Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation 2023. Preprint
Article first published online: 30 DEC 2022 | DOI: 10.17581/bp.2023.12104
How many species of tulips of the subgenus Orithyia (Tulipa, Liliaceae) are in Southern Siberia?
Olga A. Chernysheva 1
,
Yuriy S. Bukin 2 ,
Nina V. Kulakova 1 ,
Elizaveta Yu. Mitrenina 3 ,
Vladislav V. Murashko 1 ,
Ekaterina R. Khadeeva 4 ,
Andrey S. Erst 5 &
Denis A. Krivenko 1 1 Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry SB RAS, Irkutsk, Russia
2 Limnological Institute SB RAS, Irkutsk, Russia
3 National Research Tomsk State University, Tomsk, Russia
4 V.B. Sochava Institute of Geography SB RAS, Irkutsk, Russia
5 Central Siberian Botanical Garden SB RAS, Novosibirsk, Russia
The subgenus Orithyia in the genus Tulipa is considered one of the least studied. It includes the most eastern species of tulips. Previously, three species of tulips from this subgenus, T. heteropetala, T. uniflora, and T. mongolica were reported for the territory of Southern Siberia. The morphological analysis showed that studied plants, from populations previously reported in Southern Siberia under the name T. heteropetala, are large individuals of T. uniflora. There was a high level of morphological differences between all populations of T. uniflora and T. mongolica. Karyotype analysis showed that T. mongolica, T. uniflora, and T. siniangensis have similar karyotype structures. In T. heterophylla, in comparison with them, a lower level of intrachromosomal asymmetry was noted. Molecular genetic analysis confirms previous data and separates the subgenus Orithyia among other subgenera in the genus Tulipa. Molecular data confirmed taxonomic affiliation of specimens from the Zabaykalsky Territory (Russia) previously assigned by morphological characters to T. mongolica. Thus, it was confirmed that two species of tulips of the subgenus Orithyia, Tulipa uniflora and T. mongolica, grow in the studied area.
Чернышева О.А., Букин Ю.С., Кулакова Н.В., Митренина Е.Ю., Мурашко В.В., Хадеева Е.Р., Эрст А.С., Кривенко Д.А. Сколько видов тюльпанов подрода Orithyia (Tulipa, Liliaceae) в Южной Сибири? В роде Tulipa подрод Orithyia по праву является одним из малоизученных. К нему относятся самые восточные виды тюльпанов. Ранее для территории Южной Сибири из этого подрода приводилось три вида тюльпанов – Tulipa heteropetala, T. uniflora и T. mongolica. Морфологический анализ видов показал, что исследованные растения, в популяциях, ранее приводимых в Южной Сибири под названием T. heteropetala, являются крупными особями T. uniflora. Между всеми популяциями T. uniflora и T. mongolica наблюдается высокий уровень морфологических различий. Анализ кариотипов показал, что T. mongolica, T. uniflora и T. siniangensis имеют сходные структуры кариотипов. У T. heterophylla, в сравнении с ними, отмечен более низкий уровень внутрихромосомной асимметрии. Молекулярно-генетический анализ подтверждает ранее проведенные исследования об обособленности подрода Orithyia от остальных подродов рода Tulipa. Таксономическая принадлежность образцов из Забайкальского края (Россия), ранее отнесенных к виду T. mongolica по морфологическим признакам, также подтверждена молекулярными данными. Таким образом, установлено, что на исследуемой территории произрастают два вида тюльпанов подрода Orithyia – Tulipa uniflora и T. mongolica.
Keywords: Tulipa, biology, ecology, morphology, karyotype structure, phylogenetic analysis, биология, экология, морфология, кариотип, филогения
References
Altınordu, F., L. Peruzzi, Y. Yu & X. He 2016. A tool for the analysis of chromosomes: KaryoType. Taxon 65(3):586-592. CrossRef
Bochantseva, Z.P. 1962. Tulips. Morphology, cytology and biology. Izdatel'stvo AN Uzbekskoi SSR, Tashkent, 408 pp. (in Russian). [Бочанцева З.П. 1962. Тюльпаны. Морфология, цитология и биология. Ташкент: Изд-во АН Узбекской ССР, 408 с.].
Chambers, J.M., A. Freeny & R.M. Heiberger 1992. Analysis of variance; designed experiments. In: Statistical Models in S (J.M. Chambers & T.J. Hastie, eds), pp. 145-194, Wadsworth & Brooks/Cole. Wadsworth & Brooks/Cole, Pacific Grove, California. CrossRef
Cherepanov, S.K. 1995. Vascular plants of Russia and adjacent states (the Former USSR). Cambridge University Press, New York, 516 pp.
