Род alnus mill. (betulaceae) в азиатской россии: попу ляционная структура видов и сохранение генофонда
На правах рукописи
БАНАЕВ Евгений Викторович РОД ALNUS MILL. (BETULACEAE) В АЗИАТСКОЙ РОССИИ: ПОПУ ЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА ВИДОВ И СОХРАНЕНИЕ ГЕНОФОНДА 03.02.01 – «Ботаника»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Томск – 2010 1
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Центральном сибирском бо таническом саду СО РАН, г. Новосибирск.
Научный консультант — доктор биологических наук, академик РАН Коропачинский Игорь Юрьевич Официальные оппо- доктор биологических наук, профессор ненты: Данченко Анатолий Матвеевич;
доктор биологических наук, профессор Милютин Леонид Иосифович;
доктор биологических наук, профессор Шмаков Александр Иванович.
Ведущая организация — Учреждение Российской академии наук Главный ботанический сад им. Н. В. Цицина РАН, г. Москва.
Защита состоится 24 июня 2010 г. в 12 ч на заседании диссертационного совета Д 212.267.09 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина, 36.
Факс: (3822) 52–96–01.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Томский государ ственный университет».
Автореферат разослан «_06_»мая_2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук Середина В.П.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Сохранение биоразнообразия растительного мира в зна чительной мере связано с проблемой вида и его популяционной структурой. По пуляционный подход к изучению внутривидовой изменчивости позволяет вскрыть микроэволюционные процессы и механизмы адаптации вида, поскольку его струк тура определяется различными географическими и экологическими факторами, генетическим потенциалом, присущим данному виду, и его историей (Майр, 1974).
Многие виды рода Alnus Mill. обладают значительным фенотипическим поли морфизмом, в связи с чем существуют спорные вопросы относительно системати ческого положения целого ряда таксонов. Дополнительные трудности вносит есте ственная гибридизация, широко распространенная в этом роде. На сегодняшний день у специалистов нет ясного представления не только о числе видов ольхи в мире или отдельно взятом регионе (в частности, в Азиатской России), но и о сис теме рода в целом (Черепанов, 1955;
Murai, 1964;
Furlow, 1979 а, б).
Для изучения популяционной структуры и микроэволюционных процессов наибольший интерес представляют полиморфные виды секции Viridis Czer. подро да Alnobetula (Ehrhart) Peterman и секции Proskeimostemon Czer. подрода Alnus, широко распространенные в Циркумбореальной области. Анализ внутривидовой дифференциации на фоне климатических и экологических факторов позволяет ис следовать динамику вида и объективно подойти к решению спорных таксономиче ских вопросов. Оценка адаптивных свойств таксонов дает возможность обосно вать мероприятия по сохранению генофонда.
Как ценная декоративная древесная порода, обладающая множеством форм по типу кроны, цвету, размерам, особенностям строения листовой пластинки, ольха представляет интерес для интродукционных и селекционных исследований (Соко лов, Стратонович, 1951;
Hylander, 1957;
Щепотьев, Павленко, 1962;
Юркевич и др., 1968;
и др.).
Кроме того, ольха имеет важное биологическое и хозяйственное значение. Оль ховые насаждения выполняют почвозащитные, почвоулучшающие, мелиоративные функции, в значительной мере регулируют стоки, предотвращают образование снеж ных лавин и селевых потоков (Мильто, 1964, 1969;
Mitchell, 1968;
и др.). Ольха явля ется одной из ведущих древесных пород, обладающих способностью к азотфиксации, в связи с чем играет существенную роль в растительных сукцессиях, в частности, на освободившихся ото льда территориях (Crocker, Dickson, 1957;
Lawrence, 1958;
Hurd, 1971). Благодаря этой особенности она успешно применялась для облесения отвалов и при создании лесных культур в качестве вспомогательной породы (Курнаев, 1956;
Wollum, Youngberg, 1965;
Корецкий, Бровко, 1978;
и др.).
Цель работы – изучение изменчивости и популяционной дифференциации видов рода Alnus на территории Азиатской России, сохранение ex situ отдельных видов, декоративных форм и гибридов.
Для выполнения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить изменчивость метрических и качественных признаков вегетатив ных и генеративных органов видов в пределах ареала.
2. Определить таксономическое положение спорных в систематическом отно шении таксонов на основе изменчивости морфологических признаков и данных анализа ДНК.
3. Выявить особенности формирования популяционной структуры видов.
4. Исследовать процессы естественной межвидовой гибридизации ольхи.
5. Изучить особенности размножения и сохранения видов, форм и гибридов, перспективных для интродукции в лесостепной зоне Западной Сибири.
6. Оценить адаптационные возможности модельных видов в условиях культуры.
Защищаемые положения:
1. В популяционной структуре Alnus hirsuta (Spach) Turcz. ex Rupr. и A. crispa (Aiton) Pursh subsp. fruticosa (Rupr.) Banaev comb. nova. отчетливо проявляется взаимодействие главных эволюционных факторов – давления отбора и потока генов.
2. Увеличение фенотипического разнообразия A. hirsuta и A. crispa subsp. fruti cosa обнаруживается в условиях экологического оптимума.
3. Формообразование на юго-западной границе ареала A. hirsutа является резуль татом адаптации локальных популяций к особенностям местообитаний Даурии.
4. A. hirsutа формирует в лесостепной зоне Западной Сибири устойчивые по пуляции, что может привести к натурализации вида.
Научная новизна. Впервые на большом оригинальном материале в Азиатской России детально изучены особенности изменчивости морфологических признаков разных видов ольхи на эндогенном, внутри- и межпопуляционном уровнях. Уста новлено, что метрические признаки листьев и женских сережек A. hirsuta и A. crispa subsp. fruticosa изменяются клинально, вектор клины большинства раз мерных параметров имеет восточное и юго-восточное направление. Формирование популяционной структуры A. hirsuta в значительной мере обусловлено долготным температурно-влажностным градиентом. Доминирование «нетипичных» форм в популяциях A. hirsuta на юго-западной границе ареала вида (Даурия), является ре зультатом микроэволюционных процессов на фоне уникального сочетания клима тических параметров в этом регионе. На изменение формы и размеров вегетатив ных и генеративных органов A. crispa subsp. fruticosa существенное влияние ока зывает высотный градиент.
Впервые на основе данных внутривидовой изменчивости изучены особенности естественной гибридизации A. hirsuta и A. japonica (Thunb.) Steud. Эксперимен тально установлено отсутствие у A. incana (L.) Moench и A. hirsuta каких-либо барьеров, препятствующих скрещиванию этих видов и формированию жизнеспо собного потомства.
Показано, что в лесостепной зоне Западной Сибири A. hirsutа воспроизводится естественным путем, в молодом возрасте этот вид способен формировать высоко производительные насаждения.
Теоретическая и практическая значимость. Проведенные исследования представляют интерес с точки зрения решения общебиологических вопросов, ка сающихся микроэволюции и адаптации видов в природных популяциях и при ин тродукции. Полученные результаты позволяют развить теоретические представле ния о динамике вида и его структурной организации на фоне меняющейся клима тической и экологической обстановки в пределах ареала. Данные по популяцион ной структуре видов, полученные на основе системного анализа внутривидовой изменчивости, представляют интерес для таксономии, систематики, филогении и популяционной биологии.
Методические подходы к вопросам размножения видов, декоративных форм и гибридов ольхи ex vitro и in vitro могут быть использованы при разработке способов сохранения генофонда ex situ и создания насаждений различного функционального назначения. Полученный новый декоративный искусственный гибрид A. incana x hirsuta представляет несомненный интерес для озеленения городов Сибири.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на регио нальной конференции «Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока» (Красноярск, 1991), «Проблемы изучения растительного покрова Сибири» (Томск, 1995), «Эколого-градостроительная роль зеленых насаждений в формировании го родских и сельских поселений Сибири» (Новосибирск, 2002);
молодежной конфе ренции ботаников стран СНГ «Актуальные проблемы ботаники» (Апатиты, 1993);
VI молодежной конференции (Санкт-Петербург, 1997);
II Всероссийском семинаре «Жизнь популяций в гетерогенной среде» (Йошкар-Ола, 1998);
Всероссийской кон ференции «Проблемы дендрофлоры на рубеже ХХI века» (Москва, 1999);
II Всерос сийской конференции «Проблемы изучения растительного покрова Сибири» (Томск, 2000);
XI съезде РБО «Ботанические исследования в Азиатской России» (Барнаул, 2003);
международной конференции «Экологические проблемы интро дукции растений на современном этапе: вопросы теории и практики» (Краснодар, 1993), «Биоразнообразие и динамика экосистем Северной Евразии» (Новосибирск, 2000), 9-й конференции по садоводству (Чехия, Леднице, 2001), «Роль ботанических садов в сохранении биоразнообразия растительного мира Азиатской России: настоя щее и будущее» (Новосибирск, 2006), 5-й конференции «Размножение декоративных растений (Болгария, София, 2007), I и II конференциях «Экология и биоразнообразие лесных экосистем Азиатской России» (Чехия, Костелец над Черным лесом, 2008, 2009), «Проблемы современной дендрологии» (Москва, 2009), «Актуальные пробле мы прикладной генетики, селекции и биотехнологии растений» (Украина, Ялта, 2009);
Мировом конгрессе по биоразнообразию (Таиланд, Чианг-Май, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 37 работ. В автореферате приведено 28 основных публикаций, в т. ч. 11 статей в журналах, рекомендован ных ВАК РФ, 2 – в зарубежных журналах и 2 коллективных монографии.
