Лаборатория молекулярной экологии растений

Lab molecular ecology of plant
Краткая аннотация деятельности лаборатории: 

В лаборатории проводятся исследования в области популяционной биологии растений, включая работы по популяционной генетике, систематике, филогенетике, филогеографии, по изучению генетических основ адаптации хвойных: лиственницы (Larix sp.), пихты (Abies sp.), можжевельника (Juniperus communis,), сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) и покрытосеменных растений: астрагалов (Astragalus sp.), солодки (Glycyrrhiza sp.), ольховника кустарникового (Duschekia fruticosa). С помощью аллозимов, AFLP, хпДНК, мтДНК и секвенирования были исследованы пути расселения древесных видов в Северной Евразии, филогенетика Abies и Larix, гибридное видообразование у камнеломки (Saxifraga), Astragalus и Glycyrrhiza.

Summary of lab activities: 

Investigations of plant population biology are implemented in the lab, including studies on population genetics, systematic, phylogenetics, phylogeography and adaptation of coniferous Larix sp., Abies sp., Juniperus communis, Pinus sylvestris and angiosperms Astragalus sp., Glycyrrhiza sp., Duschekia fruticosa. Pleistocene refugia and routs of post-glacial recolonisatrion of tree species in Northern Eurasia, phylogenetics of Abies and Larix, hybridization in Saxifraga, Astragalus and Glycyrrhiza were investigated with allozymes, AFLP, cpDNA, mtDNA markers and direct sequencing.

Фотография лаборатории: 
Сотрудники: 
Семериков Владимир Леонидович, д.б.н., зав. лаб.
Беляев Александр Юрьевич к.б.н., ст. инженер
Корчагина Ольга Сергеевна к.б.н., c.н.с.
Полежаева Мария Алексеевна к.б.н., с.н.с.
Семерикова Светлана Александровна к.б.н., с.н.с.
Хантемирова Елена Владленовна к.б.н., с.н.с.
Направления исследований: 

генетика популяций, филогенетика, филогеография, гибридное видообразование хвойных (лиственница, пихта, можжевельник) и покрытосеменных (Astragalus sp., Glycyrrhiza sp., Duschekia fruticosa) растений Северной Евразии;

Результаты: 

На основе изучения пространственного распределения фенотипической изменчивости листовой пластинки дуба черещатого и сидячецветных дубов Кавказа сделан вывод о тесной связи ландшафтного строения территории и популяционной структуры древесного вида.

Исследована филогения родов Abies и Larix. Выявлены районы расположения плейстоценовых рефугиумов и направления послеледниковых миграций видов Abies и Larix в Сибири и на Дальнем Востоке. На основе мультигенных данных у лиственницы сибирской получены оценки нуклеотидного разнообразия, неравновесия по сцеплению и времени дивергенции евроазиатских и американских видов лиственниц (12 млн. лет).

Исследован полиморфизм хлоропластных микросателлитных локусов сосны обыкновенной и получен вывод о независимой истории популяций этого вида в Европе и Сибири.

Исследован полиморфизм маркеров AFLP в популяциях камнеломки Saxifraga cernua в уральской части её ареала и подтверждено происхождение среднеуральских популяций в результате гибридизации южноуральской S. sibirica и типичной S. cernua.

Показана генетическая однородность популяций Juniperus communis от Скандинавии до Якутии при существенных отличиях их от популяций Аляски, Дальнего Востока, Южной Сибири, Тянь-Шаня и Кавказа, что указывает на недавнее расселение можжевельника от Западной Европы и до Якутии из одного источника.

История лаборатории: 

В 1983-84 гг. в составе Отдела экспериментальной экологии и акклиматизации растений ИЭРиЖ была сформирована исследовательская группа, которую возглавлял д.б.н. Леонид Филатович Семериков. А уже 1988 г. благодаря инициативе, творческому и организаторскому таланту этого ученого была организована лаборатория популяционной экологии растений. Появление новой лаборатории явилось началом нового этапа в развитии популяционных исследований в Урало-Сибирском регионе. Основной задачей исследований в то время являлось изучение динамики генетической и экологической структуры популяций высших растений под воздействием экстремальных естественных и антропогенных факторов как основы для решения проблем адаптации и устойчивости, а также разработки вопросов систематики и эволюционной истории видов. За период существования лаборатории защищены 1 докторская и 8 кандидатских диссертаций. В настоящее время численность лаборатории 8 человек, в том числе 1 доктор и 5 кандидатов наук.

Материальная база: 

Секвенатор Applied Biosystems 3130, амплификаторы, центрифуги, морозильники, вертикальные и горизонтальные камеры для электрофореза, общелабораторное оборудование.

Экспедиции: 

1984г. – 1987гг. На «Флоре» в течение нескольких полевых сезонов капитаном Л.Ф. Семериковым и экипажем (в который вошли В.В. Плотников, В.В. Ипполитов, Л.А. Животовский, В.И. Юшков, В.Л. Семериков и другие) проведено обследование растительных сообществ многих районов бассейна Оби. Последнее плавание Флора-1 как экспедиционное судно совершила в 1987 г. по маршруту Приобье – Лабытнанги.

