Biological series Volume 109. Part 2 2004

CONTENTS

Chelintsev N.G. Extrapolation algorithms for animal aerial counts ... 3

Friedmann V.S., Eremkin G.S., Leonov A.P. Birds of prey in the National Park Russky Sever, Vologda Region, Russia: fauna and response to motorways ... 15

Nikitsky N.B. The beetles of the subfamily Tetratominae Billberg, 1820 (Coleoptera, Tetratomidae) of the world fauna ... 25

Vakhrameeva M.G., Tatarenko I.V., Varlygina T.I. The main directions of wild orchids studying in Russia and neighboring states ... 37

Ushakova G.L, Shmakova N.Yu., Koroleva N.E. Influence of species composition and structure of the phytomass on the carbon storage in mountain tundra, birch forest, spruce forest and piedmont spruce and pine forests (Khibiny mountains, Murmansk province) ... 57

Mirkin B.M., Shaikhislamova E.F., Khasanova G.R., Sujundukov J.T. The changes of floris-tic composition of the segetal communities of Bashkiria Transural during reform years (1982-2002) ... 66

Scientific communications

Dorofeyev V.L, Korotyaev B.A., Gultekin L. A new species of the genus Stroganowia Kar. et Kir. (Cruciferae) from Northeast Turkey and rhynchophorous beetles (Coleoptera, Cur-culinoidea) associated with it ... 72

Sviridov A.V. New species of Underwing — Catocala sinyaevi sp. n. (Lepidoptera: Noctuidae) from Central China ... 76

Bolshakov L.V. The new taxa of genus Leptidea Billberg, 1820 (Lepidoptera: Pieridae) from Asian mountains regions ... 78

Mavrodiev E.V., Soltis D.E., Alexeev Yu.E. Diagnostics of Tragopogon x crantiii Dichtl (T. du-bius Scop, x T. orientalis L.), a new notospecies for Russian flora, and taxonomic independence of T. orientalis L.: evidence from the ITS sequence data ... 83

Jubilee

Vladimir Borisovich Kuvaev ... 88

Losses of science

Evgeny Nikolaevich Matyushkin ... 90

Critique and bibliography

Sviridov A.V. Review on the book: Z.F. Klyuchko, I.G. Plushch, P.N. Sheshurak «The Annotated Catalogue of the Noctuids Moths (Lepidoptera) of the fauna of Ukraine» ... 94

Chronicle

Papchenkov V.G., Shcherbakov A.V. Hydrobotany workshop in Borok ... 96

EXTRAPOLATION ALGORITHMS FOR ANIMAL AERIAL COUNTS

N.G. Chelintsev

At the aerial line transect sample counts of animals the different schemes of transect distributing in territory are used including such, at which transect distributing does not correspond to random model and is require using of non-standard extrapolation methods to avoid essential error in an estimation of animal abundance. On character of transect distributing three basic schemes having their own features in application of extrapolation algorithms are allocated: «A» — noneven and unordered scheme of transect distributing, «B» — distributing of the transects as a consequent chain, UC» — the count on parallel transects. For the schemes «A» and «B» the method of adaptive division of territory on extrapolation sectors with two «quasi random» samples in each sector is proposed. For the scheme UC» is offered a method of division of territory on extrapolation sectors with one transect in each sector. For the each scheme formulas of calculation of the extrapolated number of animals and statistical error of these number are given. Suggestive algorithms to extrapolation enable to reduce to the minimum systematic error in the extrapolated number of animals, and also to receive adequate value of statistical error. For different species of animals the examples of application of the offered algorithms of extrapolation are given on the basis of the data of concrete counts with use of the considered three schemes of the transect distributing.