Личный вклад автора заключается в постановке задачи;
сборе, обработке, анализе, интерпретации и обобщении полевых и экспериментальных данных. Дис сертационная работа представляет итог 23-летних исследований. На разных этапах она была поддержана грантами РФФИ: № 96-04-50177-а «Пути и методы сохране ния генофонда редких природных популяций древесных растений Алтайско Саянской горной области», № 99-04-49950-а «Древесные растения Азиатской Рос сии в природе и культуре: изучение биоразнообразия, интродукция, сохранение генофонда», № 02-04-49755-а «Сохранение биологического разнообразия древес ных растений в Ботанических садах», № 05-04-49157-а «Древесные растения Си бири и Дальнего Востока России: изучение биоразнообразия, сохранение гено фонда», а также интеграционными проектами СО и ДВО РАН № 5.15 «Инвентари зация, изучение и сохранение природного генофонда редких и ресурсных видов растений Сибири и Дальнего Востока России» и № 77 «Анализ таксономического состава и структуры популяций ресурсных растений Восточной Сибири и Дальне го Востока;
сохранение природного генофонда и изучение возможностей исполь зования перспективных видов».
Исследования выполнены в лаборатории дендрологии ЦСБС СО РАН. Осо бенности размножения и сохранения ольхи в условиях in vitro изучены совместно с сотрудниками лаборатории биотехнологии ЦСБС. Молекулярно-филогенети ческий анализ таксонов проведен в рамках интеграционного проекта СО РАН № 5.13 «Исследование микроэволюционных процессов древесных растений Сиби ри по анализу морфологических признаков и полиморфизму ПЦР-маркеров ядер ного и цитоплазматического геномов» с сотрудниками СИФИБР СО РАН.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка цитируемой литературы (500 наименований, из них 317 на рус ском языке) и 7 приложений. Материал изложен на 370 страницах машинописного текста и включает 13 таблиц и 153 рисунка.
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВИДАХ РОДА ALNUS MILL.
1.1. История таксономического изучения ольхи и краткий обзор систем рода Alnus Приведены основные публикации, касающиеся системы рода Alnus, в которых он рассматривался единым (Koch, 1837;
Endlicher, 1842;
Regel, 1861, 1865, 1868;
Winkler, 1904;
Schneider, 1916;
Murai, 1964;
Furlow, 1979), а также подразделялся на три самостоятельных рода – Alnaster Spach, Clethropsis Spach и Alnus s. str.
(Spach, 1841) или Alnaster, Cremastogyne (Schneid.) Czer. и Alnus (Черепанов, 1954, 1955). В работе принята точка зрения С. К. Schneider (1916) на объем рода Alnus.
Род делится на три подрода: Alnobetula (Ehrh.) Peterman (=Duschekia Opiz, =Alnaster Spach), Cremastogyne Schneid., Alnus.
1.2. Морфологические и биологические особенности рода Alnus и его подродов Главными отличительными особенностями подродов Alnus, Alnobetula и Cremastogyne являются строение и ритм развития генеративных побегов. Для под рода Cremastogyne характерен моноподиальный тип побега, в основании которого располагаются мужские сережки, а в пазухах листьев срединной формации – жен ские. У большинства видов подрода Alnobetula побеги завершаются системой сближенных мужских сережек, под которыми в пазухах листьев закладываются почки с женскими сережками и вегетативные почки. Такой вариант расположения сережек характерен и для большинства видов подрода Alnus, но при этом женские сережки, как и мужские, располагаются вне почки. Сережки в подроде Alnus зи муют на стадии предсоцветия (Костина, 2009).
Обсуждается вопрос о том, что ритм развития побегов, характерный для под родов Alnus и Alnobetula, когда в первый сезон формирование сережек останавли вается на стадии предсоцветия, а опыление и оплодотворение происходит лишь на следующий сезон, является адаптацией к укороченному вегетационному периоду в ходе эволюции.
1.3. Таксономический обзор рода Alnus и современное распространение видов Приводится морфологическое описание 34 видов ольхи, их распространения и экологической приуроченности. На основе анализа литературы и исследования гербарных коллекций дается критическая оценка систематического положения таксонов.
1.4. Происхождение и расселение рода Alnus В разделе проанализированы литературные данные, касающиеся находок пыльцы и макроостатков представителей рода Alnus, предковые формы которого указываются для мелового периода (Байковская, 1956;
Bell, 1957;
Wolfe, 1973;
Аб лаев, 1968, 1974;
Oltz, 1969;
Miki, 1977;
Красилов, 1979;
Sun et al., 1979;
Маркевич, 1995;
и др.). Обсуждаются вероятные пути расселения рода.
ГЛАВА 2. РОД ALNUS В АЗИАТСКОЙ РОССИИ (ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И РАЙОНЫ ИССЛЕДОВАНИЯ) 2.1. Объекты исследования Основные объекты – виды секции Proskeimostemon подрода Alnus и секции Virides подрода Alnobetula. Для установления особенностей межвидовой гибриди зации изучали также виды из других секций – A. glutinosa (L.) Gaertn. и A. japonica (Thunb.) Steud.
Исследования проводили в природных ценопопуляциях, преимущественно на территории Азиатской России, а также Европы с 1987 по 2009 гг. Всего изучено популяций. Кроме того, анализировали коллекции гербариев Центрального сибир ского ботанического сада СО РАН (NS, NSK);
Ботанического института им. В. Л. Ко марова РАН (LE);
Томского государственного университета (ТК);
Смитсоновского института, США (US), Университета Оулу, Финляндия (OULU), Пекинского ин ститута ботаники, Китай (РЕ). Всего изучено более 5000 гербарных образцов.
2.1.1. Таксономические взаимоотношения в подроде Alnus Виды подрода Alnus, произрастающие в Азиатской России, относят к трем секци ям (Черепанов, 1955): Gymnothirsus Spach., Haplostachys Czer., Proskeimostemon.
В Азиатской России произрастает по одному виду из секций Gymnothirsus (A. glutinosa) и Haplostachys (A. japonica), не представляющих сложности с точки зрения систематики. Секция Proskeimostemon объединяет полиморфные виды, рас пространенные на значительной территории Евразии (A. incana (L.) Moench, A. hirsuta (Spach) Turcz. ex Rupr.) и Северной Америки (A. tenuifolia Nutt., A. rugosa (Du Roi) Spreng.). Разные исследователи приводят для этой секции от 3 до 10 ви дов (Комаров, 1936;
Hultn, 1944;
Fernald, 1945;
Орлова, 1954;
Черепанов, 1954, 1995;
Скворцов, 1959;
Furlow, 1979 а, 1997;
Цвелев, 2002, 2004;
и др.).
2.1.2. Таксономические взаимоотношения в подроде Alnobetula В подроде Alnobetula сложность в систематическом отношении представляет секция Virides. Виды этой секции (A. viridis (Chaix) DC, A. crispa (Aiton) Pursh) от личаются высоким полиморфизмом, в результате чего у специалистов нет единого мнения о числе таксонов, их ранге, распространении и взаимоотношениях. В спе циальной литературе указывается от 1 до 8 видов ольховника из секции Virides (Callier, 1904, 1918;
Hultn, 1927, 1968;
Комаров, 1936;
Ярмоленко, 1937;
Черепа нов, 1955;
Murai, 1968;
Furlow, 1979б, 1997;
Недолужко, 1996;
и др.).
2.2. Методы исследования Исследование внутривидовой изменчивости проведено по методике С. А. Ма маева (1972, 1975). Анализировали изменчивость метрических и качественных при знаков листа и женской сережки. Значительное внимание уделили листу, посколь ку он является важнейшим органом, обеспечивающим функционирование расте ний. В этой связи, его признаки должны подвергаться давлению отбора и нести адаптивную нагрузку в популяциях. В то же время, часто признаки, используемые в систематике рода, достаточно устойчивы к модифицирующему влиянию среды, доступны для анализа и косвенно отражают генетическую структуру вида (Семе риков, 1986). Из качественных признаков в подроде Alnus изучали опушение ли стьев и стеблей, а в подроде Alnobetula – опушение ножек пестичных сережек.
Математическую обработку данных проводили общепринятыми методами биологической статистики (Зайцев, 1990). Для оценки достоверности различий меж ду отдельными выборками применяли t-критерий Стьюдента. Степень сходства различия объектов (особь, популяция, таксон) определяли кластерным (методы Joining, K-means clustering) и факторным (метод главных компонент) анализами. Для выявления тесноты связей метрических признаков с климатическими параметрами проводили корреляционный анализ. Филогенетические отношения таксонов оцени вали на основе внутривидовой изменчивости морфологических признаков и данных секвенирования ITS1 (internal transcribed spacer) ядерной рибосомальной ДНК.
2.3. Места сбора материала Материал для исследования видов подрода Alnobetula был собран в 27 популя циях, из которых 25 – A. crispa subsp. fruticosa (рис. 1), 2 – A. viridis.
Рис. 1. Места сбора A. crispa subsp. fruticosa: 1–25 – номера популяций Виды подрода Alnus изучены в 41 популяции, из которых 26 – A. hirsuta, 5 – A. incana, 3 – A. glutinosa (рис. 2), 2 – A. japonica, 4 популяции с гибридными фор мами A. hirsuta х A. japonica, 1 – с гибридными формами A. incana х A. glutinosa.
Рис. 2. Места сбора A. hirsuta ( ), A. incana ( ), A. glutinosa ( ): 1–36 – номера популяций ГЛАВА 3. ИЗМЕНЧИВОСТЬ ВИДОВ РОДА ALNUS В AЗИАТСКОЙ РОССИИ 3.1. Эндогенная форма изменчивости На эндогенном уровне выявлены различия между видами в особенности опу шения листьев. У A. incana этот признак стабилен, лишь у отдельных особей (око ло 5%) обнаружено незначительное усиление опушения в верхней части побега.
У A. hirsuta, напротив, сильнее опушены листья, расположенные в основании стеб лей. По мере продвижения к вершине побегов, опушенность снижается, иногда значительно. Опушение молодых стеблей в кроне не варьирует.