Chernysheva O., Y. Bukin & D. Krivenko 2018. The morphometric characters variability analysis of Tulipa uniflora (Liliaceae) in the Angara Region (Irkutsk Oblast, Russia). BIO Web of Conferences 11:00009. CrossRef
Christenhusz, M.J.M., R. Govaerts, J.C. David, T. Hall, K. Borland, P.S. Roberts, A. Tuomisto, S. Buerki, M.W. Chase & M.F. Fay 2013. Tiptoe through the tulips - cultural history, molecular phylogenetics and classification of Tulipa (Liliaceae). Botanical Journal of the Linnean Society 172(3):280-328. CrossRef
Clennett, J.C.B., M.W. Chase, F. Forest, O. Maurin & P. Wilkin 2012. Phylogenetic systematics of Erythronium (Liliaceae): morphological and molecular analyses. Botanical Journal of the Linnean Society 170(4):504-528. CrossRef
Darriba, D., G.L. Taboada, R. Doallo & D. Posada 2012. jModelTest 2: more models, new heuristics and parallel computing. Nature Methods 9(8):772. CrossRef
Dekhkonov, D., K. Tojibaev, Z. Yusupov, D. Makhmudjanov & T. Asatulloev 2022. Morphology of tulips (Tulipa, Liliaceae) in its primary centre of diversity. Plant Diversity of Central Asia 1(1):52-70. CrossRef
Doyle, J.J. & J.L. Doyle 1990. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus 12(1):3-15.
Everett, D. 2013. The Genus Tulipa: Tulips of the World. Royal Botanic Gardens, Kew, 392 pp.
Fay, M.F., K. Borland, P. Stranc & M.W. Chase 2001. Phylogenetics of the genus Tulipa (Liliaceae): evidence from five plastid DNA regions. In: Abstracts of the conference "Botany 2001: Plants and People" (Albuquerque, New Mexico, 12-16 August 2001), pp 112.
Hall, T.A. 1999. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nucleic Acids Symposium Series 41:95-98.
Ivashchenko, A.A. 2005. Tulips and other bulbous plants of Kazakhstan. Dve Stolitsy, Almaty, 192 pp. (in Russian). [Иващенко А.А. 2005. Тюльпаны и другие луковичные растения Казахстана. Алматы: Две Столицы, 192 с.].
Galanin, A.V. & A.V. Belikovich 2011. Flora of Dauria (Cyperaceae, Liliaceae), vol. 3, MGU im. adm. G.I. Nevelskogo, Vladivostok, 280 pp. (in Russian). [Галанин А.В., Беликович А.В. 2011. Флора Даурии (Осоковые, Лилейные). Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского. Т. 3. 280 с.].
Grebenjuk, A.V. 2008. Note on Tulipa. In: Check-list of the vascular flora of the Irkutsk region (L.I. Malyshev, ed.), pp. 90-91, Irkutsk State University Publishing, Irkutsk (in Russian). [Гребенюк А.В. 2008. Tulipa - примечание // Конспект флоры Иркутской области (сосудистые растения) / под ред. Л.И. Малышева. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та. C. 90-91].
Gubanov, I.A. 1996. Conspectus of flora in Outer Mongolia: Vascular plants. Valang, Moscow, 136 pp. (in Russian). [Губанов И.А. 1996. Конспект флоры Внешней Монголии: Сосудистые растения. М.: Валанг, 136 с.].
Kassambara, A. 2015. Factoextra: Visualization of the outputs of a multivariate analysis. In: R Package version 1.1, pp. 1-75.
Kassambara, A. 2017. Practical guide to principal component methods in R: PCA, M (CA), FAMD, MFA, HCPC, factoextra, vol. 2. STHDA, 170 pp.
Kamelin, R.V. 1998. Materials on the history of the flora of Asia (Altai mountain country). Izdatel'stvo Altayskogo universiteta, Barnaul, 240 pp. (in Russian). [Камелин Р.В. Материалы по истории флоры Азии (Алтайская горная страна). Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 1998. 240 с.).
