TAXONOMIC ISSUES OF THE GENUS Betula

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Birch ( Betula L.) is a genus of approx. 60 species, subspecies or varieties with a wide distribution in the northern hemisphere. Understanding of systematics and evolution of this taxonomic group is of high practical importance, since most of the genus birch species are actively used in various industrial sectors and reforestation projects and are important forest tree species. The genus birch is considered to be one of the most complex among angiosperms. Taxonomy of birches has been revised several times, but systematic position of many representatives of the genus birch is being reconsidered today. Despite multiple comprehensive studies involving both morphological and molecular approaches a lot of unsolved issues remain in systematics and phylogeny of the genus birch. Main reasons for this include high variability of morphological characters, polyploidy, and intensive and widespread hybridization, which hampers identification of species. The purpose of the study is taxonomic analysis of the genus birch. Article discusses the features of birch introgressive hybridization, the origin of some species, summarizes the results of several molecular phylogenies based on various chloroplast and nuclear markers, and also lists birch representatives, whose taxonomic position is not confirmed by molecular genetic studies and requires additional study of natural populations using molecular markers. Various methods are used to determine the relationship between birch species: classical morphology analysis, chromosome number analysis and molecular genetic methods. One group of methods is not enough to clearly determine systematic position of some representatives of the genus birch. Therefore, the approach to the taxonomy and phylogeny of birches should be complex, using various modern methods complementing each other.

Авторлар туралы

S. Medvedeva

Botanical Garden, Russian Academy of Sciences, Ural Branch

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: so.medvedeva@gmail.com
Yekaterinburg, Russian Federation