BIRDS OF PREY IN THE NATIONAL PARK RUSSKY SEVER, VOLOGDA REGION, RUSSIA: FAUNA AND RESPONSE TO MOTORWAYS

V.S. Friedmann, G.S. Eremkin, A. P. Leonov

Fauna and spatial distribution of birds of prey (Falconiformes, Aves) in the National Park Rus-sky Sever were studied in late June to early August 2000. Special attention was paid to species reaction on proximity of motorways in the park. Fourteen species in total were recorded, 9 of these were for certain or supposedly breeding ones. Approximate carrying capacity of their habitats in the National Park was estimated. By their habitat preferences species were split into two groups: birds of the first group inhabit large areas of relatively uniform habitat, either forested or agricultural ones, and birds of the second group nest and hunt in patchy habitats where favourable forests are interspersed with open areas of various size. Sparrow Hawk {Accipiter nisus L.), Honey Buzzard (Pernis apivorus L.), Hobby (Falco subbuteo L.), Marsh Harrier {Circus aeruginosus L.), and Black Kite (Milvus migrans Gm.) represent the first group; Goshawk {Accipiter gentilis L.), Merlin {Falco columbarius L.), Kestrel {F. tinnunculus L.), Hen and Montague's harriers {Circus pygargus L. and C. cyaneus L.) — the second group. Common Buzzard {Buteo buteo L.) falls inbetween. Such division of species corresponds well to their life strategies (conservative or opportunistic as extremes) and allows to predict species response on afforestation or habitat fragmentation. A species specific response on fragmentation of habitats in the National Park Russky Sever by roads and motorways is discussed.

THE BEETLES OF THE SUBFAMILY TETRATOMINAE BILLBERG, 1820 (COLEOPTERA, TETRATOMIDAE) OF THE WORLD FAUNA

N.B. Nikitsky

The short morphological characteristics of the genus Tetratoma F. (by imago) and the detailed key of all 24 species of this genus of the world fauna are given. A new species — T. (Abstrulia) canadensis Nikitsky et Chantal, sp. nov. from Canada is described.

THE MAIN DIRECTIONS OF WILD ORCHIDS STUDYING IN RUSSIA AND NEIGHBORING STATES

M.G. Vakhrameeva, LV. Tatarenko, T.I. Vartygina

The paper gives a survey of works devoted to orchids (Orchidaceae Juss.) of Russian flora and neighboring countries, published beginning with middle of 19 century and till 2003 year in Russia and abroad. The main directions of studying orchids (taxonomy, morphology, ontogeny, geographical distribution, ecology, phytocoenology, cultivation, protection) are discussed. List of literature cited consists of 510 names.

INFLUENCE OF SPECIES COMPOSITION AND STRUCTURE OF THE PHYTOMASS ON THE CARBON STORAGE IN MOUNTAIN TUNDRA, BIRCH FOREST, SPRUCE FOREST AND PIEDMONT SPRUCE AND PINE FORESTS (KHIBINY MOUNTAINS, MURMANSK PROVINCE)

G.L Ushakova, N.Yu. Shmakova, N.E. Koroleva

Data on the distribution of the major carbon stores held in the northern boreal and tundra vegetation and soils are presented in the paper. It was revealed, that the phytomass accumulated in the in mountain plant communities increased from snow-bed communities to mountain forests, and decreased from spruce to pine lowland forests. The percentage of carbon held in the phytomass of mountain tundra was 42,5%, and in forest communities — 48,3%. Caibon stored in tundra phytomass varied from 0,27 kg/m2 in snow-bed community to 1,01 kg/m2 in dwarf shrub-dominated community, and in phytomass of boreal forest — from 2,15 kg/m2 to 4,59 kg/m2. The carbon stored in the soil horizons to 40 cm depth varied from 5,26 kg/m2 in lichen-dominated biogeocoenosis to 24,77 kg/m2 in dwarf shrub-dominated one, and in forest biogeococno-sises — from 2,81 kg/m2 in piedmont pine forest to 14,22 kg/m2 in mountain spruce forest. Total amount of carbon stored in the ecosystem (that includes carbon stored in the aboveground and belowground phytomass, in the litter, and in the soil horizons to 40 cm depth) was recorded as minimal in lichen-dominated tundra (6,44 kg/m2 ), and as maximal in the dwarf shrubs-dominated tundra (30,58 kg/m2), that was even more, than total carbon amount stored in the boreal forest ecosystems (from 8,67 kg/m2 in piedmont pine forest to 20,97 kg/m2 in the mountain spruce forest). In general, the carbon stored was maximal in mountain tundra and mountain forest bio-geocoenosises, with major part being accumulated in the soil.

