Хорологічний аналіз видів роду Dianthus у Південнокавказькому регіоні з акцентом на флорі Нахічеванської Автономної Республіки
Анотація
Метою дослідження було проведення хорологічного аналізу шести видів роду Dianthus у Нахічеванській Автономній Республіці з використанням польових та молекулярно-генетичних методів. Основна увага була приділена їх географічному поширенню, популяційному статусу та генетичному різноманіттю. В результаті дослідження шести видів роду Dianthus були виявлені значні відмінності в їх географічному поширенні, екологічних нішах та адаптації до місцевих умов. Молекулярно-генетичний аналіз показав високий рівень генетичного різноманіття серед популяцій Dianthus nahcivanensis та Dianthus nakhchivanicus, що підтвердило їх унікальність та ендемічний статус. Також доведено, що рід Dianthus має високе видове різноманіття і демонструє значні варіації поширення залежно від географічних та кліматичних умов регіону. У дослідженні використано геоботанічні методи для визначення ареалів видів та аналізу факторів, що впливають на їх поширення. Зокрема, були виявлені особливості ареалу у зв›язку з локальними умовами Нахічеванської Автономної Республіки, до складу якого входить значна кількість ендемічних видів. Генетичний аналіз, проведений за допомогою методу полімеразної ланцюгової реакції та секвенування, дозволив виявити рівень генетичного різноманіття та встановити філогенетичні зв’язки між популяціями. Встановлено, що види Dianthus raddeanus, Dianthus parviflorus, Dianthus nakhchivanicus та Dianthus nahcivanensis є більш вразливими через вплив антропогенної діяльності, зокрема сільського господарства та випасання худоби, що призвело до скорочення площі їхніх ареалів. Моделювання з використанням методу максимальної ентропії показало потенційні зони розширення ареалів видів за сприятливих екологічних умов. Отримані результати є важливими для розуміння екологічних закономірностей поширення роду Dianthus в регіоні та розробки стратегій збереження біорізноманіття в умовах зміни клімату та антропогенного тиску. За результатами дослідження рекомендовано створити або розширити заповідні території, обмежити антропогенний вплив та проводити додатковий моніторинг чисельності та генетичної структури популяцій Dianthus
Ключові слова
ендеміки; ареал; генетичне різноманіття; антропогенний вплив; збереження біорізноманіття
[1] Bauer, G.A.W., Greimler, J., & Reich, D. (2021). Genetic structure and diversity in carnations of Dianthus plumarius subsp. blandus in the eastern Alps. Flora, 279, article number 151809. doi: 10.1016/j.flora.2021.151809.
[2] Behroozian, M., Ejtehadi, H., Memariani, F., Pierce, S., & Mesdaghi, M. (2020a). Are endemic species necessarily ecological specialists? Functional variability and niche differentiation of two threatened Dianthus species in the montane steppes of northeastern Iran. Scientific Reports, 10, article number 11774. doi: 10.1038/s41598020-68618-7.
[3] Behroozian, M., Ejtehadi, H., Peterson, A.T., Memariani, F., & Mesdaghi, M. (2020b). Climate change influences on the potential distribution of Dianthus polylepis Bien. ex Boiss. (Caryophyllaceae), an endemic species in the Irano-Turanian region. PLoS ONE, 15(8), article number e0237527. doi: 10.1371/journal.pone.0237527.
[4] Beker, C., & Rączka, G. (2019). Nature protection in Georgia and Azerbaijan. Forest Conservation Management, XII, 1-1. doi: 10.5604/01.3001.0013.2810.
[5] Boxriker, M., Möhring, J., & Piepho, H.-P. (2018). Genetic and phenotypic correlation for breeding relevant traits in Dianthus caryophyllus L. Postharvest Biology and Technology, 143, 129-136. doi: 10.1016/j. postharvbio.2018.03.015.
[6] Burdina, I., & Priss, O. (2016). Effect of the substrate composition on yield and quality of basil (Ocimum basilicum L.). Journal of Horticultural Research, 24(2), 109-118. doi: 10.1515/johr-2016-0027.
[7] Celik, A.K., Usta, N.C., Baba, Y., Cimen, A., & Turker, A.U. (2024). Phenolic characterization, antimutagenic, antioxidant and antibacterial capacities of seven endemic Dianthus species from Turkey. South African Journal of Botany, 164, 39-49. doi: 10.1016/j.sajb.2023.11.032.
[8] Elizbarashvili, N., Sulkhanishvili, N., & Elizbarashvili, R. (2021). Main problems of the sustainable development of south Caucasus and processes of transformation of landscape (Ecosystem) biodiversity. In M. Öztürk, V. Altay & R. Efe (Eds.), Biodiversity, conservation and sustainability in Asia (pp. 339-354). Cham: Springer. doi: 10.1007/9783-030-59928-7_12.
[9] Franzoni, J., Astuti, G., & Peruzzi, L. (2023). Weak genetic isolation and putative phenotypic selection in the wild carnation Dianthus virgineus (Caryophyllaceae). Biology, 12(10), article number 1355. doi: 10.3390/ biology12101355.
[10] Gasimova, G. 2021. Diversity and distribution of amphibians in the Greater Caucasus Natural Area (Azerbaijan). Biharean Biologist, 15(2), 112-116.
[11] Glibovytska, N., Rashevska, H., Arkhypova, L., Adamenko, Ya., & Orfanova, M. (2024). Impact of electric power facilities on natural phytocenotic diversity. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 15(2), 8-22. doi: 10.31548/forest/2.2024.08.