O. Cherepanova

Botanical Garden, Russian Academy of Sciences, Ural Branch

Email: botgarden.olga@gmail.com
Yekaterinburg, Russian Federation

Әдебиет тізімі

  1. Агапова Н. Д., Архарова К. Б., Вахтина Л. И., Земскова Е. А., Тарвис Л. В. Числа хромосом цветковых растений флоры СССР: семейства Aceraceae - Menyanthaceae. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1990. 509 c. (c. 233).
  2. Васильев В. Н. Березы Урала // Тр. Ин-та экол. раст. и животн. УФ АН СССР. 1969. Т. 69. С. 59-140.
  3. Комаров В. Л. Флора СССР. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1936. Т. 5.
  4. Коропачинский И. Ю. Естественная гибридизация и проблемы систематики берез Северной Азии // Сиб. экол. журн. 2013. № 4. С. 459-479.
  5. Скворцов А. К. Новая система рода Betula L. - береза // Бюлл. МОИП. Отд. биол. 2002. Т. 107. № 5. С. 73.
  6. Цвелев Н. Н. О родах Betula L. и Alnus Mill. (Betulaceae) в Восточной Европе // Нов. сист. высш. раст. 2002. Т. 34. С. 47-73.
  7. Шемберг М. А. Естественная гибридизация берез и ее значение для интродукции // Изменчивость и интродукция древесных растений Сибири. Красноярск: Ин-т леса и древесины им. В. Н. Сукачева СО АН СССР, 1984. С. 12-19.
  8. Шемберг М. А. Особенности естественной гибридизации берез мелколистной и повислой // Изв. СО АН СССР. Сер. биол. наук. 1987. Т. 6. № 1. С. 9-15.
  9. Шемберг М. А. Семейство Betulaceae - Березовые // Флора Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1992. С. 61-70.
  10. Abbott R., Albach D., Ansell S., Arntzen J. W., Baird S. J., Bierne N., Boughman J., Brelsford A., Buerkle C. A., Buggs R., Butlin R. K., Dieckmann U., Eroukhmanoff F., Grill A., Cahan S. H., Hermansen J. S., Hewitt G., Hudson A. G., Jiggins C., Jones J., Keller B., Marczewski T., Mallet J., Martinez-Rodriguez P., Möst M., Mullen S., Nichols R., Nolte A. W., Parisod C., Pfennig K., Rice A. M., Ritchie M. G., Seifert B., Smadja C. M., Stelkens R., Szymura J. M., Väinölä R., Wolf J. B., Zinner D. Hybridization and speciation //j. Evolut. Biol. 2013. V. 26. N. 2. P. 229-46.
  11. Anamthawat-Jónsson K., Thorsson A. T. Natural hybridisation in birch: triploid hybrids between Betula nana and B. pubescens // Plant Cell Tissue and Organ Culture. 2003. V. 75. Iss. 2. P. 99-107.
  12. Anamthawat-Jónsson K., Thórsson T., Temsch E. M., Greilhuber J. Icelandic birch polyploids - the case of a perfect fit in genome size //j. Bot. 2010. V. 2. Article number: 347254.
  13. Anamthawat-Jónsson K., Tomasson T. Cytogenetics of hybrid introgression in Icelandic birch // Hereditas. 1990. V. 112. Iss. 1. P. 65-70.
  14. Ashburner K., McAllister H. A. The genus Betula: A taxonomic revision of birches. London, UK: Royal Bot. Gardens, Kew, 2013. 300 p.
  15. Barnes B. V., Dancik B. P. Characteristics and origin of a new birch species, Betula murrayana, from southeastern Michigan // Can. J. Bot. 1985. V. 63. N. 2. P. 223-226.
  16. Bousquet J., Strauss S. H., Li P.Complete congruence between morphological and rbcL-based molecular phylogenies in birches and related species (Betulaceae) // Mol. Biol. Evol. 1992. V. 9. Iss. 6. P. 1076-1088.
  17. Czernicka M., Pławiak J., Muras P. Genetic diversity of F1 and F2 interspecific hybrids between dwarf birch (Betula nana L.) and Himalayan birch (B. utilis var. jacquemontii (Spach) Winkl. ‘Doorenbos’) using RAPD-PCR markers and ploidy analysis // Acta Biochim. Pol. 2014. V. 61. N. 2. P. 195-199.
  18. Dancik B. P., Barnes B. V. Natural variation and hybridization of yellow birch and bog birch in southeastern Michigan // Silvae Gen. 1972. V. 21. N. 1-2. P. 1-9.
  19. De Dato G. D., Teani A., Mattioni C., Aravanopoulos F., Avramidou E. V., Stojnic S., Ganopoulos I., Belletti P., Ducci F. Genetic analysis by nuSSR markers of silver birch (Betula pendula Roth) populations in their Southern European distribution range // Front. Plant Sci. 2020. V. 11. Article 310. 13 p.
