vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2024-69-4-329-339vestib-944Research ArticleСтатьиПриродоохранное значение генетической структуры регрессивных популяций Lobelia dortmanna L. в БеларусиConservation significance of the genetic structure of regressive populations of Lobelia dortmanna L. in BelarusМяликА. Н.MialikA. M.

Мялик Александр Николаевич – канд. биол. наук, заведующий сектором.

Ул. Сурганова, 2в, 220012, Минск

Aliaksandr M. Mialik – Ph. D. (Biol.), Head of the Sector.

2v, Surganov St., 220012, Minsk

aleksandr-myalik@yandex.ruГуднаяН. В.HudnayaN. U.

Гудная Наталья Владимировна – науч. сотрудник.

Ул. Сурганова, 2в, 220012, Минск

Natallia U. Hudnaya – Researcher.

2v, Surganov St., 220012, Minsk

N.Samakhvalava@cbg.org.byКулагинаТ. Г.KulahinaT. G.

Кулагина Татьяна Геннадьевна – науч. сотрудник.

Ул. Сурганова, 2в, 220012, Минск

Tatsiana G. Kulahina – Researcher.

2v, Surganov St., 220012, Minsk

T.Shlapakova@cbg.org.byДубарьД. А.DubarD. A.

Дубарь Даниил Александрович – науч. сотрудник.

Ул. Сурганова, 2в, 220012, Минск

Daniil A. Dubar – Researcher.

2v, Surganov St., 220012, Minsk

d.dubar@tut.byТитокВ. В.TitokV. V.

Титок Владимир Владимирович − член-корреспондент, д-р биол. наук, доцент, гл. науч. сотрудник.

Ул. Сурганова, 2в, 220012, Минск

Vladimir V. Titok − Corresponding Member, D. Sc. (Biol.), Associate Professor, Chief Researcher.

2v, Surganov St., 220012, Minsk

V.Titok@cbg.org.byЦентральный ботанический сад НАН БеларусиCentral Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Belarus202406112024694329339Copyright © Мялик А.Н., Гудная Н.В., Кулагина Т.Г., Дубарь Д.А., Титок В.В., 20242024Мялик А.Н., Гудная Н.В., Кулагина Т.Г., Дубарь Д.А., Титок В.В.Mialik A.M., Hudnaya N.U., Kulahina T.G., Dubar D.A., Titok V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/944

В статье представлен анализ генетического разнообразия популяций Lobelia dortmanna L. (лобелии Дортманна), выполненный с помощью молекулярных iPBS-маркеров. Изучены все известные в Беларуси популяции из озер Белое (Лунинецкий р-н), Свитязь (Новогрудский р-н), Белянец и Бредно (Россонский р-н), расположенные в островных локалитетах вдали от юго-восточной границы ареала. Показано, что наибольшее генетическое разнообразие Нея характерно для популяции оз. Белянец (0,15), наименьшее ‒ для популяции оз. Бредно (0,10). Для данного вида не выявлено взаимосвязи между положением популяции в пределах ареала, ее численностью, жизненностью растений и уровнем генетического разнообразия. Для белорусских популяций Lobelia dortmanna L. установлено преобладание межпопуляционной изменчивости (54 %) над внутрипопуляционной (46 %), что указывает на высокий уровень их генетической дифференциации. Поток генов для популяций исследуемого вида равен 0,35, что подтверждает низкий уровень обмена генами между популяциями и согласуется с крайне низкой численностью вида на территории Беларуси, а также с изолированностью популяций как от основного фрагмента ареала вида, так и между собой.

Данные кластерного анализа популяций Lobelia dortmanna L. показывают их разделение на две генетически разрозненные группы, географическое положение которых подтверждает их генетическую связь с фенноскандинавским и атлантикоевропейским фрагментами ареала вида в Европе.

The article analyzes the genetic diversity of populations of Lobelia dortmanna L. (Dortmann’s lobelia) performed using molecular iPBS markers. All known populations in Belarus from lakes Beloye (Luninetsky district), Svityaz (Novogrudsky district), Belyanets and Bredno (Rossonosky district), located in island localities far from the south-east border of the range, were studied. The research results showed that Nei’s greatest genetic distance is characteristic of the Belyanets population (0.15), and the least one is characteristic of the Bredno population (0.10). For this species, no relationship has been identified between the position of the population within the range, its size, plant vitality and the level of genetic diversity.