THE CHANGES OF FLORISTIC COMPOSITION OF THE SEGETAL COMMUNITIES OF BASHKIRIA TRANSURAL DURING REFORM YEARS (1982-2002)

B.M. Mirkin, E.F. Shaikhislamova, G.R. Khasanova, J.T. Sujundukoy

The comparative analysis of Bashkiria Transurals segetal vegetation state in the period 1982-2002s was carried out. The extention of the region investigated from North to South is 380 km, the annual precipitation changes are from 442 to 308 mm, the middle annual temperature is from 0,9 to 1,8*. The economical reforms of the 1990s changed the man influence on arable lands: muldbroad soil cultivation was replaced by hoening, the doses of mineral and organic fertilizers and herbicides were decreased. As a result the floristic richness of segetal communities and constancy of most species increased, but the character of their distribution along climatic gradient remains constant.

A NEW SPECIES OF THE GENUS STROGANOWIA KAR. ET KIR. (CRUCIFERAE) FROM NORTHEAST TURKEY AND RHYNCHOPHOROUS BEETLES (COLEOPTERA, CURCULIONOIDEA) ASSOCIATED WITH IT V.I. Dorofeyev, B.A. Korotyaev, L. Giiltekin

Stroganowia leventii V. Dorof. sp. nova, a new species of the genus Stroganowia Kar. et KirM previously not known west of Iran, is described from Northeast Turkey (Erzurum Province). Three species of beetles of the superfamily Curcuiionoidea are recorded from this crucifer; two of them are not specific to this plant and one apparently monophagous weevil, Ceutorhynchus dorofeyevi Korotyaev et Giiltekin, sp. n., is described as new to science. C. dorofeyevi is closely related to C turbatus Schultze, specialized on two closely related species of the cruciferous genus Cardaria, but differs in possessing a number of primitive characters, which corresponds to the phylogenetic interrelations of the host plants of these two weevils. Stroganowia is a much more ancient genus than Cardaria,

NEW SPECIES OF UNDERWING — CATOCALA SINYAEVI, SP.N. (LEPIDOPTERA: NOCTUIDAE) FROM CENTRAL CHINA»

A. V. Sviridov

According a male and two females a new species of red Undenvings — Catocala sinyaevi, sp.n. from Central China (Provinces Garisu and Shaanxi) is described. The species is named by name of the indefatigable traveller and entomologist V.V. Sinyaev.

THE NEW TAXA OF GENUS LEPTIDEA BILLBERG, 1820 (LEPIDOPTERA: PIERIDAE) FROM ASIAN MOUNTAINS REGIONS

L.V. Bolshakov

The descriptions of Leptidea darvazensis, sp.n. from Tadzhikistan and Leptidea reali tchuvilini, ssp.n. from Armenia is presented. The new data for distribution of Leptidea reali Reissinger, 1989 in Russia is provided.

DIAGNOSTICS OF TRAGOPOGON x CRANTZU DICHTL (Г. DUBIUS SCOP, x T. ORIENTALIS L.), A NEW NOTHOSPECIES FOR RUSSIAN FLORA, AND TAXONOMIC INDEPENDENCE OF T. ORIENTALIS L.: EVIDENCE FROM THE ITS SEQUENCE DATA

E.V. Mavrodiev, D.E. Soltis, Yu.E. Alexeev

Hybrid specimens, which were previously identified as T. dubius Scop. (= T major Jacq.) or T miscellus Ownbey, are now correctly determinaed to be Tragopogon x crantzii Dichtl (T. dubius Scop, x T. orientalis L.) using the ITS sequence data. This hybrid taxon is new to the Russian flora. The ITS sequence data also support recognition of T. orientalis L. and T pratensis as distinct species.

Full text (in Russian):

О ТОЧНОЙ ДИАГНОСТИКЕ НОВОГО ДЛЯ ФЛОРЫ РОССИИ НОТОВИДА TRAGOPOGON x CRANTZIIDICHTL(Т. DUBIUS SCOP. х Т. ORIENTALIS L.) И СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОСТИ КОЗЛОБОРОДНИКА ВОСТОЧНОГО (Т. ORIENTALIS L.) ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СЕКВЕНСА ITS РИБОСОМАЛЬНОЙ ЯДЕРНОЙ ДНК

Е.В. Мавродиев, Л.Е. Солтис, Ю.Е. Алексеев

Поводом для написания настоящей заметки послужила находка необычного козлобородника (Тульская обл., Заокский р-н, луг в долине р. Скниж-ки у дер. Выдумки, 9.VI 1972, Ю.Е. Алексеев, № 000623 — MW). Первоначально определенный как Т. dubius, в дальнейшем образец был переопределен как Т. cf. miscellus Ownbey. Последний вид — это молодой американский полиплоидный таксон, образовавшийся в результате гибридизации Т. dubius и Т. pratensis — видов, занесенных в США из Европы относительно недавно (Ownbey, 1950).

Предположение о существовании в Средней России полиплоида, сформировавшегося на основе гибридной формулы «Г. dubiusx T. pratensis», не кажется чем-то необычным, однако сравнение наших растений с образцами Т. miscellus, проведенное в лаборатории молекулярной систематики и генетики университета Флориды (США), и изучение оригинального и детального описания Т. miscellus (Ownbey, 1950) заставило нас отказаться от отождествления собранных русских растений с Т. miscel-lus и продолжить работу над их идентификацией. Образцы, собранные в Средней России, отличаются от американских рядом признаков, в частности иной формой семянки, ее скульптурой и существенно меньшими размерами ее частей: паппуса, расширенной части и носика (Ownbey, 1950).

Морфологические особенности найденных растений не оставляли, однако, сомнений в том, что мы имеем дело именно с гибридом, одним из родительских видов которого оказывается Т. dubi-us s.l. Поскольку для района ранее указывались лишь три вида козлобородника — заносный Т. du-bius Scop. и аборигенные Т. pratensis L. и Т. orienta-lis L., о природе собранных образцов были выдвинуты две рабочие гипотезы: собранные растения — это гибрид между 7! dubius Scop. и Т. pratensis L. либо они — результат гибридизации Т. dubius Scop. и Т. orientalis L. Для каждого из названных гибридов известны бинарные названия — первый иногда называют 7! х haussknechtii P. Fourn. (хотя это название не было действительно обнародовано), второй — Т. х crantzii Dichtl. Оба нотовида известны из Западной Европы, но никогда не указывались для флоры России.

Известно, что разграничение двух близких лин-неевских видов Т. pratensis и Г. orientalis порой представляет серьезные сложности, не раз дававшие исследователям повод для сомнений в реальности Т. orientalis L. и сведения последнего в подвиды к Т. pratensis L. Не удивительно, что по гербарию Т. pratensis и Т. orientalis различимы далеко не всегда. Не всегда различимы они и при совместном произрастании. Сказанное ставит исследователя перед серьезными сложностями, возникающими при попытке ответа на вопрос о том, какой же именно вид — Т. pratensis или Т. orientalis — родитель собранного возможного гибрида.

Осознавая, что доказательство самостоятельности Т. orientalis — это предмет отдельного исследования, мы вслед за монографами рода Tragopogon (Борисова, 1964; Цвелев, 1985), признали самостоятельность и Т. pratensis, и Т. orientalis «а priory», и попытались доказать возможное родительство одного из этих видов исходя только из молекулярных данных.

С гербарных образцов Т. dubius s.l., Т. pratensis и Т. orientalis, собранных в Средней России (MW), а также с образца, пред–варительно определенного нами как возможный гибрид Т. dubius и одного из видов пары Т. pratensis и Т. orientalis, были взяты минимальные (0,01 г) порции сухого листового материала, из которого по стандартной методике (СТАВ-экстракця была извлечена ДНК (Doyle and Doyle, 1987; Soltis at al., 1991).

Ниже приводим список изученных образцов.

Возможный гибрид: Тульская обл., Заокский р-н, луг в долине р. Скнижки у дер. Выдумки, 9 .VI. 1972, Ю.Е. Алексеев, № 000623. (MW). Т. orientalis L: Владимирская обл., В.Н. Тихомиров, 1979 (MW). Т. pratensis L.: Москва, В.Н. Тихомиров, 1974 (MW). Т. dubius Scop.: Московская обл., Серпуховский р-н, Пу-щино, Ю.Е. Алексеев, 1980 (MW).

В качестве объекта изучения был выбран локус ITS (ITS1, 5,8S, ITS2) рибосомальной ядерной ДНК (Baldwin, 1992; Bult, Kallersjo, Suh, 1992; обзор см.: Soitis, Soltis, 1998). Под «локу-сом ITS» мы будем понимать совокупность трех участков рибосомальной ядерной ДНК — двух некодируюших фрагментов «ITS1» и «ITS2», разделенных коротким геном «5.8S» (последний, как правило, структурно наиболее консервативен). Детали картирования ITS, которых мы здесь не касаемся, обсуждаются в работе F.R. Blattner (1999). Выбранный локус был выделен и амплифицирован по стандартной методике с использованием двух праймеров — прямого N-nci8S10 и обратного С26А (Wen, Zimmer, 1996).

Секвенсы используемых праймеров:

Nnc-18S10: 5-AGGAGAAGTCGTAACAAG-3»;

С26 А: 5»-AGTTTCTTTTCCTCCGCT-3»

Число праймеров, которые известны для локуса ITS, достаточно велико (Blattner, 1999). При выборе праймеров для амплификации и последующего секвенса мы руководствовались преимущественно практическими соображениями: необходимо, чтобы избранная их комбинация позволяла быстро получить и отсеквенировать достаточно большую часть локуса ITS, а также, чтобы выбранные праймеры успешно и регулярно вступали в необходимые химические реакции. Из опыта, накопленного в лаборатории молекулярной систематики и эволюционной генетики растений университета Флориды, следует, что оптимальной комбинацией праймеров часто является именно та, которая была избрана нами: Nnc-18S10 + C26A. В случае абсолютно успешного секвенса длина прочитанного локуса оказывается даже несколько большей, чем длина участка ITS — слева и справа от него «читаются» фрагменты соседних генов (18S и 26S соответственно), на которые и «садятся» избранные праймеры при реакциях апмлификации. Такие «лишние» участки соседних с избранным локусом ITS генов традиционно удаляются при анализе данных по локусу.

Секвенс, или определение первичной структуры 1TS (последовательности его нуклеотидов), осуществлен с помощью секве-натора Beckman Coulter CEQ™ 8000 (Beckman Coulter Inc, Fuller-ton, CA, USA). В основу работы секвенатора положен DTCS-ме-тод, представляющий собой усовершенствованный вариант классической методики секвенирования Сэнгера (о нем: Маниатис и др., 1984). Набор DTCS включает термостабильные полимера-зу и пирофосфатазу, буфер для проведения реакции, контрольный праймер pUC18, меченые флуоресцирующими агентами фирмы Beckman Coulter, терминирующие секвенс дидизоксинук-леотид трифосфаты (ddNTPs), dNTP-смесь и некоторые другие реагенты. Результаты секвенса представлены в виде SCF-фай-ла программы Sequencher 4.1.4 (Gene Codes Corporation Ann Arbor. MI, USA). Отсеквенированные последовательности ITS четырех названных таксонов выравнены, отредактированы и сопоставлены в той же программе.

О возможности использования результатов ITS-секвенса для точного определения родителей гибридогенных образцов

Возможность использования локуса ITS рибосомальной ядерной ДНК для решения вопросов систематики таксонов видового ранга совершенно ясна (Soltis, Soltis, 1998), хотя работ, в которых результаты секвенса ITS были бы использованы для определения родителей гибридогенных таксонов, относительно немного (напр., Sang, Crawford, Stuessy, 1995).

Анализ ITS-секвенса должен выявить:

1) различия первичной структуры ITS гибрида и трех вероятных родителей;

2) полиморфизм ITS возможного гибрида.

Анализ ITS полиморфизма гибридных растений и должен дать точный ответ на вопрос о родительских видах. Почему последнее возможно?

Локус ITS представлен в геноме растений во множестве копий. Если таксон гибридогенен, то часть копий названного локуса он получил от одного, а часть — от другого родителя. Как уже было отмечено, присутствие в геноме гибридных растений нескольких вариантов локуса ITS дает возможность говорить о полиморфизме последнего. Скажем, если один родитель имеет в данной позиции аденин (А), другой родитель — например, цито-зин (С), то высока вероятность того, что в геноме гибридного растения можно будет найти минимум две копии ITS — одна из которых (полученная от первого родителя), будет нести в той же самой позиции ITS-локуса аденин (А), а другая — цитозин (С).

Из соображений простоты принято, однако, говорить не о двух копиях ITS, присутствующих в геноме гибрида, а о полиморфизме ITS-локуса у гибридных растений. При этом под «локусом ITS» понимается как бы некоторое «среднее арифметическое» от всего множества реальных ITS копий, присутствующих в данном геноме. Именно такое «среднее арифметическое» и представляет собой всякий результат секвенса гена ITS, используемый в молекулярно-систематическом анализе. В самом деле всякий такой секвенс, осуществленный по усовершенстовованной методике Сэнгера, — это (по определению) капиллярный электрофорез, результат которого — набор пиков излучения (в классическом случае — полос на агарозном геле), так называемая хроматограмма, отдельные пики которой — это отдельные нуклеотиды секвенируемого гена. Соответственно полиморфные участки такого гена — это «двойные» пики хроматограммы: один пик здесь как бы «вложен» в другой.

В современных секвенаторах перевод пиков излучения в последовательность букв-нуклеотидов осуществляется автоматически, и в итоговом SCF-файле программы Sequencher 4.1.4 — базовом инструменте работы молекулярных систематиков — можно видеть как хроматограмму, так и последовательность нуклеотидов, сопоставленную ей программой. Исследователь имеет широкие возможности для редактирования секвенса и, в частности, может не согласиться с тем или иным решением компьютера. В зависимости от силы и конкретного вида пиков излучения полиморфные локусы помечаются программой либо символом N, либо символами четырех нуклеотидов, либо символами пар или (редко) троек нуклеотидов (обычно называемыми IUB-кодами), однако редактирование итоговой последовательности ITS позволяет придать ей искомую однозначность. В ходе редакции секвенса исследователь обычно помечает полиморфные участки ITS символами пар нуклеотидов (например, символом W принято помечать участок, в котором присутствуют аденин (А) или цитозин (С), символом К — гуанин (G) или тимин (Т) и т. д.).

Выше было указано, что при амплификации ITS использованы два праймера — прямой и обратный. Те же два праймера используются и при секвени-ровании ITS. Не вдаваясь в технические подробности картирования ITS, отметим, что использование двух праймеров позволяет прочесть один и тот же фрагмент ДНК справа налево и слева направо (но всякий раз от 5» молекулы ДНК к ее 3» концу) в двух независимых реакциях. Это резко увеличивает надежность результатов секвенса и в ряде случаев позволяет дополнить данные, полученные в результате чтения локуса в одном направлении, данными, полученными в результате чтения того же локуса в другом направлении. Это означает высокую достоверность результатов машинного секвенса ДНК вообще и локуса ITS в частности. При получении итогового файла, содержащего результаты секвенса данного фрагмента ITS (или любого другого «гена» — участка ДНК, выделенного с помощью какой-то комбинации праймеров), программа Sequencher 4.1.4 сопоставляет результаты прямого и обратного секвенсов.

Несомненным достоинством программы Sequen-cher 4.1.4 следует считать возможность почти мгновенного сопоставления отсеквенированных последовательностей локуса ITS не только у одного вида (например, сопоставление прямого и обратного секвенсов), но и у разных видов, причем сопоставляются не только последовательности букв итогового секвенса, но и сами хроматограммы. Сопоставленные секвенсы нескольких исходных видов (в нашем случае, Т. dubius, Г. pratensis, T. orientalis и их возможного гибрида) и представляют собой основной материал для дальнейшего анализа.

Вопрос о том, что же именно означают различия в структуре локуса ITS, следует оставить открытым. В первом приближении можно сказать, что речь, несомненно, идет о показателе времени дивергенции популяций одного или разных видов: чем раньше дивергировали популяции, тем большее число различий будет накоплено в локусе ITS. Не удивительно, что изолированные друг от друга популяции одного и того же вида (например, популяции, разделенные географически) могут иметь в 1TS некоторое число различных позиций, но оно (если вообще выявляется) крайне невелико (Soltis, Soltis, 1998), вероятно, можно говорить приблизительно об одной «замене» на 400-500 нуклео-тидов.

Результаты и обсуждение

Локус ITS успешно отсеквенирован у всех четырех видов.

Результаты сопоставления секвенсов локуса ITS у четырех названных видов козлобородника приведены в таблице.

Результаты взаимного сравнения ITS-секвенсов четырех видов рода Tragopogon, собранных в Средней России

Номер позиции Гибридный образец Т. dubius Scop. T. pratensis L. Т. orientalis L.