Размеры и форма листьев ольхи закономерно изменяются в зависимости: от типа побега (укороченный, удлиненный) и местоположения на нем. Существенно го варьирования признаков плодущих сережек в кисти и кроне дерева не обнару жено. Весьма вариабельной оказалась длина ножек пестичных сережек A. crispa subsp. fruticosa.
3.2. Индивидуальная и эколого-географическая формы изменчивости 3.2.1. Изменчивость качественных признаков Практически во всех популяциях A. hirsuta, наблюдается высокая индивиду альная изменчивость опушения листьев и молодых стеблей (рис. 3). При этом число сильно опушенных форм несколько возрастает в восточных районах, осо бенно на юге Приморья и Сахалине (рис. 4).
Значительная внутри- и межпопуляционная вариабельность признака не по зволяет использовать его в качестве диагностического для A. sibirica (Spach) Turcz.
ex Kom. В зависимости от интенсивности развития волосков на вегетативных ор ганах и различных вариантов сочетания опушения на них можно выделить множе ство форм, не имеющих какой-либо таксономической значимости.
а б Рис. 3. Индивидуальная изменчивость опушения вегетативных органов A. hirsuta:
а – нижней поверхности листьев, б – молодых стеблей Рис. 4. Изменчивость оушения нижней стороны листьев A. hirsuta:
0 – отсутствует, 1 – единичное, 2 – редкое, 3 – густое, 4 – шерстистое. 1–26 – номера популяций Опушенность ножек пестичных сережек A. crispa subsp. fruticosa также высоко изменчива на внутри- и межпопуляционном уровнях (рис. 5, 6). Какой-либо связи варьирования признака с географическим размещением популяций или особенно стями местообитаний не обнаружено.
Рис. 5. Индивидуальная изменчивость опушения ножек пестичных сережек A. crispa subsp. fruticosa Рис. 6. Изменчивость опушения ножек пестичных сережек A. crispa subsp. fruticosa:
0 – отсутствует, 1 – единичное, 2 – редкое, 3 – густое, 4 – шерстистое 3.2.2. Изменчивость метрических признаков Заметное увеличение размеров листьев и женских сережек A. hirsuta наблюда ется в юго-восточных районах. В ряде популяций Приморья длина листа достигает 13 см, а плодущих сережек 2.5 см. Также возрастает число пар жилок (до 12 пар) и ряд других признаков. В западных районах длина листьев не более 9 см, а сережек – 2 см. Во всех популяциях значения признаков траснгрессируют, в каждой популя ции можно обнаружить разнообразный спектр форм.
A. incana отличается от A. hirsuta по средним значениям листового коэффици ента (0.75–0.79 и 0.86–0.99, соответственно), хотя зона перекрытия лимитов при знака составляет 33%. Достаточно надежно разделяет виды число пар боковых жилок. У A. incana в среднем 11.1–12.8 пар, тогда как у A. hirsuta – 7.9–9.9. По комплексу метрических признаков листа популяции A. incana из Западной Сибири отделяются от A. hirsuta. Кластерный анализ показал четкое разделение всех ис следованных видов подрода Alnus (рис. 7).
Рис. 7. Дендрограмма сходства популяций видов подрода Alnus в Азиатской России Во всех исследованных популяциях A. crispa subsp. fruticosa встречаются мел ко- и крупнолистные формы. Длина листа колеблется в пределах 4–11 см, а шири на 3–9 см. Увеличение размеров листьев обнаружено в юго-западных и юго восточных популяциях. Приблизительно аналогичным образом варьируют и раз меры плодущих сережек. В популяциях Якутии, Забайкалья и в Саянах встречают ся самые мелкие «шишки» – 0.8–1.2 см длины и 0.5–0.7 см в диаметре. В восточ ных популяциях, а также на юге Красноярского края и на Алтае длина плодущих сережек увеличивается в среднем до 1.5 см, а ширина до 1 см. Причем, как и в случае с A. hirsuta, в более жестких условиях обитания «шишки» приобретают бочковидную форму, что связано с большим снижением длины сережки, по срав нению с диаметром.
Параллельная изменчивость A. hirsuta и A. crispa subsp. fruticosa на территории Азиатской России проявляется по целому ряду признаков, несущих характеристи ку формы листьев и служивших основанием для выделения различных таксонов (например, A. tinctoria Sarg. и A. maximowiczii Callier ex. C. K. Schneid.). Нами было показано, что A. tinctoria необходимо отнести в синонимы A. hirsuta (Банаев, 2003). Для A. maximowiczii характерны округло-яйцевидные листья с сердцевид ным основанием и заостренной вершиной, на относительно длинных черешках (2.0–3.5 см). Однако эти формы в популяциях на юге Приморья и Сахалине встре чаются вместе с более узколистными с клиновидным или округлым основанием, которые невозможно отличить от образцов A. crispa subsp. fruticosa.
Примечательно, что морфологические отличия экземпляров A. crispa subsp.
fruticosa из высокогорных популяций от растений, произрастающих в том же рай оне на более низких высотах, могут достигать таких же значений, как и различия между географически отдаленными популяциями. Эти особенности характеризуют адаптивные свойства вида. Следовательно, мы не можем согласиться с мнением С. К. Черепанова (1954), который южные формы ольховника относил к A. man dshurica (Callier ex. C.K. Schneid.) Hand.-Mazz., а северные и высокогорные считал «более холодостойким» видом A. fruticosa Rupr.
При сравнении A. crispa subsp. fruticosa с европейским видом A. viridis (поп. № 26, 27) выявлены различия по ряду признаков. Особенно хорошо они отличаются размерами листьев и числом пар жилок (у A. viridis в среднем 7.5– пар, а у A. crispa subsp. fruticosa – 9–10 пар). Сочетание морфологических особен ностей с четкой географической изоляцией дают основание говорить о самостоя тельности этих таксонов.
ГЛАВА 4. СТРУКТУРА ВИДОВ РОДА ALNUS В АЗИАТСКОЙ РОССИИ 4.1. Популяционная структура A. hirsuta По результатам кластерного анализа популяции A. hirsuta разделились на две крупные группы: западную (1–11) и восточную (12–26) (рис. 8). В западных ре гионах преобладают экземпляры с овальной или обратнояйцевидной листовой пластинкой, чаще с округлым или клиновидным основанием, округлой верхушкой и несколько меньшим числом пар боковых жилок.
В восточных районах чаще встречаются особи с широкояйцевидной листовой пластинкой, с округлым или сердцевидным основанием и заостренной вершиной.
При этом значения признаков в популяциях сильно трансгрессируют и во всех по пуляциях обнаруживается полный спектр форм. Сдвиг средних значений призна ков в пределах ареала происходит за счет изменения частот тех или иных феноти пов в популяциях.
Рис. 8. Дендрограмма сходства популяций A. hirsuta по количественным признакам листа и женской сережки Существование клинальной изменчивости метрических признаков в долготном и широтном направлениях предполагает их связь с градиентами климата. В этой связи мы провели сравнение дендрограммы сходства популяций по метрическим признакам (см. рис. 8) с дендрограммой сходства климата местообитаний по дан ным метеостанций (рис. 9). По 16 климатическим параметрам популяции группи руются, практически, в том же составе, что и по метрическим признакам. Местами в кластерах меняются лишь популяции 9 и 12, которые по морфологическим при знакам занимают промежуточное положение между группами. Камчатские попу ляции по морфологии тесно связаны с восточными популяциями Приморья и Са халина, климатические же параметры на Камчатке следует охарактеризовать как промежуточные между континентальными материковыми популяциями и муссон ными Приморскими.
Рис. 9. Дендрограмма сходства популяций A. hirsuta по климатическим параметрам Анализ климатических параметров методом главных компонент показал, что наибольшую связь с первой компонентой имеют количество дней в году с темпе ратурой выше 5°С и средний минимум из годовых температур. Существенное влияние оказывают также годовое количество осадков, безморозный период воз духа, среднемесячная температура января, количество осадков за IV–X месяцы и количество дней в году с температурой выше 10°С. Вторая главная компонента характеризуется среднемесячной температурой июля и недостаточностью насы щения воздуха. Доля влияния третьей компоненты несущественна.
Исходя из полученных результатов, мы предположили, что наибольшее влия ние на частоты фенотипов в популяциях A. hirsuta оказывают температурный ре жим (число дней в году с температурами, благоприятными для роста) и осадки (Банаев, 2009). В целях верификации этой гипотезы провели корреляционный ана лиз морфологических признаков листьев A. hirsuta и климатических характеристик местообитаний. Выяснилось, что признаки листьев в большей степени скоррели рованы со средним минимумом из годовых температур и среднемесячной темпе ратурой января, чем со среднемесячными температурами мая и июля, т. е. температу рами, при которых происходит рост листовой пластинки. Величины летних темпера тур не оказывают прямого воздействия на рост листовой пластинки A. hirsuta, в большей степени абсолютные признаки листьев обусловлены продолжительностью периода, благоприятного для их развития – числом дней в году с температурами вы ше 5оС (r = 0.53–0.63) и безморозным периодом воздуха (r = 0.54–0.68).
Существенное влияние на признаки листа оказывают осадки. Здесь также вы явлена более тесная связь с количеством осадков за год (r = 0.54–0.62), чем с осад ками за период с апреля по октябрь. Коэффициент увлажнения и недостаточность насыщения воздуха влияют на величину нижнего угла листа (r = 0.51 и –0.59, со ответственно) и на отношение длины черешка к длине листовой пластинки (r = –0.64 и 0.79, соответственно). В условиях высокой недостаточности насыще ния воздуха листовая пластинка становится мельче, а черешок – относительно длиннее. Выявлена положительная связь относительных признаков листа с годо вой амплитудой температур воздуха, коэффициентом Конрада, средним максиму мом и минимумом из годовых температур, несущими информацию о континен тальности условий произрастания.
