С использованием разработанных маркеров митохондриальной ДНК сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) проведен детальный анализ изменчивости вида за пределами европейской части ареала. Полученная картина отражает сложную историю колонизации и подтверждает гипотезу многостадийности расселения сосны обыкновенной на восток, предположительно из южно-европейских рефугиумов
До настоящего времени детальные филогеографические исследования сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) были ограниченны из-за отсутствия маркеров митохондриальной ДНК, изменчивых за пределами европейской части ареала. С этой целью были разработаны новые дополнительные маркеры. В выборке деревьев сосны обыкновенной европейского, сибирского, монгольского и кавказского происхождения были ресеквенированы участки контиг митохондриальной ДНК, полученных на основе полногеномного секвенирования. Также были ресеквенированы фланкирующие некодирующие области некоторых митохондриальных генов, исследованных с помощью метода «inverse PCR».
Выявлено шесть однонуклеотидных замен (SNP), один фрагмент, содержащий минисателлитный локус и одну изменчивую большую дупликацию, имеющую три варианта (аллеля). Кавказские образцы отличались от остальных по четырем SNP. Два других SNP и дупликация были сцеплены с маркером в первом интроне гена nad7 и, суммарно с ним, позволили выявить восемь гаплотипов в основной части ареала. Их география изменчивости имеет сложную структуру (рис.): в западной части европейской России распространены гаплотипы 3-5, далее на восток находится область распространения гаплотипов 1 и 2, которая прерывается на Среднем Урале островом, с доминированием гаплотипа 3. В Забайкалье и в Монголии обнаружен только гаплотип 2. В сочетании с результатами исследования хлоропластной ДНК это соответствует гипотезе независимого источника заселения (рефугиума) в этой части ареала.
Эта картина подтверждает гипотезу многостадийного процесса расселения сосны обыкновенной на восток, предположительно из южно-европейских рефугиумов. Колонизация сопровождалась периодическими отступлениями и вымираниями, с сохранением отдельных, «вторичных» рефугиумов, вероятно на востоке Европейской России, Урале и Южной Сибири. Последующее возобновление колонизации обусловило современную «пятнистую» структуру распространения митотипов. Отчетливый тренд снижения генетического разнообразия с запада Русской равнины на восток до Забайкалья указывает на процесс потери изменчивости в ходе множественных «бутылочных горлышек», сопровождавших события основания новых популяций и критические колебания их численности в ледниковые фазы.
Рисунок – Филогенетическая сеть гаплотипов митохондриальной ДНК сосны обыкновенной (А) и их географическое распространение (Б)