Ученые CAS построили крупнейшее генеалогическое древо растений Phlomoides

Международная группа ученых создала наиболее полное на сегодняшний день генеалогическое древо растений рода Phlomoides, одного из крупнейших представителей семейства яснотковых. Результаты исследования опубликованы 3 июня в журнале Plant Diversity.

Работу выполнили специалисты Синьцзянского института экологии и географии (XIEG) Китайской академии наук (CAS) совместно с сотрудниками Куньминского института ботаники CAS и других научных организаций.

Род Phlomoides насчитывает около 180 видов и считается вторым по величине в подсемействе Lamioideae. Эти растения распространены по всей Евразии, а основные центры их разнообразия находятся в Центральной Азии, на Иранском плато, в Гималаях и горах Хэндуань на юго-западе Китая.

Представители рода встречаются в самых разных природных условиях — от лесного подлеска и альпийских лугов до степей и пустынь. Благодаря высокому морфологическому и экологическому разнообразию Phlomoides считается важной моделью для изучения эволюции растений и их адаптации к окружающей среде.

На протяжении многих лет ученые не могли прийти к единому мнению относительно внутренней классификации рода. Ситуация осложнялась ограниченным количеством изученных видов и неполным географическим охватом предыдущих исследований. Это затрудняло понимание происхождения растений, их миграции и механизмов приспособления к различным условиям.

Для нового исследования специалисты проанализировали 132 вида, что составляет около 73% всех известных представителей рода. Они сформировали базу данных из 206 геномов хлоропластов, причем 154 из них были секвенированы впервые. Дополнительно использовались последовательности ядерных рибосомных ETS и ITS для построения глобальной филогенетической схемы.

Полученные результаты подтвердили современное широкое понимание границ рода Phlomoides и показали, что старая система классификации, основанная на родах Phlomis и Eremostachys, больше не соответствует данным генетического анализа. Исследование выявило шесть крупных эволюционных линий, каждая из которых обладает собственными морфологическими особенностями.

С помощью методов оценки времени расхождения линий и реконструкции древних ареалов ученые установили, что род возник около 17,72 миллиона лет назад в период климатического оптимума среднего миоцена. Наиболее вероятными регионами происхождения названы горы Хэндуань или Центральная Азия.

Примерно 14,94 миллиона лет назад на фоне глобального похолодания род разделился на две основные эволюционные ветви. Первые две клады развивались преимущественно в Гималаях и горах Хэндуань, тогда как остальные распространились по Центральной и Западной Азии, где адаптировались к более сухому климату.

Исследователи также обнаружили заметные различия в экологических нишах между отдельными группами растений. Главными факторами, влияющими на их эволюцию, оказались уровень осадков и диапазон годовых температур. Клады III–VI продемонстрировали более высокую приспособленность к засушливым условиям и значительным сезонным колебаниям температуры.

Особое внимание ученые уделили субкладе VI. Анализ показал, что около 4,42 миллиона лет назад в этой группе началась быстрая диверсификация видов. Отличительной особенностью растений стали перисто-рассеченные прикорневые листья, которые, вероятно, помогли освоить открытые и засушливые местообитания.

Реконструкция предковых признаков показала, что важную роль в адаптации рода сыграли форма прикорневых листьев, строение корней и особенности опушения плодов.

По мере эволюции растения приобретали признаки, повышающие устойчивость к холоду, засухе и интенсивному солнечному излучению. Среди них — перисто-рассеченные листья, густое опушение плодов и мощные клубневые корни. Эти особенности позволили представителям рода постепенно перейти от влажных затененных местообитаний к альпийским лугам, степям и пустыням, а затем широко распространиться по Евразии.

Полученные данные помогают уточнить происхождение, пути расселения и историю разнообразия рода Phlomoides, а также раскрывают связь между морфологическими изменениями растений и их экологической адаптацией. Исследование также дает новые сведения о формировании флоры Евразии и исторических связях между Цинхай-Сицзанским плато, Гималаями, горами Хэндуань, Центральной и Западной Азией.

Читайте также: