|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Анализ структурного и хорологического разнообразия высших растений в связи с проблемами их филогении и таксономии; проблемы экологии города и устойчивого развитияНИР
Analysis of structural and chorological diversity of higher plants in connections with the problems of their phylogeny, taxonomy, urban ecology and sustainable development
- Руководители НИР: Зернов А.С., Соколов Д.Д.
- Участники НИР: Барыкина Р.П., Беэр А.С., Борисюк А.А., Ванина Л.С., Веселова Т.Д., Волкова О.А., Девятов А.Г., Джалилова Х.Х., Ерёмкин Г.С., Зернов А.С., Калиниченко И.М., Карпунина П.В., Константинова А.И., Копылов-Гуськов Ю.О., Крамина Т.Е., Локк И.Э., Лысков Д.Ф., Майоров С.Р., Мокиевская Н.В., Нилова М.В., Петрова С.Е., Платонова А.Г., Площинская М.Е., Полевова С.В., Ремизова М.В., Рудько А.И., Сабирова Н.Х., Северова Е.Э., Сухоруков А.П., Тимонин А.К., Федотов А.П., Филин В.Р., Фомичев К.И., Фридман В.С., Фёдорова Т.А., Черевань И.В., Чубатова Н.В., Щербаков А.В., Юрцева О.В.
- Подразделение: Кафедра высших растений
- Срок исполнения: 1 января 2021 г. - 31 декабря 2027 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 12-2-21
- Номер ЦИТИС: 121032500084-6
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Общая биология и экология
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: возможность эффективного ответа российского общества на большие вызовы
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
- Критическая технология России: Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.29.00 Ботаника
- 34.29.01 Общие вопросы
- 34.29.15 Споровые растения
- 34.29.25 Семенные растения
- 34.29.35 Растительность. Фитоценология
- 87.27.02 Общие проблемы
- 87.27.05 Охрана растений
- Классификатор OECD: Биология, Науки о растениях
-
Ключевые слова:
география растений, высшие растения, эволюционная морфология, охрана природы, систематика, филогенетика, сравнительная морфология, флористика, экология города, анатомия
higher plants, floristics, plant geography, comparative morphology, anatomy, phylogeny, evolutionary morphology, nature protection, sistematics, urban ecology -
Описание:
Получение массива новых фактических данных по анатомо-морфологическому разнообразию представителей ряда конкретных групп высших растений, особенностям их географического распространения, родственным связям и таксономическому положению; формулировка обобщений, связанных с проблемами сравнительной и эволюционной морфологии, филогенетики и систематики таксонов высших растений различного ранга; разработка проблемы устойчивого развития с учетом нового фактического материала.
-
Abstract:
Higher plants are one of the most important for humans and taxonomically diverse groups of living organisms. It is impossible to overestimate the role of higher plants in terrestrial, as well as in many freshwater and some marine ecosystems. In the framework of this work, a wide range of studies related to the analysis of various aspects of the diversity of higher plants is expected. Description of the structural diversity of plants remains one of the most urgent tasks of modern plant science, since the level of our knowledge of anatomical and morphological characters in many groups is poor. The most important task is the correlation between molecular-phylogenetic and morphological-anatomical data on modern plants, as well as their matching with data on fossils. No less significant gaps remain in our knowledge of the patterns of geographical distribution of plants. Within the framework of the proposed topic, a large amount of new data will be obtained on the structural and chorological diversity of higher plants with special focus on the most obvious gaps in our knowledge of the world flora. A special section of the research will be environmental monitoring and biosafety, studies of protected natural areas, urban ecology and sustainable development.
-
Планируемые результаты:
Исследования по систематике и филогении конкретных групп высших растений, выявление таксономически важных признаков, пересмотр таксономического статуса в ряде сложных в таксономическом отношении групп. Изучение морфогенеза, адаптационного потенциала, структурно-функциональной организации в модельных группах. Проведение аэробиологического мониторинга и мониторинга флоры модельных территорий. Флористические исследования на территории России и мира в связи с проблемами инвентаризации флор, мониторинга видов адвентивной флоры и видов растений, нуждающихся в охране. Публикация монографии "Урбанизация биосферы: между Экополисом и коллапсом". Повторное исследование воздействия автодорог в национальном парке "Русский Север" для совершенствования разработанных ранее методов его оценки.
-
Научный задел:
Настоящая тема является продолжением научных работ, выполненных коллективом авторов в 2016-2020 годах (ЦИТИС АААА-А16-116021660045-2). В рамках этой темы были выполнены следующие исследования: Изучение систематики и филогенетики конкретных групп покрытосеменных растений из порядков Caryophyllales, Poales, Asterales, Salicales, Fabales, Lamiales, Apiales, Araliales, в ходе которых были выявлены таксономически значимые морфологические признаки; на основании комплекса морфологических и молекулярно-филогенетических данных был пересмотрен таксономический статус ряда видов. Исследования морфогенеза, адаптационного потенциала, и структурно-функциональной организации растений из порядков Lamiales, Boraginales, Ranunculales, Asterales. Исследования в области сравнительной и эволюционной морфологии и биологии развития высших растений, в том числе анализ роли механических напряжений и внутренних факторов в передаче позиционной информации от наружных органов к внутренним в ходе морфогенеза цветка Melanophylla (Torricelliaceae: Apiales), анализ разнообразия типов симметрии цветка в порядке Apiales и факторов, его определяющих, исследования генезиса и структуры гипостазы у центросеменных (Caryophyllales). Карпологические исследования представителей порядков Nymphaeales, Caryophyllales, Apiales, Lamiales, Asterales. Анализ развития спородермы растений разных групп (мохообразные, хвощевидные, семенные растения). Проведение аэробиологического мониторинга атмосферы Москвы и Подмосковья, Ростовской области, Северного Вьетнама. Флористические исследования в разных регионах Европейской России и на Кавказе (Карачаево-Черкесская Республика, Московский регион, Краснодарский край, Калужская область, Нижнее Поволжье, Курильские острова). Изучение флоры Гималаев, Тибета, ЮАР, Намибии, островов архипелага Кабо-Верде.
- Добавил в систему: Северова Елена Эрастовна
Источник финансирования НИР
| госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Анализ структурного и хорологического разнообразия высших растений в связи с проблемами их филогении и таксономии; проблемы экологии города и устойчивого развития |
| Результаты этапа: Получены новые данные о таксономическом составе, географическом распространении и динамике ареалов представителей критических групп растений; уточнены данные о флорах ряда регионов; выявлены структурные и биологические особенности представителей таксонов разного ранга; сопоставлены свидетельства разных источников филогенетической информации применительно к конкретным таксонам. Основное внимание уделено современным цветковым растениям из порядков Apiales, Asterales, Boraginales, Brassicales, Caryophyllales, Fabales, Lamiales, Malpighiales, Poales. Проведена ревизия концепций эволюции васкулярного камбия семенных растений. Установлено, что структура камбия тесно коррелирует с организацией ксилемного транспорта. Продольный транспорт по трахеидам в бессосудистых и большинстве сосудистых древесин обусловливает эволюционный запрет на преобразование неярусного камбия в ярусный. Такое преобразование возможно только после установления непосредственного сообщения между сосудами, которое правомерно рассматривать как ключевой ароморфоз, не только отражающий совершенствование водопроводящего аппарата растений, но и открывший путь прогрессивного преобразования васкулярного камбия. Вскрыто разнообразие путей морфогенеза вальковатых и мечевидных листьев у представителей двух родов Asteraceae. Показано, что внешне сходные в дефинитивном состоянии листья разных видов одного рода развиваются в результате разных сценариев индивидуального развития. Совместно с экспертами ГМИИ им. А.С. Пушкина проведена идентификация материалов растительного происхождения, использованных в музейных экспонатах (древесина четырех так называемых фаюмских портретов и волокна холста картины В. Ван Гога. Впервые проанализирован состав весеннего аэробиологического спектра г. Сочи, что открывает перспективы организации прогнозирования ситуации с поллинозами в одном из ключевых курортных районов страны. | ||
| 2 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Анализ структурного и хорологического разнообразия высших растений в связи с проблемами их филогении и таксономии; проблемы экологии города и устойчивого развития |