  20. De Jong P. C. An introduction to Betula: its morphology, evolution, classification and distribution, with a survey of recent work // Proc. IDS Betula Symp., October 2-4, 1992 / Hunt D. (Ed.). Richmond, UK: Int. Dendrol. Soc., 1993.
  21. Eidesen P. B., Alsos I. G., Brochmann C.Comparative analyses of plastid and AFLP data suggest different colonization history and asymmetric hybridization between Betula pubescens and B. nana // Mol. Ecol. 2015. V. 24. Iss. 15. P. 3993-4009.
  22. Furlow J. J. The genera of Betulaceae in the southeastern United States //j. Arnold Arboretum. 1990. V. 71. Iss. 1. P. 1-67.
  23. Howland D. E., Oliver R. R., Davy A. J. Morphological and molecular variation in natural populations of Betula // New Phytol. 1995. V. 130. Iss. 1. P. 117-124.
  24. International Plant Names Index. Royal Bot. Gardens, Kew, Harvard Univ. Herbaria & Libraries, and Austral. Nat. Bot. Gardens, 2021. http://www.ipni.org
  25. IUCN Red List of threatened species. Version 2022-2. IUCN, 2023. https://www.iucnredlist.org
  26. Jadwiszczak K., Banaszek A., Jabłonska E., Sozinov O. V. Chloroplast DNA variation of Betula humilis Schrk. in Poland and Belarus // Tree Gen. & Genomes. 2012. V. 8. Iss. 5. P. 1017-1030.
  27. Jadwiszczak K. A., Banaszek A., Chrzanowska A., Kłosowski S., Sozinov O. V. The admixture zone of Betula humilis Schrk. phylogenetic lineages follows the eastern central European suture zone // Plant Ecol. Divers. 2015. V. 8. Iss. 3. P. 323-329.
  28. Järvinen P., Palmé A. E., Morales L. O., Lännenpää M., Keinänen M., Sopanen T., Lascoux M. Phylogenetic relationships of Betula species (Betulaceae) based on nuclear ADH and chloroplast matK sequences // Am. J. Bot. 2004. V. 91. Iss. 11. P. 1834-1845.
  29. Johnsson H.Interspecific hybridization within the genus Betula // Hereditas. 1945. V. 31. Iss. 1-2. P. 163-176.
  30. Kallio P., Niemi S., Sulkinoja M. The Fennoscandian birch and its evolution in the marginal forest zone // Nordicana. 1983. V. 47. P. 101-110.
  31. Keinänen M., Julkunen-Tiitto R., Rousi M., Tahvanainen J. Taxonomic implications of phenolic variation in leaves of birch (Betula L.) species // Biochem. Syst. Ecol. 1999. V. 27. Iss. 3. P. 243-254.
  32. Koropachinskii I. Yu. Natural hybridization and taxonomy of birches in North Asia // Contemp. Probl. Ecol. 2013. V. 6. Iss. 4. P. 350-369 (Original Rus. Text © I. Yu. Koropachinskii, 2013, publ. in Sibirskii Ekologicheskii Zhurnal. 2013. N. 4. P. 459-479).
  33. Kuneš I., Linda R., Fér T., Karlík P., Baláš M., Ešnerová J. Is Betula carpatica genetically distinctive? A morphometric, cytometric, and molecular study of birches in the Bohemian Massif with a focus on Carpathian birch // PLOS ONE. 2019. V. 14. N. 10. Article number: 0224387
  34. Li J. H., Shoup S., Chen Z. D. Phylogenetics of Betula (Betulaceae) inferred from sequences of nuclear ribosomal DNA // Rhodora. 2005. V. 107. N. 929. P. 69-86.
  35. Li J. H., Shoup S., Chen Z. D. Phylogenetic relationships of diploid species of Betula (Betulaceae) inferred from DNA sequences of nuclear nitrate reductase // Syst. Bot. 2007. V. 32. N. 2. P. 357-365.
  36. McAllister H. A., Rushforth K. Betula ashburneri // Curtis’s Bot. Mag. 2011. V. 28. Iss. 2. P. 111-118.
  37. Medvedeva S., Cherepanova O., Tolkach O., Ponomarev V., Malosieva G. TrnL-trnfF cpDNA polymorphism in some representatives of the genus Betula // BIO Web Conf. 2021. V. 35. Article number: 00017.
  38. Nagamitsu T., Kawahara T., Kanazashi A. Endemic dwarf birch Betula apoiensis (Betulaceae) is a hybrid that originated from Betula ermanii and Betula ovalifolia // Plant Spec. Biol. 2006. V. 21. Iss. 1. P. 19-29.
  39. Nichols R. Gene trees and species trees are not the same // Trends Ecol. Evol. 2001. V. 16. Iss. 7. P. 358-364.
  40. Palmé A. E., Su Q., Palsson S., Lascoux M. Extensive sharing of chloroplast haplotypes among European birches indicates hybridization among Betula pendula, B. pubescens and B. nana // Mol. Ecol. 2004. V. 13. Iss. 1. P. 167-178.