151 М = С или А А G С

153 М = С или А С А А

308 С С Т С

364 К = G или Т Т Т G

392 М = С или А А А С

396 Y = С или Т С С Т

480 R = А или G G G А

В ее первом столбце указан номер позиции данного нуклеотида относительно начала ITS-1, который дан по результатам сопоставления последовательностей в программе Sequencher 4.I.4. В дальнейшем этот номер может быть существенно скорректирован, поскольку названная программа не всегда обозначает места возможных делеций нуклео-тидов — обычного явления в ходе изменения первичной структуры всякого локуса ДНК (и ITS в том числе) во времени. Сказанное не удивительно: Sequ-encher 4.1.4 анализирует результаты секвенса данного участка ДНК, который (по определению) не выявляет делеций, т.е. каких-то отсутствующих, исчезнувших из него нуклеотидов. Выявить последние в ряде случаев оказывается возможным лишь при сравнении первичной структуры локуса ITS одного вида с таковой какого-то другого вида. Предположение о вероятной делеций выдается программой в виде символа «двоеточие» (нескольких двоеточий, если речь идет о нескольких делециях), который встраивается в последовательность буквенных символов первичной структуры секвенируемого гена и делает возможным сопоставление гомологичных участков одного и того же локуса (например, локуса ITS-1) у двух разных видов. Разумеется, очень часто (как было и в нашем случае) гомологичные участки ITS у разных видов оказывается возможным сопоставить и без гипотетических делеций. Вообще выявить места возможных делеций в ITS, равно как и в любом другом локусе, можно, как правило, только в результате сопоставления данных по большому числу ITS-секвенсов, полученных для множества (в пределе — для всех) видов того или иного рода. Такое сопоставление обычно предпринимается с молекулярно-филогенетиче-скими целями в программе CLUSTAL X (Thomp-son, Higgins, Gibson, 1994; Thompson et al., 1997) или в других компьютерных программах, использующих алгоритм программы CLUSTAL X. Для целей же настоящего исследования достаточно сопоставить гомологичные участки в программе Sequencher. Условность номера позиции того или иного нуклеотида не играет здесь решительно никакой роли — важен сам факт сопоставления (несопоставления) тех или иных участков ITS.

Данные таблицы однозначно свидетельствуют в пользу гибридогенности собранных образцов и именно родительства Т. dubius и Т. orientalis. В самом деле, полиморфизм позиции 151 локуса ITS, выявленный у гибридного растения, объясним только исходя из предположения о скрещивании Т. du-bius с Т. orientalis. Хорошим подтверждением последнего факта следует считать положение нуклеотидов всех исследованных таксонов в позиции 308, из которого, в частности, однозначно следует невозможность родительства Т. pratensis. Родитель-ство Т. dubius и Т. orientalis подтверждают и положения нуклеотидов в позициях 364, 392, 396, 480. Последние позиции интересны тем, что могут быть истолкованы в пользу парадоксального родительства Т. orientalis и Т. pratensis, которое, впрочем, невероятно исходя из только что приведенных данных для позиций 151 и 308, а также для позиции 153.

Итак, собранное в Тульской обл. растение — это новый для русской флоры гибрид между Тга-gopogon dubius Scop. и Т. orientalis L, ранее описанный как нотовид под названием Г. х crantzii Dichtl, 1883, Deutsche Bot. Monatsschr., 1 : 171. Названный гибрид встречается и севернее Тулы в Московской обл. (Растения Московской губернии. Москва. Сорное на территории Всероссийской сельскохозяйственной выставки ... 9838. Михаил Назаров. # 000622 MW.) Образец первоначально определен как Т. majus Jacq. (= Т. dubius Scop.). Наш молекулярный анализ гибридных растений подтверждает принципиальную правильность мнения Н.Н. Цвелева (1985) о значительных масштабах гибридизации в пределах Tragopogon.

Из данных таблицы следуют и другие выводы и предположения. В частности, следует признать, что Т. pratensis и Т. orientalis — это хорошо обособленные таксоны. Во всяком случае молекулярные данные не дают никаких оснований для сомнений в самостоятельности Т. orientalis: по структуре ITS вид четко отличается от близкого Т. pratensis.