Графическая интерпретация результатов факторного анализа климатических параметров, в целом, аналогична результатам кластерного анализа. Однако обра щают на себя внимание популяции из Даурии (№ 5–7), которые в плоскости пер вой главной компоненты заняли промежуточное положение, а в плоскости второй компоненты обособились (рис. 10). При сравнении средних значений метеоданных в 3 кластерах обнаружилось, что абсолютно противоположными являются 1-й и 2-й кластеры, что неудивительно, поскольку популяции кластера № 2 находятся, преимущественно, в области муссонного климата умеренных широт, а кластера № 1 – в районах с континентальным или холодным муссонным климатом.
Местообитания 3-го кластера по большинству температурных параметров за нимают промежуточное положение между 1-м и 2-м кластерами, а по параметрам увлажнения – крайнее. В этих районах самый высокий коэффициент континен тальности климата (поп. № 7 – 102) и недостаточность насыщения воздуха (поп.
№ 6 – 7.9), а также самый низкий коэффициент увлажнения (поп. № 6 – 0.5). Не большое количество осадков (340–360 мм/год) распределено крайне неравномер но, что создает два резко очерченных периода: засушливый (с весны до начала июля) и богатый осадками (июль, август), в течение последнего выпадает до 80% годового запаса (Конюкова и др., 1971).
Рис. 10. «Облака рассеивания» местообитаний A. hirsuta в плоскости первых двух главных компонент.
1–26 – номера популяций, 5–7 – Даурский кластер Даурские популяции A. hirsuta расположены на юго-западной границе ареала вида. Эта территория в значительной мере изолирована от переноса океанических воздушных масс (прямое воздействие Пацифики перекрыто хребтом Большой Хинган), но открыта для влияния аридной Центральной Азии. Такие местообита ния можно охарактеризовать, как «крайние» для бореального вида A. hirsutа. Свое образие климатической обстановки Даурии привело к закреплению в популяциях генотипов с относительно мелкими, плотными, овальными, по краю слегка волни стыми, слабо опушенными листьями. Эти образцы ольхи, собранные Ф. Б. Фише ром в 1838 г. восточнее Яблонового хребта, и послужили материалом для описа ния нового вида A. sibirica.
Мы доказали необоснованность его выделения (Банаев, 1998;
Банаев, Шем берг, 2000), поскольку в Даурии прослеживается лишь доминирование «нетипич ных» форм в популяциях, процентное соотношение которых меняется по ареалу.
Однако эти локальные популяции A. hirsuta, вероятно, следует рассматривать в ка честве экологической расы, которая при изоляции может превратиться в самостоя тельный вид. Отсутствие барьеров, нарушающих панмиксию, приводит к тому, что характерные для этой расы формы встречаются и в других частях ареала. При этом частота их встречаемости выше в районах, расположенных в непосредствен ной близости к Даурским популяциям – поп. № 8–10 (см. рис. 8).
Таким образом, A. hirsuta является динамичным полиморфным видом, в мор фологической структуре которого отчетливо проявляется взаимодействие главных эволюционных факторов – давления отбора и потока генов (рис. 11).
Обнаруженная клинальная изменчивость количественных признаков листьев и женских сережек является следствием изменчивости условий среды, а именно, за кономерным изменением градиентов климатических факторов в пределах ареала.
Относительно варьирования качественных признаков вегетативных органов и причин закрепления в популяциях голых или сильно опушенных форм A. hirsuta у нас однозначного ответа нет. Возможно, факт доминирования в Даурии слабоопу шенных форм объясняется дрейфом генов или степень опушения скоррелирована с каким-либо адаптивным свойством. Можно предположить, что отсутствие опу шения на вегетативных органах A. hirsuta является рецессивным признаком, что отмечалось в родах Thymus L. (Гогина, 1979), Dryas L. (Кожевников, 1987) и др.
Это вполне согласуется с данными о часто выявляющейся гомозиготности в пери ферических популяциях видов (Майр, 1974).
Рис. 11. Морфологическая структура A. hirsuta на фоне изменения климатических факторов в пределах ареала: а – граница кластеров по климату;
б – вектор климатических изменений;
в – граница кластеров по фенотипу;
г – вектор фенотипических изменений;
д – граница ареала вида;
е – номера популяций Мы обнаружили незначительное увеличение уровней изменчивости морфоло гических признаков у восточной границы ареала A. hirsuta. Как отметил Л. И. Ми лютин (1991), краевые в географическом плане популяции не всегда тождественны популяциям краевым экологически. Действительно, климат Хабаровского и При морского краев является более благоприятным для A. hirsuta, где вид встречается гораздо чаще, чем в других районах. По-видимому, прав В. Л. Комаров (1903), подметивший, что центром вида нужно считать Охотское побережье и районы, прилегающие к Охотской флористической области.
4.2. Популяционная структура A. crispa subsp. fruticosa По результатам кластерного анализа популяции A. crispa subsp. fruticosa раз делились на 2 крупные группы (рис. 12).
В первый кластер вошли популяции из юго-западных и юго-восточных частей ареала, во второй – все северные, забайкальские и популяции из субальпийского пояса Западного и Восточного Саян. В юго-западных и юго-восточных популяци ях чаще встречаются экземпляры с крупными листовыми пластинками на длинных черешках и крупными плодущими сережками. Во втором кластере заслуживает внимания объединение популяций Забайкалья и Якутии, т. к. формы ольховника из Забайкалья с мелкими округлыми листовыми пластинками были названы А. В. Ярмоленко (1937) A. glutipes. Позднее их ареал был расширен в Якутию (Че репанов, 1955).
Рис. 12. Дендрограмма сходства популяций A. crispa subsp. fruticosa по количественным признакам листа и женской сережки При наложении границ кластеров на карту растительности (Атлас СССР, 1986) мы выявили, что полученное разделение популяций связано с особенностями ме стообитаний (рис. 13). Популяции первого кластера располагаются в зоне, где не редки темнохвойные горно-таежные леса с елью, пихтой, кедром, а популяции второго кластера – преимущественно, в зоне светлохвойных лесов (сосновых, со сново-лиственничных, лиственничных). В горно-таежных лесах чаще встречаются формы ольховника с тонкими крупными листьями, на более длинных черешках, с более крупными плодущими сережками, диагностируемые в континентальных районах как A. mandshurica, а в условиях муссонного климата как A. maximowiczii.
Экземпляры на относительно коротких черешках с мелкими листовыми пластин ками (Alnaster glutipes Jarm. ex Czer.) более обычны для лиственничников Забайка лья и Якутии. Типичные формы A. crispa subsp. fruticosa чаще встречаются в севе ро-западных районах и высокогорных популяциях Западного и Восточного Саян.
С позиции динамично изменяющегося таксона легко объясняется факт нали чия форм, идентифицируемых как A. mandshurica, не только в южных районах, но и в популяциях Северного Урала. Эти формы также приурочены к горно-таежным лесам. Причем, их невозможно рассматривать даже в ранге разновидности A. fruticosa var. mandschurica Callier ex. C. K. Schneid., поскольку форма листовой пластинки, длина черешка листа и размеры плодущей сережки, предложенные A. Callier (1904) для отделения таких образцов от A. fruticosa var. typica Callier, значительно варьируют в каждой популяции.
Мы не можем также присвоить какой-либо таксономический ранг A. kamtscha tica (Regel) Kom. Экземпляры из Камчатских и Магаданской популяций ничем не отличаются от образцов A. crispa subsp. fruticosa. Однако необходимо отметить, что на Камчатке отмечается увеличение формового разнообразия ольховника, на что указывали еще E. Hultn (1927) и В. Л. Комаров (1936). E. Hultn писал, что на Камчатке в одном местообитании встречаются растения, которые можно опреде лить как A. kamtschatica, A. maximowiczii или A. sinuata (Regel) Ridb. При этом он обоснованно относил их к одному виду – A. fruticosa.
Рис. 13. Распределение групп популяций на карте растительности: а – граница первого кластера, б – граница второго кластера, в – западная граница ареала A. crispa subsp. fruticosa Причина разнообразия ольховника на Камчатке и вдоль Охотского побережья кроется, на наш взгляд, в экологическом оптимуме, где вид произрастает в изоби лии, проявляя повышенный полиморфизм. По данным Г. В. Крылова (1960), оль ховник на Камчатке является одной из наиболее широко распространенных дре весных пород, занимающей около 17% всей лесопокрытой площади полуострова.
На территории Центральной Камчатской депрессии он встречается в пределах всех лесорастительных поясов – от долины р. Камчатки до горной тундры, где формирует хорошо выраженный пояс «стелющегося леса» (Елагин, 1963). К опи санной ситуации подходит понятие экологического оптимума, где «…физическая среда настолько благоприятна, что вид может производить экологические экспе рименты и занимать различные субниши, которые были бы для него непригодны при менее благоприятных условиях» (цит. по Э. Майр, 1974, стр. 257). Особенно стью многих районов Камчатки является холодный приморский климат, близкий к климату субальпийского пояса с повышенной влажностью воздуха, туманами и обильными снегами (Нешатаев, Храмцов, 1994). Именно в таких условиях ольхов ник достигает наилучшего развития не только на Камчатке, но и вдоль Охотского побережья. По данным С. Д. Шлотгауер (1974), наибольшей активностью в высоко горьях юго-западного Джугджура обладают растения океанического и субокеаниче ского происхождения (в т. ч. ольховник и кедровый стланик), требовательные к вы сокой влажности воздуха. Хребет Джугджур, протянувшийся вдоль северо западного побережья Охотского моря, является не только водоразделом бассейна Алдана и Охотского моря, но и делит эту территорию на две области, резко отли чающиеся по количеству осадков и континентальности климата. Большее морфоло гическое разнообразие ольховника наблюдается на восточных склонах в охотской горной тайге, по сравнению с западными склонами, покрытыми, преимущественно, лиственницей. Если обратиться к карте (см. рис. 13), несложно заметить, что ольхо во-кедровниковые заросли как тип растительности встречаются наиболее часто в районах, прилегающих к Охотскому морю, особенно в северной его части.
