Assadi M. Molecular phylogeny of Juniperus in Iran with special reference to the J. excelsa complex, focusing on J. seravschanica. Phytotaxa. 2018;375(2):135-157. https://doi.org/10.11646/phytotaxa.375.2.1.

8. Kolesnikov A.I. Ornamental Dendrology. Moscow, 1974. (in Russian)

9. Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz M., Tamura C. MEGA X: molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Mol. Biol. Evol. 2018;35(6):1547-1549. https://doi.org/10.1093/molbev/msy096.

10. Mao K., Hao G., Liu J., Adams R.P., Milne R.I. Diversification and biogeography of Juniperus (Cupressaceae): variable diversification rates and multiple intercontinental dispersals. New Phytol. 2010;188(1):254-272. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2010.03351.x.

11. Novikov O.O., Pisarev D.I., Zhilyakova E.T., Trifanov B.V. Juniper: Phytochemistry and pharmacology of the genus Juniperus L. Moscow, 2014. (in Russian)

12. Pisarev D.I. Current state of research in the taxonomy, chemistry, and pharmacology of the genus Juniperus L. In: Proceedings of the international scientific and practical conference “Current Issues in Phytodesign”. Belgorod, 2007;296-304. (in Russian)

13. Plugatar Yu.V. Forests of Crimea. Simferopol, 2015. (in Russian)

14. Rajčević N., Dodoš T., Novaković J., Janaćković P., Marin P.D. Epicuticular wax variability of Juniperus deltoids R.P. Adams from the central Balkan - ecology and chemophenetics. Biochem. Syst. Ecol. 2020;89:104008. https://doi.org/10.1016/j.bse.2020.104008.

15. Red Book of the City of Sevastopol. Sevastopol, 2018. (in Russian)

16. Roma-Marzio F., Najar B., Alessandri J., Pistelli L., Peruzzi L. Taxonomy of prickly juniper (Juniperus oxycedrus group): a phyto chemical-morphometric combined approach at the contact zone of two cryptospecies. Phytochemistry. 2017;141:48-60. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2017.05.008.

17. Ronquist F., Teslenko M., van der Mark P., Ayres D.L., Darling A., Höhna S., Larget B., Liu L., Suchard M.A., Huelsenbeck J.P. MrBayes 3.2: efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space. Syst. Biol. 2012;61(3):539-542. https://doi.org/10.1093/sysbio/sys029.

18. Rozas J., Ferrer-Mata A., Sánchez-DelBarrio J.C., Guirao-Rico S., Librado P., Ramos-Onsins S.E., Sánchez-Gracia A. DnaSP 6: DNA sequence polymorphism analysis of large datasets. Mol. Biol. Evol. 2017;34(12):3299-3302. https://doi.org/10.1093/molbev/msx248.

19. Rubtsov N.I. Guide to Higher Plants of Crimea. Leningrad, 1972. (in Russian)

20. Sadykova G.A., Hantemirova E.V., Polezhaeva M.A., Aliev K.U. Genetic variability of tree junipers of section Sabina: data from Dagestan, Armenia, and Crimea. Russ. J. Genet. 2021;57:1223-1228. https://doi.org/10.1134/S1022795421100100.

21. Sadykova G.A., Neshataeva V.Yu. Woodlands of Juniperus excel sa subsp. polycarpos in foothill Dagestan. Botanicheskij Zhurnal = Botanical Journal. 2020;105(2):179-195. https://doi.org/10.31857/S0006813619110164. (in Russian)

22. Yarmishko V.T., Lyanguzova I.V. Methods for Studying Forest Communities. St. Petersburg, 2002. (in Russian)

23. Yena A.V., Fateryga A.V. Red Book of the Republic of Crimea: Plants, algae, and fungi. Simferopol, 2015. (in Russian)

24. Yousefi S., Avand M., Yariyan P. Identification of the most suitable afforestation sites by Juniperus excels specie using machine learning models: Firuzkuh semi-arid region, Iran. Ecol. Inform. 2021;65:101427. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2021.101427.