| Результаты этапа: Работы, проведенные в 2022 г., позволили достигнуть значительного прогресса в развитии различных областей современной науки о растениях. Необходимо отметить существенные новации в понимании таксономической структуры нескольких сложных систематических групп флоры России. На основе оригинальных данных по строению и характеру развития вегетативных и репродуктивных органов трех видов специализированных водных растений из рода Ceratophyllum предложена принципиально новая интерпретация строения побеговой системы в семействе Ceratophyllaceae. Эти данные важны для решения проблем ранней эволюции покрытосеменных растений. Как и в прошлые годы, получены принципиально новые данные по филогенетике, систематике и эволюционной морфологии представителей порядка Caryophyllales, а именно крупных и сложных семейств в его составе: Polygonaceae и Amaranthaceae s.l. (включая Chenopodiaceae). Опубликованы результаты морфологического и молекулярного анализа видов Atraphaxis из Южной Сибири и Монголии с описанием двух новых видов. По результатам морфологического и молекулярного-филогенетического анализа выявлены направления преобразований 11 признаков побеговых систем и соцветий у 37 видов рода Atraphaxis и 6 видов двух родственных родов. Проведено исследование анатомии перикарпия 30 видов рода Polygonum (Polygonaceae), показано его ограниченное диагностическое значение. На основе данных молекулярной филогенетики выделен новый род Akhania Sukhor. (Amaranthaceae s.l.). Впервые выполнено молекулярно-филогенетическое исследование рода Axyris (Amaranthaceae s.l.) на основе трёх маркеров. Показано хорошее соответствие между молекулярно-филогенетическими и карпологическими данными. Уточнено распространение представителей рода на территории России, обоснована гипотеза о месте и времени возникновения группы. Впервые изучена филогения рода Atriplex (Amaranthaceae s.l.) в мировом масштабе. Биогеографический анализ показал, что становление рода происходило в Ирано-Туране, с дальнейшим расселением в различные районы Евразии, Австралии и Америки. Предложено новое деление на секции С4-видов рода Atriplex L., встречающихся в России. Скорректирована система рода Oxybasis в мировом масштабе, показана важность признаков семян в таксономии рода. На основании морфологических и молекулярных данных проведена ревизия пузырчаток (Utricularia, Lentibulariaceae: Lamiales) Северной Евразии. Получены принципиально новые данные о роли сетчатой эволюции и распространении гибридогенных видов на территории Евразии. Результаты существенно уточняют представления о видовом составе и распространении видов Utricularia в России. Показано, что существующие ареалы U. macrorhiza и U. vulgaris объясняются температурным режимом на занимаемых этими видами территориях. Получены новые данные по филогенетике и создана основа для изучения пластидной филогеномики сложного в таксономическом отношении рода Lotus (Leguminosae: Fabales). Изучена вариативность строения андроцея и нектароносных структур в цветках пищевых и кормовых бобовых (Leguminosae) умеренных широт. Показано, что имеющиеся варианты строения андроцея неоднократно возникали в ходе эволюции группы, и, вероятно, представляют собой адаптации к различным стратегиям опыления. Описан эндемичный для юго-восточного Китая новый вид семейства зонтичные (Apiaceae), с территории Краснодарского края описан новый вид Linaria markotchensis (Plantaginaceae), территории Алтая и Казахского мелкосопочника описан новый вид Kalidium juniperinum (Amaranthaceae s.l.), на основании молекулярных данных подтверждена гипотеза о гибридогенном происхождении Hippuris lanceolata (Plantaginaceae), получены новые данные по морфологической изменчивости тополей (Populus, Salicaceae) в Ростовской области в связи с вопросами микросистематики и диагностики видов гибридогенного происхождения. Изучено строение и развитие гинецея у Ledebouria socialis (Asparagaceae: Asparagales) в связи с вопросом о структурном разнообразии гинецеев однодольных растений. Показана необходимость совершенствования терминологического аппарата для описания гинецеев однодольных с септальными нектарниками, выявлены особенности, общие для различных представителей Asparagales с верхней завязью. Получен большой объем новых данных по биологии инвазионных растений в Подмосковье. Подведены итоги изучения Adenocaulon adhaerescens (Asteraceae: Asterales), который ускользнул из культуры в Главном ботаническом саду (ГБС РАН) и расселился на антропогенно нарушенных территориях Московского региона. Даны рекомендации по мерам контроля расселения A. adhaerescens в Москве и Подмосковье. Изучено развитие цветка натурализовавшегося в России американского вида Acer negundo (Aceraceae: Sapindales), одного из немногих двудомных видов клена с полностью раздельнополыми цветками. Показано, что в условиях Москвы и ближайшего Подмосковья соцветия закладываются в середине июня. К августу все структуры мужского цветка оказываются полностью сформированными. Женские цветки в зимний период покоя вступают не полностью сформированными, в течение зимы развитие цветков продолжается в замедленном темпе. Детально изучены редкие случаи развития обоеполых цветков у Acer negundo. Предложена модель формообразующей роли примэкзинового матрикса в процессе развития полостей в экзине семенных растений. Для изучения особенностей структурных полимеров спородермы семенных растений на модельных объектах (пыльцевых зернах табака и ели) опробован метод трансмиссионной электронной микроскопии с иммунной меткой. На основании коллекционного материала сделаны выводы о влиянии бактериальной инфекции на характер морфогенеза репродуктивных структур у представителей одной из изолированных групп высших растений – антоцеротовых (Notothylas orbicularis). Как и в прошлые годы, новые данные в области флористики и охраны природы носили разносторонний характер и имеют как теоретическое, так и прикладное значение. Составлен чек-лист флоры Монголии, который ляжет в основу новой флористической сводки для этой страны. В ходе постоянного мониторинга состояния флоры и популяций редких видов сосудистых растений Красной книги Карачаево-Черкесской Республики обнаружены новые местонахождения и обследованы новые популяции Amygdalus nana и Orchis ustulata. Подведен итог десятилетнего этапа мониторинга флоры Тебердинского национального парка. На территории Апшеронского полуострова обнаружен новый для Кавказа чужеродный вид – Allium neapolitanum (Amaryllidaceae). Для флоры России впервые отмечен вид Atriplex flabellum (Amaranthaceae s.l.). Выявлены новые виды для флор Мурманской области Курильского архипелага. Опубликованы списки сосудистых растений флор Ивановской и Калужской областей, новое издание Конспекта флоры сосудистых растений окрестностей Пущина, а также обзоры по флористической изученности Российского Северного Кавказа на региональном уровне, водным адвентивным растениям Европейской России и обнаруженным типовым образцам в Гербарии Тартуского университета. Проведены флористические исследования в Тамбовской и Липецкой области. Подготовлены таксономические обработки 6 семейств для «Флоры Нижнего Поволжья». Опубликовано 3-е издание «Красной книги города Москвы», для которого подготовлено 70 видовых очерков. Проведение аэробиологического мониторинга атмосферы г. Москвы показало, что сезон 2022 г. отличался относительно слабым пылением березы, злаков и полыни. Проведена настройка и первичная калибровка автоматической пыльцевой ловушке Rapid E+, приобретенной в рамках Программы развития МГУ. Проанализирован годичный аэробиологический спектр г. Сочи. Показано, что с аллергологической точки зрения в г. Сочи наиболее комфортным периодом больных поллинозом является период со второй половины мая до начала августа. | ||
| 3 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Анализ структурного и хорологического разнообразия высших растений в связи с проблемами их филогении и таксономии; проблемы экологии города и устойчивого развития |
| Результаты этапа: Предложена гипотеза о механизме, который приводит к приуроченности наиболее архаичных и наиболее эволюционно продвинутых форм таксона к периферии его ареала при отсутствии там форм среднего уровня эволюционной продвинутости. С использованием оригинальных молекулярно-филогенетических и сравнительно анатомических данных проанализирована эволюция 12 признаков строения экзокарпия на материале по 57 видам рода Polygonum s.str. (Polygonaceae). Выявлен адаптивный характер эволюции карпологических признаков. Предложены уточнения к системе рода Polygonum. Исследовано распространение диплоидов и тетраплоидов в популяциях видов рода Chenopodium (Chenopodiaceae: Caryophyllales) в разных районах европейской России, выявлена их доля в каждой популяции и проанализированы экологические особенности мест обитания. Гипотеза о преимущественном распространении полиплоидов в северных широтах подтверждена не была. Получены первые данные по пластидной филогеномике трибы Loteae (Leguminosae). Завершен филогенетический анализ рода Lotus с расширенной представленностью группы родства Lotus angustissimus по ядерному и трем пластидным маркерам. Показан немонофилетический характер группы Lotus angustissimus по всем маркерам, неконгруэнтность ядерных и пластидных деревьев, генетико-географическая дифференциация в пределах двух клад, установлена гибридная природа одного из видов. Описаны новый вид Atriplex (Chenopodiaceae) из Индии, новый вид Bupleurum (Apiaceae) из Ирана, новый вид Mitreola (Loganiaceae) из Вьетнама. Сформулирована новая гипотеза о морфологической природе и происхождении в ходе эволюции своеобразных побеговых систем Victoria и Euryale (Nymphaeaceae). Показано глубокое отличие генезиса унифациальной верхушки листа у видов Curio (Asteraceae) от подобной у листьев однодольных растений и предложены дополнительные критерии для ее различения на разных стадиях морфогенеза листа. Исследованы строение, функции и эволюция медуллярных пучков в порядке Caryophyllales, выявлены три типа строения. Проанализирована гипотеза о сопряжённой эволюции медуллярных пучков и вторичного утолщения осевых органов. Получены новые данные об эволюционном и таксономическом значении признаков микроморфологии листа в роде Populus (Salicaceae). Проведено комплексное изучение