For Belarusian populations of Lobelia dortmanna L., a predominance of interpopulation variability (54 %) over intrapopulation variability (46 %) was established, which indicates a high level of their genetic differentiation. The gene flow for populations of the species under study is 0.35, which confirms the low level of gene exchange between populations and is consistent with an extremely low population size of the species in the territory of Belarus, as well as the isolation of populations both from the main fragment of the species’ range and among themselves. Data of the cluster analysis of Lobelia dortmanna L. populations demonstrate their division into 2 genetically distinct groups, the geographical location of which confirms their genetic connection with the Fennoscandian and Atlantic-European fragments of the species’ range in the northern part of Europe.

охраняемые растенияводные макрофитымолекулярные iPBS-маркерыгенетическое разнообразие популяцийprotected plantsaquatic macrophytesmolecular iPBS markersgenetic diversity of populationsReferencesРасселение Лобелии Дортмана на Витебщине / И. М. Морозов [и др.] // Охраняемые природные территории и объекты Белорусского Поозерья: современное состояние, перспективы развития: материалы III Междунар. науч. конф., Витебск, 16–17 декабря 2009 г. / редкол.: А. М. Дорофеев (отв. ред.) [и др.]; Витеб. гос. ун-т им. П. М. Машерова [и др.]. – Витебск, 2009. – С. 148–150.Morozov I. M., Torbenko A. B., Vysotskii Yu. I., Lebedeva Yu. I. Settlement of Lobelia dortman in the Vitebsk region. Okhranyaemye prirodnye territorii i ob’’ekty Belorusskogo Poozer’ya: sovremennoe sostoyanie, perspektivy razvitiya: materialy III Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii, Vitebsk, 16–17 dekabrya 2009 goda [Protected natural areas and objects of the Belarusian Poozerie: current state, development prospects: materials of the III International scientific conference, Vitebsk, December 16–17, 2009]. Vitebsk, 2009, pp. 148–150 (in Russian).Власов, Б. П. Особенности уникальных озер Беларуси как формирующая основа ресурсов реликтовых видов Isoetes L. и Lobelia dortmanna L. // Вестн. БГУ. Сер. 2. Химия. Биология. География. – 2014. – № 1. – С. 62–67.Vlasov B. P. Features of the unique lakes of Belarus as the forming basis for the resources of relict species Isoеtes L. and Lobelia dortmanna L. Vestnik Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya 2: Khimiya. Biologiya. Geografiya [Bulletin of the Belarusian State University. Series 2: Chemistry. Biology. Geography], 2014, no. 1, pp. 62–67 (in Russian).Красная книга Республики Беларусь. Растения: редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды дикорастущих растений / М-во природ. ресурс. и охраны окруж. среды Респ. Беларусь, Нац. акад. наук Беларуси; гл. редкол.: Л. И. Хоружик (предс.) [и др.]. – 4-е изд. – Минск: Беларус. энцыкл., 2015. – 445 с.Kachanovskii I. M., Nikiforov M. E., Parfenov V. I., Borodin O. I., Pugachevskii A. V., Baichorov V. M., Gapienko O. S., Giryaev A. S., Evdaseva T. P. Red Book of the Republic of Belarus. Plants: rare and endangered species of wild plants. 4th ed. Minsk, Belaruskaya Entsyklapedyya Publ., 2015. 445 p. (in Russian).How general are positive relationships between plant population size, fitness and genetic variation? / R. Leimu [et al.] // J. Ecol. – 2006. – Vol. 94, N 5. – P. 942–952. https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2006.01150.xLeimu R., Mutikainen P., Koricheva J., Fischer M. How general are positive relationships between plant population size, fitness and genetic variation? Journal of Ecology, 2006, vol. 94, no. 5, pp. 942–952. https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2006.01150.xGenetic diversity and population structure of naturally rare Calibrachoa species with small distribution in southern Brazil / A. L. de Wallau John [et al.] // Genet. Mol. Biol. – 2019. – Vol. 42, N 1. – P. 108–119. https://doi.org/10.1590/1678-4685-gmb-2017-0314de Wallau John A. L., Mäder G., Fregonezi J. N., Freitas L. B. Genetic diversity and population structure of naturally rare Calibrachoa species with small distribution in southern Brazil. Genetics and Molecular Biology, 2019, vol. 42, no. 1, pp. 108–119. https://doi.org/10.1590/1678-4685-gmb-2017-0314Genetic diversity and population structure of the rare and endangered plant species Pulsatilla patens (L.) Mill in East Central Europe / M. Szczecińska [et al.] // PLoS ONE. – 2016. – Vol. 11, N 3. – P. e0151730. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0151730Szczecińska M., Sramko G., Wołosz K., Sawicki J. Genetic diversity and population structure of the rare and endangered plant species Pulsatilla patens (L.) Mill in East Central Europe. PLoS ONE, 2016, vol. 11, no. 3, P. e0151730. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0151730Samantaray, S. Evaluation of genetic diversity in Chlorophytum borivilianum (Santp. and Fernan.) using molecular markers: An endangered medicinal plant / S. Samantaray, U. Ngangkham // Active ingredients from aromatic and medicinal plants / ed. H. A. El-Shemy. – 2017. https://doi.org/10.5772/66536Samantaray S., Ngangkham U. Evaluation of genetic diversity in Chlorophytum borivilianum (Santp. and Fernan.) using molecular markers: An endangered medicinal. Active Ingredients from Aromatic and Medicinal Plants, 2017. https://doi.org/10.5772/66536Lobelia dortmanna (Lobeliaceae) в Вологодской области / Д. А. Филиппов [и др.] // Вестн. СПбГУ. Сер. 3. Биология. – 2016. – Вып. 1. – С. 84–99.Filippov D. A., Bobrov Yu. A., Chkhobadze A. B., Levashov A. N. Lobelia dortmanna (Lobeliaceae) in the Vologda region. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Seriya 3. Biologiya [Bulletin of Saint Petersburg University. Series 3. Biology], 2016, vol. 1, pp. 84–99 (in Russian).Reasons for the dramatic loss of Lobelia dortmanna, a keystone plant species of softwater lakes in the Northern Hemisphere / S. R. Nielsen [et al]. // Freshwater Biol. – 2023. – Vol. 68, N 10. – P. 1673–1684. https://doi.org/10.1111/fwb.14149Nielsen S. R., Martinsen K. T., Pedersen O., Baastrup-Spohr L. Reasons for the dramatic loss of Lobelia dortmanna, a keystone plant species of softwater lakes in the Northern Hemisphere. Freshwater Biology, 2023, vol. 68, no. 10, pp. 1673–1684. https://doi.org/10.1111/fwb.14149iPBS: a universal method for DNA fingerprinting and retrotransposon isolation / R. Kalendar [et al.] // Theor. Appl. Genet. – 2010. – Vol. 121, N 8. – Р. 1419–1430. https://doi.org/10.1007/s00122-010-1398-2Kalendar R., Antonius K., Smýkal P., Schulman A. H. iPBS: a universal method for DNA fingerprinting and retrotransposon isolation. Theoretical and Applied Genetics, 2010, vol. 121, no. 8, pp. 1419–1430. https://doi.org/10.1007/s00122010-1398-2Wright, S. Random drift and shifting balance theory of evolution / S. Wright // Biomathematics / ed. K. Krickeberg [et al.]. – Berlin [et al.], 1970. – Vol. 1: Mathematical topics in population genetics / ed. K. Kenichi. – P. 1–31. https://doi.org/10.1007/978-3-642-46244-3_1Wright S. Random drift and shifting balance theory of evolution. Biomathematics. Vol. 1: Mathematical topics in population genetics. Berlin, Heidelberg, New York, 1970, pp. 1–31. https://doi.org/10.1007/978-3-642-46244-3_1Редкие биотопы Беларуси / А. В. Пугачевский [и др.]. – Минск: Альтиора – Живые краски, 2013. – 234 с.Pugachevskii A. V., Vershitskaya I. N., Ermokhin M. V., Stepanovich I. M., Sozinov O. V., Sakovich A. A., Rudakovskii I. A., Kulak A. V., Zhuravlev D. V. Rare biotopes of Belarus. Minsk, Al’tiora – Zhivye kraski Publ., 2013. 234 p. (in Russian).Козловская, Н. В. Флора Белоруссии, закономерности ее формирования, научные основы использования и охраны / Н. В. Козловская. – Минск: Наука и техника, 1978. – 126 с.Kozlovskaya N. V. Flora of Belarus, patterns of its formation, scientific principles of use and protection. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1978. 126 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.