Генетическая изменчивость митохондриальной ДНК дуба черешчатого (Quercus robur L.) на Южном Урале
Authors: Янбаев Р.Ю. , Бахтина С.Ю. , Садыков А.Х. , Янбаев Ю.А. , Редькина Н.Н. 
Published: February 2025

Введение. Актуальность исследования определяется необходимостью изучения генетической изменчивости популяций дуба черешчатого (Quercus robur L.) на Южном Урале, где в течение длительного времени ухудшалось состояние насаждений. Несмотря на появление в последние годы работ, характеризующих полиморфизм популяций региона по ядерным и хлоропластным генам, генетические маркеры генома митохондрий для выявления изменчивости популяций ранее не использовались. Целью исследования является анализ генетической изменчивости митохондриальной ДНК дуба черешчатого на Южном Урале и выявление географического распределения популяций с разными гаплотипами на восточной границе ареала вида. Объекты и методы. Выборки дуба черешчатого отобраны в 23 естественных древостоях и одном искусственном насаждении Республики Башкортостан и в прилегающих территориях Пермского края и Свердловской области. Эти дубравы представляют основные физико-географические области региона, где произрастает дуб черешчатый. В качестве генетических маркеров были использованы пять однонуклеотидных полиморфизмов из набора генетических маркеров, ранее разработанного с применением технологии секвенирования ДНК нового поколения и генотипирования путём секвенирования. Результаты. Впервые установлено, что дубравы Южного Урала по изменчивости митохондриальной ДНК подразделяются на северную и южную группы. Насаждения дуба черешчатого Месягутовской лесостепи на северо-востоке Башкортостана, северных частей равнинного Предуралья и западного макросклона Уральского хребта, а также Уфимского плато (группа 1) отличались по гаплотипу от популяций, расположенных южнее в Башкирском Предуралье, в горно-лесной зоне Башкортостана, на Зилаирском плато и в Башкирском Зауралье (группа 2). В зоне контакта альтернативных митотипов обнаружена популяция, включающая деревья с обоими однонуклеотидными полиморфизмами генома митохондрий. Вывод. Полученные результаты о подразделении популяций дуба черешчатого Южного Урала на две географически чётко разделённые группы могут быть полезны для решения проблем ведения лесного хозяйства в дубравах региона, в том числе для оптимизации лесосеменного районирования вида в Республике Башкортостан и судебно-ботанической экспертизы с целью выявления источника происхождения древесины.

Introduction. The importance of the study is determined by the need to study the genetic variation of pedunculate oak (Quercus robur L.) populations in the Southern Urals, where the condition of the stands has been deteriorating for a long time. Recent years have seen the appearance of studies that characterize the polymorphism in the populations of the region by nuclear and chloroplast genes. However, genetic markers of the mitochondrial genome have not been used before for the purpose of detecting population variation. The aim of the study is to analyze the genetic variation of the mitochondrial DNA of the pedunculate oak in the Southern Urals and to identify the geographical dissemination of populations with different haplotypes along the eastern border of the species' range. Objects and methods. Samples of pedunculate oak were selected in 23 natural stands and one artificial plantation of the Republic of Bashkortostan and in the adjacent territories of the Perm Krai and the Sverdlovsk Oblast. These oak forests represent the main physical-geographical areas of the region where the pedunculate oak grows. Five single-nucleotide polymorphisms from a set of genetic markers that had been previously developed using a new generation DNA sequencing technology and genotyping by sequencing were used as genetic markers. Results. For the first time, the oak forests of the Southern Urals have been found to be divided into the northern and southern groups according to the variation of mitochondrial DNA. The pedunculate oak stands of the Mesyagutovoforest-steppe area, the North-East of Bashkortostan, the northern parts of the Cis-Urals and the western macrosclope of the Ural Ridge, as well as the Ufa Plateau (Group 1) differed in haplotype from the populations located further south in the Bashkir Cis-Urals, the mountain forest zone of Bashkortostan, the Zilair Plateau and the Bashkir Trans-Urals (Group 2). A population was discovered in the contact zone of alternative mitotypes, which includes trees with both single-nucleotide polymorphisms of the mitochondrial genome. Conclusion. The obtained results on the subdivision of pedunculate oak populations growing in the Southern Urals into groups, which are clearly separated geographically, can be useful for solving the problems of forest management in the oak forests of the region. The latter include optimization of the forest-seed zoning of the species in the Republic of Bashkortostan and forensic botanical examination for identifying timber origin.