биологии двух редких видов рода Pedicularis (Orobanchaceae) на территории Московской области. Проанализированы строение и эволюция семян в семействе Aizoaceae в мировом масштабе. Выявлено 18 признаков, которые характеризуют таксоны семейства. Изучено строение цветка и развитие околоцветника и андроцея у 9 видов кленов (Acer, Sapindaceae). Установлены эволюционные закономерности изменения симметрии цветка, связанные с уменьшением числа тычинок. Получены новые флористические данные по Карачаево-Черкесской Республике, Московской, Воронежской, Тамбовской и Ярославской областей, Камчатки, Марокко. Выявлено два новых для флоры России заносных вида и один заносный вид, новый для Африки. Проведен ежегодный аэробиологический мониторинг атмосферы Москвы. Данные мониторинга ежедневно публиковались на портале allergotop.com. Проведена отработка методики использования автоматической пыльцевой ловушки с привлечением подходов машинного обучения и данных флюоресцентной спектроскопии. Подготовлен ряд обобщающих публикаций. | ||
| 4 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Анализ структурного и хорологического разнообразия высших растений в связи с проблемами их филогении и таксономии; проблемы экологии города и устойчивого развития |
| Результаты этапа: Проведен таксономический и биогеографический анализ рода Achyranthes в Африке и на Аравийском полуострове, подготовлены таксономические ревизии семейства Chenopodiceae для флоры Оренбургской области, семейств Apocynaceae, Labiatae, Gentianaceae, Hydrophyllaceae, Primulaceae, Verbenaceae, Cuscutaceae, родов Symphytum и Echinops для «Флоры Нижнего Поволжья» и «Конспекта флоры Восточной Европы» (род Symphytum). Описаны 4 новых для науки вида с Сейшельских островов, с территории Турции и Тибетского АО (КНР). На основании изучения пластидной ДНК 167 образцов 70 видов рода Polygonum L. s.str. из Старого Света предложены уточнения к системе рода. По результатам сравнительного изучения побеговых систем и соцветий у 37 видов рода Atraphaxis выявлены основные типы побеговых систем и цветорасположения и определены направления их эволюционных преобразований. Полностью отвеквенированы, собраны, аннотированы и опубликованы в Генбанке пластидные геномы 11 представителей трибы. Выявлены наиболее вариабельные участки пластома и проведен филогенетический анализ по полногеномным пластидным последовательностям 19 видов трибы. Получены библиотеки тотальной ДНК 12 видов трибы Loteae. Продолжены исследования семейства зонтичные (Apiaceae) Передней Азии, проведена ревизия рода Aegokeras. Изучена генетическая структура популяций видов рода Chenopodium из Волгограда. Изучены моноподиальные архитектурные модели Minuartia s.l. Продолжено комплексное изучение биологии двух редких видов рода Pedicularis на территории Московской области. Изучено биоморфологическое разнообразие зонтичных Крымского полуострова, выделено 16 типов жизненных форм. На примере листа Curio показана применимость концепции дифференциации двух доменов в развитии листового примордия для характеристики генезиса листа двудольных. Исследованы корреляции между различными показателями репродуктивной системы у однолетних и многолетних видов рода Astragalus и видов трибы Fabeae. Изучены детали строения репродуктивных структур представителей трибы Fabeae. На основании изучения развития цветков в роде Acer предложена модель эволюционных преобразований структуры соцветия в этой группе. Исследована структура женских соцветий Leptocarpus denmarkicus. Установлены закономерности развития элементов околоцветника Griselinia littoralis. Опровергнуты традиционные представления о способе вскрывания коробочки у Polytrichum commune, предложена альтернативная гипотеза, описывающая механизм выбрасывания. Проведены флористические исследования на территории Карачаево-Черкесской Республики, на Черноморском побережье Краснодарского края, в Московской, Оренбургской, Саратовской, Пензенской областях. Проведен аэробиологический мониторинг атмосферы Москвы, данные мониторинга ежедневно публиковались на портале allergotop.com. | ||
| 5 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Анализ структурного и хорологического разнообразия высших растений в связи с проблемами их филогении и таксономии; проблемы экологии города и устойчивого развития |
| Результаты этапа: | ||
| 6 | 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. | Анализ структурного и хорологического разнообразия высших растений в связи с проблемами их филогении и таксономии; проблемы экологии города и устойчивого развития |
| Результаты этапа: | ||
| 7 | 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. | Анализ структурного и хорологического разнообразия высших растений в связи с проблемами их филогении и таксономии; проблемы экологии города и устойчивого развития |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".