  41. Pawlowska L. Biochemical and systematic study of the genus Betula L. // Acta Soc. Bot. Pol. 1983. V. 52. N. 3-4. P. 301-314.
  42. Petit C., Bretagnolle F., Felber F. Evolutionary consequences of diploid - polyploid hybrid zones in wild species // Trends Ecol. Evol. 1999. V. 14. Iss. 8. P. 306-311.
  43. Regel E. Monographia Betulacearum // Nouveaux Mémoires de la Société Impériale des Naturalistes de Moscou. 1861. V. 13. P. 59-187.
  44. Regel E. Bemerkungen über die Gattungen Betula und Alnus nebst Beschreibung einiger neuer Arten // Bull. Soc. Nat. Moscou. 1865. V. 38. P. 388-434.
  45. Schenk M. F., Thienpont C. N., Koopman W. J. M., Gilissen L. J. W. J., Smulders M. J. M. Phylogenetic relationships in Betula (Betulaceae) based on AFLP markers // Tree Gen. & Genomes. 2008. V. 4. Iss. 4. P. 911-924.
  46. Shaw K., Stritch L., Rivers M., Roy S., Wilson B., Govaerts R. The Red List of Betulaceae. Richmond, Surrey, UK: Bot. Gardens Conserv.Int., 2014. 71 p.
  47. Spach S. In Ann. Sei. Nat. 1843. Ser. 2, XV.
  48. Tarieiev A. S., Gailing O., Krutovsky K. V. ITS secondary structure reconstruction to resolve taxonomy and phylogeny of the Betula L. genus // PeerJ. 2021. V 9. Article number: 10889.
  49. Thomson A. M., Dick C. W., Dayanandan S. A similar phylogeographical structure among sympatric North American birches (Betula) is better explained by introgression than by shared biogeographical history //j. Biogeogr. 2015. V. 42. Iss. 2. P. 339-350.
  50. Thórsson Æ. Th., Pálsson S., Lascoux M., Anamthawat-Jonsson K.Introgression and phylogeography of Betula nana (diploid), B. pubescens (tetraploid) and their triploid hybrids in Iceland inferred from cpDNA haplotype variation //j. Biogeogr. 2010. V. 37. Iss. 11. P. 2098-2110.
  51. Tsuda Y., Semerikov V., Sebastiani F., Vendramin G. G., Lascoux M. Multispecies genetic structure and hybridization in the Betula genus across Eurasia // Mol. Ecol. 2017. V. 26. Iss. 2. P. 589-605.
  52. Vaarama A., Valanne T. On the taxonomy, biology and origin of Betula tortuosa Ledeb // Rep. Kevo Subarctic Res. St. 1973. V. 10. P. 70-84.
  53. Walters S. M. Betula L. in Britain // Proc. Bot. Soc. British Isles. 1968. V. 7. P. 179-180.
  54. Wang N., Borrel, J. S., Bodles W. J. A., Kuttapitiya A., Nichols R. A., Buggs R. J. A. Molecular footprints of the Holocene retreat of dwarf birch in Britain // Mol. Ecol. 2014. V. 23. Iss. 11. P. 2771-2782.
  55. Wang L., Ding J., Borrell J. S, Cheek M., McAllister H. A., Wang F., Liu L., Zhang H., Zhang Q., Wang Y., Wang N. Molecular and morphological analyses clarify species delimitation in section Costatae and reveal Betula buggsii sp. nov. (sect. Costatae, Betulaceae) in China // Ann. Bot. 2022. V. 129. N. 4. P. 415-428.
  56. Wang N., Laura J. K., McAllister H. A., Zohren J., Buggs R. J. A. Resolving phylogeny and polyploid parentage using genus-wide genome-wide sequence data from birch trees // Mol. Phylogen. Evol. 2021. V. 160. Article number: 107126.
  57. Wang N., McAllister H. A., Bartlett P. R., Buggs R. J. A. Molecular phylogeny and genome size evolution of the genus Betula (Betulaceae) // Ann. Bot. 2016. V. 117. Iss. 6. P. 1023-1035.
  58. Winkler H. Betulaceae. In: Engler, Das Pflanzenreich. Heft 19. Leipzig: Verlag von Wilhelm Engelmann (Druck von Breitkopf & Härtel in Leipzig), 1904. P. 1-149.
  59. World checklist of Betulaceae / Govaerts R. (Ed.). Richmond, Surrey, UK: Royal Bot. Gardens, Kew, 2021. http://wcsp.science.kew.org/
  60. Zeng J., Li J.-H., Chen Z.-D. A new species of Betula section Betulaster (Betulaceae) from China // Bot. J. Linnean Soc. 2008. V. 156. Iss. 4. P. 523-528.
  61. Zeng J., Ren B. Q., Zhu J. Y., Chen Z. D. Betula hainanensis (Betulaster, Betulaceae), a new species from Hainan Island, China // Ann. Bot. Fenn. 2014. V. 51. Iss. 6. P. 399-402.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».