4.3. Особенности межвидовой естественной гибридизации в роде Alnus 4.3.1. Естественная гибридизация A. hirsuta и A. japonica В плоскости первых двух главных компонент гибриды A. hirsuta и A. japonica не локализуются, а занимают все пространство между видами (рис. 14).
Рис. 14. Распределение образцов ольхи из «гибридных» популяций в плоскости первых двух главных компонент: 1 – A. hirsuta, 2 – A. japonica, 3 – гибриды Большинство из них имеет промежуточное положение, хотя отдельные формы сближаются или смешиваются с «чистыми» видами. Лимиты гибридов перекры вают лимиты видов, однако крайних значений, соответствующих A. hirsuta и A. japonica у них, как правило, не наблюдается. Изменчивость гибридов сопоставима с изменчивостью «чистых» видов, а не превышает ее, как это часто наблюдается в зонах интрогрессии. Коэффициенты вариации большинства метрических призна ков гибридных форм равняются таковым у видов. По всей видимости, гибридиза цию между A. hirsuta и A. japonica в Южном Приморье следует отнести к типу «Б» по Э. Майру (1974), когда между симпатрическими видами происходит образова ние более или менее плодовитых гибридов, часть которых скрещивается с одним или с обоими родительскими видами.
Гибридизационные процессы A. hirsuta и A. japonica в большинстве случаев вызваны хозяйственной деятельностью человека. Так, три из четырех популяций, где были обнаружены скопления гибридов, занимали местообитания вдоль грун товых дорог или шоссе. На этот процесс обратил внимание еще Е. Г. Бобров (1980). Он отмечал, что гибридизацию между A. hirsuta и A. japonica не следует относить к интрогрессии. Эта гибридизация имеет иной характер и связана с раз рушением экологических ниш. Влияние человека на гибридизацию в природе от мечали многие исследователи (Riley, 1938;
Andersson, 1949;
Vickery, 1978;
Коро пачинский 1992;
и др.). Объясняется данное явление тем, что «...изоляция, созда ваемая средой, подавляет гибридизацию между совместимыми друг с другом ви дами в стабильном замкнутом сообществе, но в открытом местообитании она час тично утрачивает свою эффективность» (цит. по В. Грант, 1984, стр. 195).
4.3.2. Естественная гибридизация A. incana и A. glutinosa В Западной Сибири на восточной границе ареалов гибридизация между A. incana и A. glutinosa не имеет широкого распространения. На территории Кур ганской, Тюменской и Свердловской областей нами была обнаружена лишь одна особь со смешением признаков видов. В Европе частота гибридизации A. incana и A. glutinosa несколько возрастает, что, возможно, связано с постгляциальной исто рией этих видов (King, Ferris, 1998). Нами были обнаружены гибридные экземпля ры в Чешской Республике в окр. оз. Липно (Banaev, Baant, 2007). Исследования подтвердили данные других авторов о значительной морфологической изменчиво сти гибридных форм A. glutinosa и A. incana и смешении признаков видов (Hryniewiecki, 1930;
Perkitny, Wnuk, 1951;
Kobendza, 1956;
Кундзиньш, 1957, 1969;
Юркевич и др., 1963;
Fr, ediv, 1963;
Mejnartowicz, 1981;
Parnell, 1994).
ГЛАВА 5. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЛОГЕНИЯ РОДА ALNUS ПО ДАННЫМ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ЯДЕРНОЙ РИБОСОМАЛЬНОЙ ДНК Внутренние транскрибируемые спейсеры (internal transcribed spacer – ITS) ге нов 45S-рРНК окружены относительно консервативными участками хромосом, нуклеотидная последовательность которых практически идентична у близкородст венных таксонов, что облегчает подбор праймеров при работе с широким спек тром видов (Повыдыш и др., 2007). В то же время, район ITS1 – 5.8S-рРНК – ITS имеет относительную изменчивость на межвидовом и межродовом уровнях, что обусловило применение метода секвенирования ITS-последовательностей при оп ределении филогенетического родства между близкими таксонами.
Секвенирование участка ITS рРНК использовалось при анализе филогенетиче ских отношений в сем. Betulaceae s. l. (Chen et al., 1999;
Erdogan, Mehlenbacher, 2000;
Whitcher, Wen, 2001;
Li et al., 2005;
Nagamitsu et al., 2006) и роде Alnus (Navarro et al., 2003;
Chen, Li, 2004). Результаты этих исследований показали, что род Alnus формирует монофилетическую группу, наиболее близко стоящую к роду Betula. Внутри рода фундаментальное разделение происходит между подродами Alnus и Alnobetula. В то время как виды подрода Cremastogyne не выделяются в от дельный кластер, а смешиваются с видами подрода Alnus. Возможно, Cremasto gyne следует рассматривать в ранге секции подрода Alnus.
Для установления генетического родства видов секций Proskeimostemon и Virides мы провели анализ межгенного спейсера ITS1 ядерной рибосомальной ДНК. Образцы собирали в природных популяциях Alnus, кроме того использовали данные из GenBank (http://www.ncbi.hlm.nih.gov) (табл. 1).
Таблица Образцы, использованные при анализе ITS1 рРНК Наименование Происхождение № образца образца GenBank Подрод Alnobetula A. viridis Хопокская популяция № A1 Ханты-Мансийский АО, р. Глубокий Сабун. Н=110 м над ур. м.
A2 Артыбашевская популяция № A3 Хандыговская популяция № A4 Экимчанская популяция № A5 Елизовская популяция № А6 Анисимовская популяция № A7 о. Сахалин, окр. Невельска, р. Лопатино A8 о. Кунашир. Вулкан Тятя. Н=1500 м над ур. м.
A. fruticosa England. Kew Gardens;
Chen 2010 AY A. sinuata USA. Arnold Arboretum;
357–97B AY A. sinuata_1 France. Andr Moiroud’s private Collection. Mions. 69780. Rhne;
8370899 AJ A. crispa France. Andr Moiroud’s private Collection. Mions. 69780. Rhne AJ A. maximowiczii USA. Arnold Arboretum;
1217–4 AY A. maximowiczii_1 Japan. Sapporo Arboretum of the Forestry AB A. firma France. Andr Moiroud’s private Collection. Mions. 69780. Rhne AJ A. pendula France. Arboretum National des barres. Nogent-sur-Vernisson. 45290 AJ Подрод Alnus A. hirsuta о. Сахалин, окр. г. Невельск, р. Амурская A. hirsuta (sibirica) Чернышевская популяция № A. hirsuta_1 Япония AY A. hirsuta_2 Япония, Sapporo Arboretum of the Forestry AB A. incana США. Arnold Arboretum, 786–93A AY A. incana_1 Франция. Andr Moiroud’s private Collection. Mions. 69780. Rhne AJ A. incana (kolansis) Россия. Карелия DQ A. tenuifolia США, Колорадо, CL117 AY A. rugosa Франция. Arboretum National des barres. Nogent-sur-Vernisson. 45290 AJ A. japonica Приморский кр., бухта Лашкевича, г. Сестра A. japonica_1 Романовская популяция № A. japonica_2 США. Arnold Arboretum, 786–93A, 1464–77A AY A. japonica_3 Япония, Sapporo Arboretum of the Forestry AB A. japonica х hirsuta Приморский кр., бухта Лашкевича, г. Сестра Внешняя группа Betula pendula AJ На филогенетическом древе виды подрода Alnobetula разделились на две кла ды, соответствующие рядам по C. K. Schneider (1916) или секциям по C. K. Чере панову (1955) (рис. 15).
Рис. 15. Филогенетическое древо, построенное по последовательностям ITS1 рРНК видов подрода Alnobetula (Kimura-2p, NJ, 235 п. н.). Цифры в узлах ветвей обозначают уровень бутстрэп-поддержки (%), полученный путем 1000 итераций Наиболее тесную связь (бутстрэп-поддержка = 98%) демонстрируют виды лесного и субальпийского поясов гор Японии. Они заняли базальное положение ко второй группе видов. Эндемики A. firma и A. pendula, несомненно, являются наи более древними видами этого подрода.
В секции Virides обособленное положение занимает образец A. viridis из Сло вакии. Остальные экземпляры формируют полиморфную группу, внутри которой выделяются две подгруппы. Собранный нами образец А8 с о. Кунашир, который можно диагностировать как A. maximowiczii, оказался тесно связанным с A. maxi mowiczii_1 из Японии и, в то же время, с A. fruticosa (бутстрэп-поддержка = 63%).
При этом другой образец A. maximowiczii расположен обособленно от этой груп пы. Полученные результаты подтверждают данные морфологических исследова ний и позволяют с уверенностью говорить лишь об обособленности европейского вида A. viridis. Остальные таксоны не заслуживают видового ранга.
В подроде Alnus виды секции Proskeimostemon четко отделились от A. japonica (секция Haplostachys) (рис. 16). В верхней кладе обособленное положение занима ет A. rugosa, а также A. incana (бутстрэп-поддержка = 63%), A. hirsuta (бутстрэп поддержка = 64%) и A. tenuifolia. Несмотря на то, что отличие A. rugosa от других таксонов этой группы незначительное (бутстрэп-поддержка 50%), мы не можем принять превалирующую в зарубежной литературе точку зрения о его подвидовом ранге. Весьма вероятной представляется гипотеза С. К. Черепанова (1954) о гиб ридном происхождении этого вида. A. rugosa мог сформироваться в результате гибридизации форм, близких к A. incana, при вступлении в контакт с A. serrulata.