[12] Honchar, A., Tonkha, O., & Patyka, M. (2023). Peculiarities of Bacillus Subtilis strains influence on the development of Triticum Aestivum L. in inoculative cultures. Plant and Soil Science, 14(3), 35-46. doi: 10.31548/ plant3.2023.35.
[13] Hou, P.-J., Lin, P., Lin, W., & Hsueh, T. (2023). Integrated traditional herbal medicine for recurrent urinary tract infection treatment and follow-up: A meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of Ethnopharmacology, 321, article number 117491. doi: 10.1016/j.jep.2023.117491.
[14] Jalilova, G., Orozakunova, R., Baibagyshev, E., Karabaev, N., & Shergaziev, U. (2024). Farmers’ adaptation to climate change in Southern Issyk-Kul. Ekonomika APK, 31(4), 23-32. doi: 10.32317/ekon.apk/4.2024.23.
[15] Kuljanishvili, T., Epitashvili, G., Freyhof, J., Japoshvili, B., Kalous, L., Levin, B., Mustafayev, N., Ibrahimov, S., Pipoyan, S., & Mumladze, L. (2021). The first unified inventory of non-native fishes of the South Caucasian countries, Armenia, Azerbaijan, and Georgia. Journal of Applied Ichthyology, 36(4), 501-514. doi: 10.1111/ jai.14038.
[16] Lin, S., Liu, J., He, X., Wang, J., Wang, Z., Zhang, X., Bao, M., & Fu, X. (2022). Comprehensive comparative analysis and development of molecular markers for Dianthus species based on complete chloroplast genome sequences. International Journal of Molecular Sciences, 23(20), article number 12567. doi: 10.3390%2Fijms232012567.
[17] Marshall, C.A.M., Dabo, J., Mensah, M., Ekpe, P., Kpadehyea, J.T., Haba, O.O., Bilivogui, D., & Hawthorne, W.D. (2022). Predictors of plant endemism in two west African forest hotspots. Frontiers in Ecology and Evolution, 10, article number 980660. doi: 10.3389/fevo.2022.980660.
[18] Meng, D., Yang, L., Yunlin, Z., Guiyan, Y., Shuwen, C., & Zhenggang, X. (2023). Distinguish Dianthus species or varieties based on chloroplast genomes. Open Life Sciences, 18(1), article number 20220772. doi: 10.1515/ biol-2022-0772.
[19] Mladenović, M.Z., Ristić, M.N., Bogdanović, A.I., Ristić, N.R., Boylan, F., & Radulović, N.S. (2023). Wax composition of Serbian Dianthus spp. (Caryophyllaceae): Identification of new metabolites and chemotaxonomic implications. Plants, 12(11), article number 2094. doi: 10.3390/plants12112094.
[20] National Center for Biotechnology Information. (2024). Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/.
[21] Nikolaishvili, D., & Dvalashvili, G. (2015). Anthropogenic changes of Caucasus Forest landscapes. Earth Sciences, 4(5-1), 54-59. doi: 10.11648/j.earth.s.2015040501.20.
[22] Noroozi, J., Talebi, A., Doostmohammadi, M., Manafzadeh, S., Asgarpour, Z., & Schneeweiss, G.M. (2019). Endemic diversity and distribution of the Iranian vascular flora across phytogeographical regions, biodiversity hotspots and areas of endemism. Scientific Reports, 9, article number 12991. doi: 10.1038/ s41598-019-49417-1.
[23] Osvalde, A., Jakobsone, G., Akmane, I., Svilāns, A., & Dubova, I. (2021). Dianthus superbus as a critically endangered species in Latvia: Evaluation of its growth conditions and conservation possibilities. AoB Plants, 13(5), article number plab051. doi: 10.1093/aobpla/plab051.
[24] Qiao, K., Wang, Q., Liu, X., Gong, S., & Wang, J. (2023). Cadmium/lead tolerance of six Dianthus species and detoxification mechanism in Dianthus spiculifolius. Chemosphere, 312(Part 1), article number 137258. doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.137258.
[25] Sharma, P., Nath, A.K., Dhiman, S.R., Dogra, S., & Sharma, V. (2022). Characterization of carnation (Dianthus caryophyllus L.) genotypes and gamma irradiated mutants using RAPD, ISSR and SSR markers. South African Journal of Botany, 148, 67-77. doi: 10.1016/j.sajb.2022.04.012.
[26] Terlević, A., Temunović, M., Bogdanović, S., Grgurev, M., Ljubičić, I., & Rešetnik, I. (2022). Morphological and environmental variability of Dianthus sylvestris (Caryophyllaceae) in the Balkan Peninsula. Botanical Journal of the Linnean Society, 201(3), 377-389. doi: 10.1093/botlinnean/boac058.
[27] Yusupova, U., Usmanov, D., Azamatov, A., Ramazonov, N., & Rejepov, J. (2021). Phytochemical constituents and biological activities of Dianthus helenae Vved., growing in Uzbekistan. Natural Product Research, 36(13), 34803484. doi: 10.1080/14786419.2020.1862834.
[28] Zubtsova, I., Penkovska, L., Skliar, V., & Skliar, I. (2019). Dimensional features of cenopopulations of some species of medicinal plants in the conditions of North-East Ukraine. AgroLife Scientific Journal, 8(2), 191-201.