Более того, наш анализ показывает, что Т. рrаtensis который морфологически чрезвычайно близок к Т. orientalis, генетически отличается от него даже лучше, чем от Т. dubius, который был собран в

Средней России (хотя окончательные выводы можно будет делать только в контексте обшей молекулярной филогении рода). Это, в частности, следует из того, что Т. pratensis отличается от Т. orien-talis не менее чем шестью «заменами» в ITS (см. позиции 150, 308, 364, 392, 396 и 480 в таблице), а от Т. dubius — только двумя (соответственно позиции 150 и 308 той же таблицы). Недостаток данных пока не позволяет сделать здесь каких-то однозначных выводов, но напрашивается предположение (!) о том, что среднерусские Т. dubius и Т. pratensis также взаимно скрещиваются и, видимо, под именем »Т. dubius*» (или даже «Г. pratensis») флористами нередко собираются не «чистые» виды, а результаты обратных скрещиваний гибридов первого поколения с видами родительскими. Предположение о гибридизации Т. dubius и Т. pratensis естественным образом возникает и исходя из просмотра обширных гербарных материалов по среднерусским козлобородникам (MW).

Авторы выражают благодарность доценту кафедры геоботаники МГУ им. М.В. Ломоносова С .А. Баландину за существенную техническую поддержку. Авторы также благодарят студента университета Флориды Дженифер Рокха. Авторы признательны Николаю Фризену за советы по поводу методической части сообщения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Борисова А. Г. Род козлобородник — Tragopogon L. // Флора СССР. М; Л., 1964. Т. 29. С. 115-196.

Маниатис Т., Фрин Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М., 1984. 480 с.

Цвелев Н,Н. Род козлобородник {Tragopogon L., Aste-гасеаё) в европейской части СССР // Новости сист. высш раст. 1985. Т. 22. С. 238-250.

Blattner F.R. Direct Amplification of the Entire ITS Region from Poorly Preserved Plant Material Using Recom-binant PCR // BioTechniques. 1999. Vol. 27. P. 1180-1186.

Baldwin B. G. Phylogenetic utility of the internal transcribed spacers of nuclear ribosomal DNA in plants: an example from the Compositae // Molecular Phylogenetics and Evolution. 1992. Vol. 1. P. 3-16.

Bult СМ., Kallersjo, Suh Y. Amplification and sequen-sing of 16/18S rDNA from gel-purified total plant DNA // Plant Molecular Biology Reporter. 1992. Vol. 10. P. 273-284.

Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation procedure from small quantities of fresh leaf tissue // Phytoche-mical Bulletin. 1987. Vol. 19. P. 11-15.

Ownbey M. Natural hybridization and amphiploidy in the genus Tragopogon // Amer. J. Bot. 1950. Vol. 37. P. 487-499.

Sang T D., Crawford L, Stuessy T.F. Documentation of reticulate evolution in peonies (Paeonia) using internal transcribed spacer sequences of nuclear ribosomal DNA: Implication for biogeography and concerted evolution // Proceedings of the National Academy of Sciences. U.S.A. 1995. Vol. 92. P. 6813-6817.

Soltis D.E., Soltis P.S. Choosing an Approach and an Appropriate Gene for Phylogenetic Analysis // Molecular Systematic of Plants II. DNA sequencing (Ed. by D.E. Soltis, P.S. Soltis, JJ. Doyle). Kluwer Academic Publisher. 1998. P. 1-42.

Soltis D.E., Collier T.G., Edgerton M.L Chloroplast DNA variation within and among genera of of the Heuche-ra group (Saxifragaceae): evidence for chloroplast transfer and paraphyly // Amer. J. Bot. 1991. Vol. 78. P. 1091-1112.

Thompson J.D., Higgins D.G., Gibfon TJ. CLUSTAL W: Improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position — specific gap pealties and weight matrix choice // Nucleic Acids Research. 1994. Vol. 22. P. 4673-4680.

Thompson J.D., Gibfon T.J., Plewniak F., Jeanmougin F., Higgins D.G. The CLUSTAL X window interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools // Ibid. 1997. Vol. 25. P. 4876-4882.

Wen J., Zimmer E.A. Phylogeny and biogeography of Panax L. (the ginseng genus, Araliaceae): inference from ITS sequences of the nuclear ribosomal DNA // Molecular Phylogenetics and Evolution. 1996. Vol. 6. P. 167-177.

Биологический ф-т МГУ 119992, Москва, Ленинские горы

Поступила в редакцию 7.05.03