Рис. 16. Филогенетическое древо, построенное по последовательностям ITS1 рРНК видов подрода Alnus (Kimura-2p, NJ, 213 п. н.) Данные морфологического и молекулярного анализа не позволяют однозначно говорить о генезисе A. tenuifolia. По нашему мнению, A. tenuifolia мог возникнуть в результате адаптации A. hirsuta к горным местообитаниям. Формирование A. tenuifolia проходило в Скалистых горах, где вид в настоящее время произраста ет на значительных высотах (до 3000 м над ур. м.). Именно под влиянием этих условий у A. tenuifolia могла закрепиться жизненная форма крупного кустарника или небольшого дерева.
Подобная ситуация наблюдается в настоящее время на юго-западной границе ареала A. hirsuta в Даурии, где происходит отбор «нетипичных» форм (A. sibirica) на фоне уникального сочетания факторов температуры и влажности. По всей ви димости, A. kolansis Orlova также является результатом микроэволюционных процессов на северной границе ареала A. incana. В этой связи, к A. sibirica и A. kolansis, вероятно, следует применять термин экотипы.
Результаты анализа ITS1 указывают на достаточно высокое родство A. incana, A. hirsuta и A. tenuifolia, что позволяет ряду исследователей рассматривать их в ранге подвидов. Мы считаем, что эти таксоны заслуживают видового ранга, т. к.
наряду с морфологическими отличиями, имеют четко обособленные ареалы.
ГЛАВА. 6. CОХРАНЕНИЕ ВИДОВ РОДА ALNUS EX SITU 6.1. Эколого-биологическое и хозяйственное значение ольхи В разделе по литературным данным приводятся почвоулучшающие, мелиора тивные, лекарственные и декоративные свойства ольхи.
6.2. Особенности воспроизводства ольхи в культуре 6.2.1. Семенное размножение Результаты изучения особенностей прорастания семян различных видов рода Alnus подтвердили данные других исследователей о том, что свежесобранные се мена ольхи прорастают без какой-либо предварительной специальной подготовки (Николаева, 1967;
Schalin, 1968;
Schopmeyer, 1974;
и др.). Подсохшие семена требуют стратификации. Чтобы семена начали прорастать, их достаточно вы держать в намоченном состоянии при t = 3–5oC в течение 15 дней, а затем повы сить температуру до 20–25(30)оС. Положительное влияние на прорастание се мян оказывает изменение температуры во время проращивания. В большинстве опытов семена (особенно после года хранения и более) лучше прорастали, если после 15-дневной стратификации при t = 3–5°С они помещались на несколько дней в тепло, затем возвращались на 2–4 дня к t = 3–5°С и затем уже проращива лись при t = 25оC.
Наиболее активно откликались на создание благоприятных условий семена A. crispa subsp. fruticosa. Прорастание семян начиналось на третьи сутки и харак теризовалось высокой энергией – до 90% всех проросших семян. Период прорас тания длился около 3 суток. Период между началом и окончанием прорастания видов подрода Alnus составлял 5–10 суток. Наиболее дружно прорастали семена A. hirsuta и A. incana, их спектр в ряде опытов приближался к спектру A. crispa subsp. fruticosa. Для A. glutinosa характерно некоторое запаздывание прорастания, по сравнению с A. hirsuta и A. incana. При схожем спектре A. glutinosa прорастает, обычно, со сдвигом в 2–3 дня.
Проведенные исследования позволяют говорить о наличии неглубокого фи зиологического покоя у видов Alnus, приобретаемого ими в процессе хранения.
Основываясь на данных И. А. Корчагиной (1964), можно предположить, что в ес тественных условиях (не в процессе хранения) семена ольхи не уходят в покой или, находясь на растении в соплодиях, выходят из состояния покоя после зимнего промораживания.
6.2.2. Вегетативное размножение Исследовали особенности зеленого черенкования декоративной формы A. incana f. laciniata. Какой-либо ярко выраженной зависимости укоренения от сроков и места нарезки черенков (верхняя, средняя или нижняя часть стебля, а также порядок ветвления) не обнаружено. Процент укоренения в большей мере обусловлен качеством исходного материала, зависит от размера хлыстов и, следо вательно, черенков, а также от биологических особенностей материнского расте ния. Хуже укореняются черенки, заготовленные из верхней части стебля в ранние сроки, а из базальной части – в поздние. В первом случае черенки еще недостаточ но одревеснели, а во втором – напротив. Эти данные согласуются с имеющимися сведениями по другим древесным породам (Иванова, 1974).
Также не выявлено существенной связи укоренения черенков с типом стиму лятора роста и субстратом. Процент укоренения в различных вариантах варьиро вал в широких пределах – от 10 до 80%. Лучшие результаты были получены после обработки черенков ИМК в концентрации 30–50 мг/л или ИУК – 200 мг/л. Корне образование у черенков A. incana f. laciniata проходило в течение 2–3 недель. Мак симальный прирост стебля к осени достигал 5 см.
6.2.3. Размножение в культуре in vitro Опыты по размножению и сохранению ольхи в культуре in vitro провели с декора тивной формой A. incana f. laciniata, а также с A. crispa subsp. fruticosa, поскольку по пытки размножения последнего летними черенками оказались неудачными. Исходный материал для введения в культуру in vitro декоративной формы A. incana f. laciniata получали с 3-летних саженцев. В конце марта с растений, начавших ве гетировать в теплице, срезали молодые побеги длиной 5–6 см. Из побегов нареза ли черенки с 2–3 междоузлиями. Черенки обрабатывали раствором коммерческого препарата Domestos (10%), содержащим гипохлорит натрия, в течение 10 мин. Ба ночки, с погруженными в раствор черенками, помещали на качалку. Затем черенки пятикратно промывали в большом объеме дистиллированной воды.
Стерильные черенки помещали в пробирки в жидкую среду WPM (Woody plant medium) или WPM, разработанную специально для древесных растений (Lloyd, McCown, 1980). В качестве первичных эксплантов использовали апексы и пазушные почки. После освобождения от фенолов, за счет частого пересаживания на свежие жидкие среды, материал был перенесен на агаризованные среды. В ре зультате процент развившихся побегов был довольно высок – 70%.
Для изучения действия трофических и гормональных факторов на размноже ние апикальных и пазушных почек использовали две среды – МS (Murashige, Skoog, 1962) и WPM, содержащие фитогормоны в разных сочетаниях и концен трации. Были проанализированы следующие варианты: МS с 0.1 (0.2) мг/л -нафтилуксусной кислоты (НУК) и 2 мг/л 6-бензиламинопурина (БАП);
МS с 0.1 (0.2) мг/л НУК и 2 мг/л БАП;
WPM с 0.1 (0.2) мг/л НУК и 2 мг/л БАП;
WPM с 1 мг/л БАП, WPM с 0.5 мг/л БАП.
Выяснилось, что использование ауксинов (НУК) независимо от концентрации приводило к формированию каллуса на поверхности срезов, на черешках, листо вых пластинках, на стеблях в местах листового следа и даже на молодых листоч ках, распустившихся в культуре in vitro. Причина активного образования каллуса связана, возможно, с высоким содержанием эндогенных ауксинов в растении. По добный эффект был отмечен при размножении in vitro A. glutinosa (Perinet, Lalonde, 1983;
Lall et al., 2005). Избежать каллусообразования удалось при исполь зовании среды WPM, содержащей только цитокинины. Оптимальной на этом этапе оказалась среда WPM с 1 мг/л БАП. Ее использование давало максимальный ко эффициент размножения, способствуя образованию кластеров («шариков»), со стоящих из множества маленьких укороченных побегов 2–3 мм длины. Формиро вание кластеров происходило в течение 2–3 недель. На следующем этапе – этапе вытягивания регенерантов – в среду WPM добавляли 0.2 мг/л НУК. Вытянувшиеся побеги длиной 7–10 мм по одному срезали с кластера и переносили на среду для укоренения – WPM с 2 мг/л ИМК. Через 1–2 недели на всех побегах появились корни.
При переводе растений в ex vitro их помещали в контейнеры, наполненные сте рильным кварцевым песком и увлажненные WPM. Через 1 месяц адаптации растения переносили на почвенный субстрат, содержащий торф, сосновую измельченную ко ру, сфагновый мох и вермикулит (1:1:1:1) для дальнейшей акклиматизации в теплице.
Через 2 месяца хорошо укорененные растения помещали в питомник.
Для введения в культуру in vitro A. crispa subsp. fruticosa семена, собранные в природной популяции (окр. пос. Артыбаш), обрабатывали раствором Domestos (20%) в течение 10 мин, затем их многократно промывали дистиллированной во дой. Стерильные семена помещали в чашки Петри на водный агар (1%) и держали в холодильнике при 5°С в течение 10 сут. Затем семена инкубировали в термостате при 27°С. Эпикотили размером около 1 см перенесли в среду WPM с добавлением 0.5 мг/л БАП. Культуры выращивали при 25±2°C и 16-часовом искусственном ос вещении. Для индукции корнеобразования побеги пассировали на среду WPM с 1.0 мг/л ИМК. Перевод растений A. crispa subsp. fruticosa в ex vitro осуществляли аналогично A. incana f. laciniata.
6.3. Искусственная гибридизация, как метод улучшения генофонда Эксперименты по искусственной гибридизации проводились с различными видами ольхи (Heitmller, 1957;
Mejnartowicz, 1982, 1999;
Vclav, 1963 Кундзиньш, 1968 Ljunger, 1959;
Ромедер, Шенбах, 1962;
Chiba, 1966), однако, экономически значи мыми для лесного хозяйства были признаны немногие гибриды, такие как A. incana x glutinosa, A. glutinosa x orientalis, A. rubra x glutinosa (Mejnartowicz, 1981). Результаты искусственного скрещивания A. incana и A. hirsuta в литературе не описаны.
В эксперименте использовали экземпляры A. incana и A. hirsuta 30-летнего возраста из дендрария ЦСБС. Образец A. incana выращен из семян, полученных из Финляндии, а образец A. hirsuta – из семян с Российского Дальнего Востока. В ре зультате искусственного опыления выяснилось, что полноценные семена высокого качества сформировались в том и другом варианте скрещивания. Прорастание се мян начиналось на третьи сутки инкубации. Период прорастания длился 7 суток, при этом гибридные семена имели более высокую энергию прорастания и более высокий процент всхожести, по сравнению с контролем (семена, собранные с A. incana, полученные при свободном опылении) (табл. 2).
Таблица Всхожесть семян ольхи в лабораторных условиях Вариант скрещивания Всхожесть на третьи сутки, % Всхожесть на седьмые сутки, % A. incana x hirsuta (х) 91.3 ± 0.66 97.5 ± 0. A. hirsuta x incana (х) 71.8 ± 1.14 74.0 ± 0. A. incana (контроль) 53.0 ± 0.92 65.8 ± 0. Соотношение числа семян, проросших на третьи сутки инкубации, к общему числу проросших семян у гибридов составило 94–97%, тогда как в контроле – око ло 80%. Итоговая всхожесть семян A. incana x hirsuta превысила контроль почти на 32%. Следует отметить, что такой высокий процент всхожести (почти 100%) редко наблюдается у семян ольхи, полученных при свободном опылении, не гово ря уже об искусственных межвидовых гибридах (Щепотьев, Павленко, 1962;
Asakawa, Nagao, 1963;
Vclav, 1963;
и др.). Обычно всхожесть семян ольхи не пре вышает 50–70%, что обусловлено наличием значительного количества пустых се мян (Mc Vean, 1957). Высокое качество семян гибридов, полученных в обоих на правлениях, указывает на отсутствие у A. incana и A. hirsuta каких-либо барьеров, препятствующих скрещиванию, что представляет интерес как с практической, так и с теоретической точек зрения.
В ходе эксперимента было обнаружено, что около 5% проростков A. incana х hirsuta имели рассеченную листовую пластинку. Эти проростки были отобраны для дальнейшего размножения in vitro, которое проводили по методике, указанной выше для A. crispa subsp. fruticosa. При использовании разных сред MS и WPM с различной концентрацией БАП (0.25, 0.5, 1.0 мг/л) для выращивания A. incana х hirsutа выясни лось, что на фоне высокого уровня цитокинина (1.0 мг/л БАП) формировались кла стеры, состоящие из коротких ломких побегов. После 3–4 субкультивирований проис ходило нарушение развития побегов и образование каллуса. Подобные результаты бы ли получены и на среде MS с 1.0 мг/л БАП. При использовании МS с 0.25 и 0.5 мг/л БАП растения формировали множество сильно укороченных побегов.
Лучшей средой для культивирования A. incana х hirsutа является WPM с 0.5 мг/л БАП. Шарообразные кластеры, образовавшиеся в этом случае, состояли из компактных пазушных и адвентивных побегов без признаков витрификации (рис. 17). Перенос побегов на среду WPM без регуляторов роста способствовал быстрому вытягиванию побегов, через неделю культивирования их высота состав ляла 8–15 мм. Затем микроклоны культивировали на среде, содержащей 1.0 мг/л ИМК для индукции корнеобразования. Приживаемость декоративных микрокло нов в субстрате составила 100% (рис. 18).
Рис. 17. Формирование кластеров побегов A. incana x hirsuta на среде WPM, дополненной 0.5 мг/л БАП:
а – отдельный кластер, б – массовое получение кластеров Рис. 18. Адаптированный образец A. incana x hirsuta 6.4. Особенности адаптации некоторых видов Alnus в условиях лесостепного Приобья В разделе приводится динамика роста в высоту отдельных образцов A. incana, A. glutinosa и A. hirsuta из групп, интродуцированных в ЦСБС.
6.4.1. Рост и развитие A. hirsuta в ЦСБС СО РАН Анализ особенностей роста и развития A. hirsutа при адаптации мы провели в на турализовавшейся популяции, сформировавшейся в результате работ по созданию искусственных ценозов из дальневосточных видов, проводимых в ЦСБС в 60-х годах XX столетия Г. И. Гороховой (1981). К моменту исследования популяция насчитыва ла более 50 особей, сформировавшихся от пяти материнских экземпляров.
Анализ хода роста A. hirsutа по высоте (рис. 19) и диаметру показал, что обе модели характеризуются, как и у большинства других лесообразующих пород, S-образной кривой. Наиболее интенсивный прирост у A. hirsutа наблюдается до 12–15 лет, после чего идет постепенное снижение темпов роста. Как показал ана лиз аппроксимирующих кривых, прирост в высоту и по диаметру A. hirsutа суще ственно снижается к 35–40 годам.
Рис. 19. Ход роста A. hirsutа по высоте Анализ линии тренда по высоте у A. hirsutа выявил наличие значительных аналогий с ходом роста насаждений A. incana и A. glutinosa. В первой половине жизни (до 20–25 лет) A. hirsutа обладает интенсивным приростом и растет по Iа, I классам бонитета по общебонитировочной шкале М. М. Орлова (1929). По сле 30 лет наблюдается снижение темпов роста и переход во II класс бонитета. Та кой тип роста М. В. Давидов (1976) называл типом с убывающей интенсивностью прироста (Ту), по которому растет большинство насаждений A. glutinosa. Полу ченные материалы достаточно хорошо согласуются также с данными по ходу рос та насаждений A. incana (Юркевич, Парфенов, 1961). По материалам этих авторов, в первой половине жизни (до 25 лет) сероольшаники имеют интенсивный прирост по высоте и наиболее производительные насаждения выходят за пределы Iа класса бо нитета. К возрасту естественной спелости (45–50 годам) рост замедляется и насажде ния переходят в I или II класс бонитета. Ход роста A. hirsutа в значительной мере со ответствует насаждениям сероольшаника кисличного II класса бонитета (рис. 20).
Рис. 20. Сравнение хода роста A. hirsutа (4) с развитием сероольшаников I – III классов бонитета [по И. Д. Юркевич, В. И. Парфенов, 1961] 6.4.2. Сезонные изменения азотфиксирующей активности и ультраструк туры корневых клубеньков A. hirsuta Показателем адаптации видов могут являться особенности прохождения у них физиологических и биохимических процессов в новых условиях обитания. В этой связи, мы изучили сезонную динамику азотфиксирующей активности A. hirsuta в условиях ЦСБС (Майстренко и др., 2008) и ультраструктуру корневых клубеньков (Banaev et al., 2008).
Уровень нитрогеназной активности в Frankia–A. hirsuta симбиозе постепенно нарастал в течение всего периода активного роста растений с мая по август, к се редине августа достигал максимума, после чего оставался стабильным еще около месяца. Падение нитрогеназной активности отмечалось с конца сентября, в октяб ре она составляла лишь 15% от максимального значения. Изменение нитрогеназ ной активности Frankia–A. hirsuta симбиоза в течение вегетационного периода, в основных чертах, совпадает с таковым у других видов ольхи (Tripp et al., 1979;
Андреева и др., 1981), а также других актиноризных растений (Майстренко, 1977).
На азотфиксацию влияет множество факторов, таких как температура воздуха и почвы, влажность почвы, конкуренция между клубеньками и другими органами растений за фотоассимиляты и т. д. Анализ полученных нами данных позволяет предположить наличие взаимосвязи между ходом азотфиксации и сезонным раз витием A. hirsuta. Постепенный рост нитрогеназной активности до середины авгу ста сопряжен с ростовыми фазами ольхи. Согласно фенологическим наблюдениям лаборатории дендрологии ЦСБС и данным З. И. Лучник (1970), фаза появления первого свободного листа у A. hirsuta на юге Западной Сибири приходится на се редину – вторую декаду мая, а массового обособления листьев – на третью декаду мая. Следовательно, активное образование фотоассимилятов у A. hirsuta происхо дит не раньше начала июня. Относительно невысокая активность клубеньков в июле, равная сентябрьским значениям, объясняется, на наш взгляд, наращиванием биомассы A. hirsuta в этот период. На первую декаду июля приходится максимум суточного прироста побегов ольхи, заметное снижение которого наблюдается к концу июля – началу августа (Банаев и др., 2005). В августе растения имеют мак симально развитый фотосинтетический аппарат при сниженных потребностях в фотоассимилятах. Резкое падение азотфиксации в октябре связано как с лимити рующими низкими температурами воздуха и почвы, так и с прекращением фото синтетической активности ольхи, у которой в конце сентября – первой декаде ок тября наблюдается массовое опадение листьев.
Ранее, на примере A. crispa, И. Н. Андреевой с соавторами (1981) было уста новлено, что существует прямая корреляционная зависимость между азотфикси рующей активностью клубеньков и плотностью везикул в инфицированных клет ках, которая увеличивается в течение вегетационного периода. Анализ корневых клубеньков A. hirsuta, проведенный нами, также свидетельствует, что азотфикси рующая активность связана с сезонными изменениями ультраструктуры. К июлю, когда нарастает уровень азотфиксации, увеличивается и плотность везикул в ин фицированных клетках. Множество пролиферирующих септированных нитей ин тенсивно ветвится в клетках растения-хозяина, формируя при разрастании кончи ков везикулы (рис. 21). Молодые везикулы не имеют перегородок, однако в про цессе их созревания формируются септы. После выполнения своей функции вези кулы теряют округлую форму (рис. 22).