Kumar, S., G. Stecher, M. Li, C. Knyaz & K. Tamura 2018. MEGA X: Molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Molecular Biology and Evolution 35(6):1547-1549. CrossRef
Lee, K.J., J.B. Carlin & J. Epidemiol 2010. Multiple imputation for missing data: fully conditional specification versus multivariate normal imputation. American Journal of Epidemiology 171(5):624-632. CrossRef
Levan, A., K. Fredgam & A. Sandberg 1964. Nomenclature for centrometric position of chromosomes. Hereditas 52(2):201-220. CrossRef
Masoud, S., Z.F. Shirin, K. Shadi & Z. Bahram 2002. Karyotypic study in some Iranian species and populations of Tulipa L. (Liliaceae). Caryologia 55(1):81-89. CrossRef
Mordak, E.V. 1990. Quid est Tulipa schrenkii Regel et T. heteropeta Ledeb. (Liliaceae)? Novosti Systematiki Vysshikh Rastenii 27:27-32 (in Russian). [Мордак Е.В. 1990. Что такое Tulipa schrenkii Regel и T. heteropeta Ledeb. (Liliaceae)? // Новости систематики высших растений. Т. 27. С. 27-32].
Mordak, E.V. 1992. Tulipa uniflora (L.) Besser ex Baker. № 7197-7197а. In: Schedae ad herbarium florae Rossicae et civitatum collimitanearum ab Instituto Botanico Academie Scientiarum Rossicae editum, vol. 28, fasciculus 144-149, p. 21, BIN RAN, St. Petersburg (in Russian). [Мордак Е.В. 1992. Tulipa uniflora (L.) Besser ex Baker. № 7197-7197а // Список растений Гербария флоры России и сопредельных государств издаваемого БИН им. В.Л. Комарова РАН. СПб.: БИН РАН. Т. 28, вып. 144-149. С. 21].
Mukhametshina, L.V., E.Z. Mullabaeva & M.M. Ishmuratova 2014. Variability of morphological features of some species of the genus Tulipa L. in the Southern Urals. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra Rossiiskoi akademii nauk 16(5):1650- 1653 (in Russian). [Мухаметшина Л.В, Муллабаева Э.З., Ишмуратова М.М. 2014. Изменчивость морфологических признаков некоторых видов рода Tulipa L. на Южном Урале // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Т. 16, № 5. С. 1650-1653].
Myers, W.R. 2000. Handling missing data in clinical trials: an overview. Drug Information Journal 34(2):525-533. CrossRef
Paszko, A. 2006. A critical review and a new proposal of karyotype asymmetry indices. Plant Systematics and Evolution 258(1-2):39-48. CrossRef
Peruzzi, L. & H.E. Eroğlu 2013. Karyotype asymmetry: Again, how to measure and what to measure? Comparative Cytogenetics 7(1):1-9. CrossRef
Peshkova, G.A. 1972. Tertiary relics in the steppe flora of Baikal Siberia. Nauchnye chteniya pamyati M.G. Popova 12-13: 25-58 (in Russian). [Пешкова Г.А. 1972. Третичные реликты в степной флоре Байкальской Сибири. Научные чтения памяти М.Г. Попова. Чт. 12-13. С. 25-58].
Peshkova, G.A. 1979. Tulipa L. In: Flora of Central Siberia: Onocleaceae-Saxifragaceae, vol. 1 (L.I. Malyshev & G.A. Peshkova, eds), p. 225, Izdatel'stvo Nauka, Novosibirsk (in Russian). [Пешкова Г.А. 1979. Tulipa L. // Флора Центральной Сибири: Onocleaceae-Saxifragaceae / под ред. Л.И. Малышева и Г.А. Пешковой. Новосибирск: Наука. Т. 1. С. 225].
Qu, L., L. Xue, G. Xing, Y. Zhang, J. Chen, W. Zhang & J. Lei 2018. Karyotype analysis of eight wild Tulipa species native to China and the interspecific hybridization with tulip cultivars. Euphytica 214(4):65. CrossRef
Ramensky, L.G., I.A. Tsatsenkin, O.N. Chizhikov & N.A. Antipin 1956. Ecological assessment of fodder lands by vegetation cover. Selkhozgiz, Moscow, 471 pp. (in Russian). [Раменский, Л.Г., И.А. Цаценкин, О.Н. Чижиков, Н.А. Антипин 1956. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М: Сельхозгиз, 471 с.].
Ronquist, F, M. Teslenko, P. van der Mark, D.L. Ayres, A. Darling, S. Höhna, B. Larget, L. Liu, M.A. Suchard & J.P. Huelsenbeck 2012. MrBayes 3.2: efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space. Systematic Biology 61(3):539-542. CrossRef
Sergievskaya, L.P. 1972. Flora of Transbaikalia. Liliaceae, Iridaceae, Orchidaceae, vol. 4. Izdatel'stvo Tomskogo universiteta, Tomsk, 70 pp. (in Russian). [Сергиевская Л.П. 1972. Флора Забайкалья: Liliaceae, Iridaceae, Orchidaceae. Томск: Изд-во Томск. ун-та. Вып. 4. 70 c.].
Smirnov, Y.A. 1968. Accelerated method for studying somatic chromosomes in fruit trees. Tsitologia 10(12):1601-1602 (in Russian). [Смирнов Ю.А. 1968. Ускоренный метод исследования соматических хромосом плодовых деревьев // Цитология. Т. 10, №12. С. 1601-1602].
Stepanov, N.V. 2012. Tulipa heteropetala Ledeb. In: Red Book of the Krasnoyarsk territory. The Rare and Endangered Species of ild Plants and Funguses, pp. 204, Krasnoyarsk (in Russian). [Степанов Н.В. Tulipa heteropetala Ledeb. // Красная книга Красноярского края. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды дикорастущих растений и грибов. Красноярск. С. 204].
Thiers, B. 2022. Index Herbariorum: A global directory of public herbaria and associated staff. New York Botanical Garden's Virtual Herbarium. Available from: http://sweetgum.nybg.org/ih/. Last accessed 23 November 2022.
Turktas, М., О.K. Metin, B. Bastug, F. Ertugrul, Y.I. Saraс & E. Kaya 2013. Molecular phylogenetic analysis of Tulipa (Liliaceae) based on noncoding plastid and nuclear DNA sequences with an emphasis on Turkey. Botanical Journal of the Linnean Society 172(3):270-279. CrossRef
Urgamal, M., B. Oyuntsetseg, D. Nyambayar & Ch. Dulamsuren 2014. Conspectus of the vascular plants of Mongolia (Ch. Sanchir & Ts. Jamsran, eds), Admon Press, Ulaanbaatar, 282 рp.
Verkhozina, A.V., O.A. Chernysheva, A.L. Ebel, A.S. Erst, N.V. Dorofeev, V.I. Dorofeev, A.V. Grebenjuk, A.Ya. Grigorjevskaja, Z.A. Guseinova, A.V. Ivanova ... & D.A. Krivenko 2020. Findings to the flora of Russia and adjacent countries: New national and regional vascular plant records, 2. Botanica Pacifica 9(1):139-154. CrossRef
Vlasova, N.V. 1987. Tulipa L. In: Flora of Siberia: Araceae-Orchidaceae, vol. 4 (L.I. Malyshev & G.A. Peshkova, eds), pp. 102-103, Nauka, Novosibirsk (in Russian). [Власова Н.В. 1987. Tulipa L. // Флора Сибири: Araceae-Orchidaceae / под ред. Л.И. Малышева и Г.А. Пешковой. Новосибирск: Наука. Т. 4. С. 102-106].
Vvedensky, A.I. 1935. Tulipа L. In: Flora of the USSR, vol. 4, (V.L. Komarov, ed.), pp. 329-369, Izdatel'stvo AN SSSR, Leningrad (in Russian). [Введенский А.И. 1935. Tulipа L. // Флора СССР / под ред. В.Л. Комарова. Л.: Изд-во АН СССР. Т. 4. С. 329-369].
White, T.J., T. Bruns, S. Lee & J. Taylor 1990. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. In: PCR protocols: A guide to methods and applications (M.A. Innis, D.H. Gelfand, J.J. Sninsky & T.J. White, eds), рр. 315-322, Academic, New York. CrossRef
Woods, M.W. & R. Bamford 1937. Chromosome morphology and number in Tulipa. American Journal of Botany 24(4):175-184. CrossRef
Xing, G., L. Qu, Y. Zhang, L. Xue, J. Su & J. Lei 2017. Collection and evaluation of wild tulip (Tulipa spp.) resources in China. Genetic Resources and Crop Evolution 64(4):641-652. CrossRef
Xinqi, Ch. & H.V. Mordak 2000. Tulipa Linnaeus. In: Flora of China. Flagellariaceae through Marantaceae, vol. 24 (Z.Y. Wu, P.H. Raven & D.Y. Hong, eds), pp. 123-126, Science Press, Missouri Botanical Garden Press, Beijing, St. Louis.
Zhao, Y.Z. 2003. A new species of the genus Tulipa (Liliaceae) from China. Novon 13(2):277-278. CrossRef
Zonneveld, B.J. 2009. The systematic value of nuclear genome size for "all" species of Tulipa L. (Liliaceae). Plant Systematics and Evolution 281(1):217-245. CrossRef
|
|