1989 г. На “Флоре-2” совершена экспедиция в составе В.Л. Семериков, А.В. Подогас, В.И. Юшков по маршруту Лабытнанги – Игрим (Сев. Сосьва) - Лабытнанги. В последующие годы “Флора-2”, управляемая экипажем научных работников высшей квалификации (Л.Ф.Семериков - капитан, В.В.Плотников, Ю.М.Малафеев, В.И.Юшков, Л.А.Животовский, А.В.Подагас), первый раз вышла в Карское море, прошла по Обской и Тазовской губе в реку Таз и, поднявшись до г. Сидоровска, вернулась в г. Лабытнанги. Далее “Флора-2” совершила ряд очень важных в научном отношении походов по многим рекам в северной части Западной Сибири (Оби, Иртышу, Тазу, Хадуттэ, Мессояхе, Яде, Нумгы) и неоднократно выходила в море, достигнув в 1993 году острова Шокальского. Был собран большой материал для исследования популяций сосны обыкновенной, кедра сибирского, лиственницы сибирской, мятлика альпигенного и т.д.

Международное сотрудничество: 

В лаборатории установлено тесное сотрудничество с научными коллективами зарубежных стран: Университет г. Упсала, Швеция, департамент экологии и генетики. С профессором департамента Мартаном Ласко мы опубликовали ряд совместных работ и в настоящее время продолжаем сотрудничество в исследовании генетических основ адаптации видов ели в условиях гетерогенного климата. С этой целью мы проводим почти ежегодные совместные экспедиции на Урале и в Сибири с целью сбора образцов семян и хвои ели сибирской.

INRA – университет Бордо, Франция, департамент Биоразнообразия, генетики и сообществ. С профессором департамента Софией Гербер и аспирантом Стефанией Вагнер мы имели совместный проект РФФИ – INRA «Phylogeography of European and Siberian larches: comparison of closely related species with different histories» посвященный сравнительной филогеографии европейской и сибирской лиственниц. После окончания проекта мы продолжаем работы по его теме.

Проекты: 

РФФИ №13-04-01028 Филогеография сосны обыкновенной на основе анализа изменчивости митохондриальной ДНК, руководитель В.Л. Семериков

РФФИ №13-04-01793 Систематика и филогеография Juniperus communis L., руководитель Хантемирова Е.В.

РФФИ № 11-04-00709-а Филогения и биогеография пихт (Abies Mill., Pinaceae) на основе изменчивости цитоплазматической ДНК , руководитель Семерикова С.А.

РФФИ №14-04-31023 мол-а, Таксономический статус и филогенетические связи видов секции Caenantrum рода Astragalus (Fabaceae): молекулярно-генетический подход, руководитель Дымшакова О.С.

Основные публикации коллектива: 

Публикации, посвященные изучению лиственницы (Larix)

Semerikov V.L., Lascoux M. (1999) Genetic relationship among Eurasian and American Larix species based on allozymes. Heredity. 83, 62-70.

Polezhaeva M.A., Lascoux M., Semerikov V.L. Cytoplasmic DNA variation and biogeography of Larix Mill. in Northeast Asia. Molecular Ecology. 2010. Vol.19, p.1239-1252.

Semerikov V.L., Semerikova S.A., Polezhaeva M.A., Kosintsev P.A., Lascoux M. Southern montane populations did not contribute to the recolonization of West Siberian Plain by Siberian larch (Larix sibirica): a range-wide analysis of cytoplasmic markers. Molecular Ecology, (2013) 22, 4958–4971.

Публикации посвященные изучению пихты (Abies)

Semerikova S.A., Semerikov V.L., Lascoux M. Post-glacial history and introgression in Abies (Pinaceae) species of the Russian Far East inferred from both nuclear and cytoplasmic markers. Journal of Biogeography, 2010. 38(2), p. 326-340.

Semerikova S.A.,Semerikov V.L., Lascoux M. Nuclear and cytoplasmic genetic diversity reveal long-term population decline in Abies semenovii B. Fedtsch. – an endemic fir of Central Asia. Canadian Journal of Forest Research, 2012, Vol. 42, p.: 2142-2152.

Семерикова С.А., Семериков В.Л. Молекулярно-филогенетическая характеристика рода Abies (Pinaceae) на основе анализа последовательностей хлоропластной ДНК // Генетика. 2014. Т. 50. № 1.

Публикации посвященные изучению можжевельника ( Juniperus)

Хантемирова Е.В., Беркутенко А.Н., Семериков В.Л. Систематика и геногеография Juniperus communis L. по данным изоферментного анализа// Генетика. 2012. Т. 48. № 9. С. 1077–1084.

публикации, посвященные изучению сосны (Pinus)

Видякин А.И., Семериков В.Л., Полежаева М.А., Дымшакова О.С. Распространение гаплотипов митохондриальной ДНК в популяциях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на севере европейской России // Генетика, 2012, Т. 48., № 12., с. 1440-1444. http://www.maikonline.com/maik/showArticle.do?auid=VAHA3NID28&lang=ru

публикации, посвященные изучению травянистых покрытосеменных растений

Semerikov V.L., Belyaev A. Y., Lascoux M. (2002) The origin of Russian cultivars of red clover (Trifolium pratense L.) and their genetic relationships to wild populations in the Urals. Theoretical and Applied Genetics. 106. 127-132

Дымшакова О.С. Искусственная гибридизация между Saxifraga cernua L. и S. sibirica L. / О. С. Дымшакова // Экология. – 2009. – N 6. – С. 465-467. http://www.maikonline.com/maik/showArticle.do?auid=VAG25NPEGH&lang=ru

X