Рис. 21. Особенности развития Frankia в клетках A. hirsuta: а – гифы, б – везикулы Рис. 22. Ультраструктура эндофита в клетках клубеньков A. hirsuta: а – гифа (Г) и зрелая везикула (В) в начальной стадии образования септ (С);
б – стареющая везикула. Линия – 1 мкм ВЫВОДЫ 1. Результаты анализа изменчивости морфологических признаков и данных се квенирования ITS1 ядерной рибосомальной ДНК не позволяют принять превали рующую в зарубежной литературе точку зрения о подвидовом ранге A. incana, A. tenuifolia и A. rugosa. Эти таксоны, а также A. hirsuta, являются самостоятель ными видами. В секции Viridis подрода Alnobetula следует разделять два вида – A. viridis и A. crispa. Все азиатские формы ольховника относятся к одному таксону подвидового ранга – A. crispa subsp. fruticosa.
2. Популяционная структура A. hirsuta в значительной мере обусловлена ши ротно-долготным климатическим градиентом. Метрические признаки листа и жен ской сережки A. hirsuta, используемые в систематике, подвержены географической изменчивости, которая имеет адаптивный характер.
3. Опушение вегетативных органов A. hirsuta значительно варьирует на внут рипопуляционном и межпопуляционном уровнях, что не позволяет использовать этот признак в качестве диагностического при обосновании видового ранга A. sibirica. Опушение не несет прямой адаптивной нагрузки.
4. Экологическим оптимумом A. hirsuta являются юго-восточные районы с муссонным климатом, где вид демонстрирует повышенный полиморфизм. Доми нирование «нетипичных» форм A. hirsuta (A. sibirica) в популяциях на юго западной границе ареала вида является результатом микроэволюционных процес сов на фоне климатической обстановки Даурии.
5. На формирование популяционной структуры A. crispa subsp. fruticosa суще ственное влияние оказывает высотный градиент и лесорастительные условия. Ин тенсивность опушения ножек пестичных сережек A. crispa subsp. fruticosa не обна руживает связей с факторами среды или с географическим размещением популя ций. Изменчивость этого признака носит случайный характер.
6. Экологическим оптимумом A. crispa subsp. fruticosa являются районы с хо лодным приморским климатом (Камчатка, Охотское побережье), где наблюдается увеличение фенотипического разнообразия.
7. Гибридизацию между A. hirsuta и A. japonica следует отнести к типу «Б» по Э. Майру, когда у «хороших» симпатрических видов появляются более или менее плодовитые гибриды, часть которых скрещивается с одним или с обоими родитель скими видами. Гибридизационные процессы A. hirsuta и A. japonica в южном Примо рье в большинстве случаев связаны с разрушением экологических ниш видов.
8. A. incana и A. hirsuta не имеют барьеров, препятствующих искусственно му скрещиванию и формированию жизнеспособного потомства. Полученный и введенный в коллекцию ЦСБС новый декоративный искусственный гибрид A. incana х hirsutа представляет несомненный интерес для озеленения городов За падной Сибири.
9. Почвенно-климатические условия юга Западной Сибири являются благо приятными для A. hirsutа, что дает возможность этому виду формировать в моло дом возрасте насаждения высокого класса бонитета.
СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в журналах, рекомендованных ВАК 1. Банаев Е. В. Изменчивость количественных признаков листьев и женских се режек Alnus hirsuta (Betulaceae) // Бот. журн. 1997 а. Т. 82. № 6. С. 86–91.
2. Банаев Е. В. Особенности варьирования некоторых метрических признаков Alnus hirsuta (Spach) Turcz. ex Rupr. в связи с проблемой биоразнообразия // Сиб. экол.
журн. 1997 б. № 1. С. 51–58.
3. Банаев Е. В. Изменчивость опушения вегетативных органов Alnus hirsuta (Betula ceae) в Сибири и на Дальнем Востоке России // Бот. журн. 1998. Т. 83. № 1. С. 77–84.
4. Банаев Е. В. Естественная гибридизация ольхи в Приморском крае // Лесоведе ние. 2002. № 2. С. 49–54.
5. Банаев Е. В. О статусе вида Alnus tinctoria (Betulaceae) // Бот. журн. 2003 а.
Т. 88. № 3. С.115–119.
6. Банаев Е. В. О влиянии климата на морфологическую структуру вида Alnus hirsutа (Betulaceae) // Экология. 2009 а. №1. С. 22–27.
7. Банаев Е. В., Адельшин Р. В. Структура Alnus fruticosa Rupr. s. l. и его взаимо отношение с другими таксонами подрода Alnobetula (Ehrhart) Peterman // Сиб. экол.
журн. 2009 а. № 6. С. 927–939.
8. Банаев Е. В., Банаева Ю. А., Киселева Т. И. Сравнительно-экологическое ис следование прорастания семян в различных систематических группах рода Alnus Mill.
s. l. // Сиб. экол. журн. 2006. № 2. С. 175–179.
9. Банаев Е. В., Киселева Т. И., Новикова Т. И., Черных Е. В. Особенности раз множения и сохранения редких декоративных форм ольхи // Сиб. экол. журн. 2005.
Т. 12. № 4. С. 607–613.
10. Майстренко Г. Г., Гордиенко Н. Я., Новикова Т. И., Банаев Е. В. Сезонные из менения азотфиксирующей активности и ультраструктуры корневых клубеньков Alnus hirsuta (Betulaceae) // Сиб. экол. журн. 2008. Т. 15. № 4. С. 531–536.
11. Чиндяева Л. Н., Банаев Е. В., Потемкин О. Н. Анализ арборифлоры урбанизи рованных районов Сибири // Сиб. экол. журн. 2007. № 3. С. 401–408.
Монографии 12. Банаев Е. В., Шемберг М. А. Ольха в Сибири и на Дальнем Востоке России (изменчивость, таксономия, гибридизация). Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 99 с.
13. Древесные растения для озеленения Новосибирска. В. Т. Бакулин, Е. В. Банаев, Т. Н. Встовская и др. / Под общ. ред. И. Ю. Коропачинского. Новосибирск: Академи ческое изд-во «Гео», 2008. 303 с.
Статьи в других журналах 14. Банаев Е. В. Внутривидовая изменчивость опушения листьев и молодых побе гов Alnus hirsuta (Spach) Turcz. ex Rupr. Деп. ВИНИТИ. Новосибирск. 1992. 13.03.92.
№ 864-В 92. 15 с.
15. Банаев Е. В. Особенности роста и развития Alnus hirsuta (Betulaceae) за пределами естественного ареала // Растительный мир Азиатской России. 2008. № 2. С. 71–74.
16. Банаев Е. В. Фенотипическая изменчивость Alnus fruticosa Rupr. s. l.
(Betulaceae) в Азиатской России // Растительный мир Азиатской России. 2009. № (3). С. 44–52.
17. Банаев Е. В., Новикова Т. И. Новый декоративный искусственный гибрид Alnus incana (L.) Moench. х A. hirsuta (Spach) Turcz. ex Rupr. // Сб. науч. тр. Никитского бот.
сада. 2009. Т. 131. С. 55–58.
18. Banaev E. V., Baant V. Study of natural hybridization between Alnus incana (L.) Moench and Alnus glutinosa (L.) Gaertn. // J. Forest Sci. 2007. Vol. 53. № 2. P. 66–73.
19. Banaev E. V., Gordienko N. Ya., Maistrenko G. G., Novikova T. I. Ultrastructure of Alnus hirsuta root nodule endophyte // J. Jilin Agricul. Univ. 2008. Vol. 30. № 3. Р. 268–271.
Материалы конференций 20. Банаев Е. В. Полиморфизм природных популяций ольхи пушистой как источ ник форм для интродукции // Матер. междунар. конф. «Экологические проблемы ин тродукции растений на современном этапе: вопросы теории и практики». Ч. 2. Крас нодар. 1993. С. 458–461.
21. Банаев Е. В. Нетрадиционные растения для озеленения – Ольха // Матер. науч но-практич. конф. «Эколого-градостроительная роль зеленых насаждений в формиро вании городских и сельских поселений Сибири»». Новосибирск. 2002. С. 188–192.
22. Банаев Е. В. Особенности прорастания семян видов рода Alnus s. l. // Матер. XI съезда РБО «Ботанические исследования в Азиатской России». Т. 3. Барнаул: «АзБу ка», 2003. С. 185–186.
23. Банаев Е. В. О связи морфологических параметров листьев ольхи волосистой и климатических факторов // Матер. конф. «Роль ботанических садов в сохранении биоразнообразия растительного мира Азиатской России: настоящее и будущее». Но восибирск. 2006. С. 38–40.
24. Банаев Е. В., Адельшин Р. В. Филогенетический анализ видов секции Proskei mostemon Czerep. рода Alnus Mill. с использованием межгенного спейсера ITS1 рибо сомальной ДНК // Матер. междунар. конф. «Проблемы современной дендрологии».
М., 2009 б. С. 539–542.
25. Банаев Е. В., Киселева Т. И. Ход роста ольхи волосистой в условиях лесостеп ной зоны Западной Сибири // Матер. XI съезда РБО «Ботанические исследования в Азиатской России». Т. 2. Барнаул: «АзБука», 2003. С. 185–186.
26. Banaev E. V. Some peculiarities of species propagation of the genus Alnus Mill. // Proceed. 9-th Int. Conf. of Horticulture. Lednice, Czech Rep. 2001. Vol. 3. P. 487–491.
27. Banaev E. V. Experiment of artificial hybridization between Alnus incana (L.) Moench. and Alnus hirsuta (Spach) Turcz. ex Rupr. // Proceed. Inter. Conf. «Ecology and Diversity of Forest Ecosystems in the Asiatic Part of Russia». Kostelec nad Cernymi lesy, Czech Rep. 2008. P. 177–179.
28. Banaev E. V., Novikova T. I., Chernykh E. V. Propagation of ornamental Alnus hybrids // Proceed. Conf. «Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia». Kostelec nad Cernymi lesy, Czech Rep. 2009. P. 8–9.