WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

РЫСС Александр Юрьевич

КЛАССИФИКАЦИЯ, МОРФОЛОГИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ ФИТОНЕМАТОД  СЕМЕЙСТВ PRATYLENCHIDAE (ОТРЯД TYLENCHIDA),  APHELENCHOIDIDAE И PARASITAPHELENCHIDAE (ОТРЯД  APHELENCHIDA) 

03.00.08 - Зоология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Санкт-Петербург 2008

Работа выполнена в Зоологическом институте РАН

Научный консультант: Доктор биологических наук, член-корреспондент РАН О.Н.Пугачев

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук, профессор А.В.Чесунов Доктор биологических наук, профессор А.И.Гранович Доктор биологических наук, профессор К.В.Галактионов

Ведущая организация:

Кафедра зоологии факультета биологии Российского государственного педагогического университета им. А.И.Герцена

Защита диссертации состоится «____» _________________2008 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 002.223.02 при Зоологическом институте РАН по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 1, факс: (812)-328-29-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Зоологического института РАН

Автореферат разослан «____» _________________________2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук В.Г.Сиделева ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ  АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ  Среди фитонематод много инвазивных видов, проникающих на новые территории и наносящих большой вред природным экосистемам и сельскохозяйственным культурам.

Наиболее опасные из них включены в карантинные списки Европейской организации по защите растений (ЕОЗР) и Российской Федерации. Рост экспортных и импортных потоков лесоматериалов и сельскохозяйственной продукции делают поиск и правильную диагностику фитонематод на территории РФ весьма актуальной. За последнее десятилетие описано значительное число новых видов опасных фитопатогенных нематод. Нематоды, или первичнополостные круглые черви, обладают однообразным строением, поэтому идентификация патогенных видов является трудной задачей. До сих пор зоологитаксономисты и исследователи эволюции уделяли большое внимание высокоспециализированным (седентарным) эндопаразитическим цистообразующим и галловым нематодам, в то время как малоспециализированные временные (мигрирующие) эндопаразитические нематоды остаются относительно мало изученными.

Временные эндопаразитические нематоды сем. Pratylenchidae, Aphelenchoididae и Parasitaphelenchidae включают наиболее экономически важные виды, являющиеся возбудителями болезней сельскохозяйственных растений и лесонасаждений. Вследствие молодости и разнообразия отношений с растениями и насекомыми эти нематоды служат прекрасным модельным объектом изучения фундаментальных проблем становления и эволюции взаимоотношений с хозяевами и переносчиками.

Поэтому предметом настоящей работы стали диагностика, классификация, а также проблемы эволюции нематод вышеперечисленных семейств.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ  Целями работы являются:

1. Диагностика и классификация основных родов эндопаразитических нематод семейств Pratylenchidae (отряд Tylenchida) и Aphelenchoididae и Parasitaphelenchidae (отряд Aphelenchida) с помощью классических таксономических методов, а также инновационных методов: компьютерных технологий и методов молекулярной биологии.

2. Выявление ведущих факторов эволюции рассматриваемых фитопаразитических отрядов, семейств, родов и видов, включая факторы макроэволюции в отрядах и семействах, а также факторы видообразования внутри крупных родов фитонематод.

Проведение анализа происхождения и эволюции взаимоотношений в системе паразитхозяин, а также сравнительного анализа распространения фитонематод, их приуроченности к почвенно-климатическим условиям, растениям-хозяевам и насекомымпереносчикам.

Для достижения данных целей автору необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать коллекционные материалы и таксономические описания. Выявить наиболее эффективные диагностические признаки и составить их перечень для каждого изученного таксона: вида, рода и семейства. Выработать стандарты описания видов для каждого рода. Выявить валидные названия и составить синонимические списки, произвести описания новых видов и переописания уже известных видов из материалов собственных сборов и исследованных коллекций.

2. Выявить группы видов в пределах крупных родов фитонематод и признаки, их маркирующие. Выявить связи групп видов нематод и параметров их местообитаний.

3. Разработать текстовые ключи для идентификации видов, групп видов, родов и семейств фитонематод.

4. Составить табличные ключи каждой группы признаков и отсортировать признаки в них по диагностической важности. На базе табличных ключей разработать компьютерные идентификационные системы таксонов. Расширить компьютерные системы за счет важнейших параметров местообитаний видов: географического распространения, почвенно-климатических условий, растений-хозяев, переносчиков.

5. С помощью современных методов оценить относительную значимость параметров местообитания для видообразования: географического распространения, почвенноклиматических условий, растений–хозяев, переносчиков, и выявить те факторы, которые характеризуют эволюционные особенности отдельных родов нематод.

6. Провести биогеографический анализ сем. Aphelenchoididae, Parasitaphelenchidae и Pratylenchidae, предложив схемы их происхождения и расселения, исходя из особенностей современного распространения и эндемизма.

7. Провести сравнительный анализ специализаций к условиям обитания в отрядах Tylenchida и Aphelenchida. Предложить модель становления и эволюции паразитхозяинных отношений у корневых нематод отряда Tylenchida и модель эволюции жизненных циклов отряда Aphelenchida (в связи с включением в цикл насекомыхпереносчиков).

8. Исследовать отдельные виды семейств Pratylenchidae и Aphelenchoididae молекулярными методами и оценить значимость последних для диагностики и построения моделей филогении фитонематод.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ  1. Сделаны таксономические ревизии, разработаны новые определители и составлены наиболее полные фаунистические сводки по важным в практическом отношении группам нематод растений (родам, семействам и отрядам Aphelenchida и Tylenchida).

2. Нематоды семейств Pratylenchidae (отряд Tylenchida), Aphelenchoididae и Parasitaphelenchidae (отряд Aphelenchida) впервые были изучены с применением современных компьютерных технологий, для них впервые были разработаны компьютерные ключи и информационно-поисковые системы, включающие характеристики местообитаний видов.

3. Впервые был проведен сравнительный анализ эволюционных тенденций в данных таксонах, как для главных направлений специализации к паразитическому образу жизни, так и для факторов видообразования (распространение, почвенно-климатические условия, растения-хозяева, переносчики). Разработаны модель становления и эволюции типов взаимоотношений корневых нематод с их хозяевами и модель эволюции жизненных циклов нематод надземных частей растений.

4. Впервые показано, что для примитивных корневых нематод ведущим фактором видообразования являлись почвенно-климатические условия. Это отличает примитивные группы от высокоспециализированных корневых паразитов, для которых свойственна сопряженная эволюция с хозяевами.

5. Впервые показано, что у нематод, паразитирующих в надземных частях растений и имеющих насекомого-переносчика, видообразование осуществлялась как специализация к таксонам переносчика, а не растений-хозяев. Следовательно, наиболее молодой элемент цикла нематод (переносчик) может иметь более важное эволюционное значение для видовой специализации, чем более древний (растение-хозяин).

6. Впервые высказана гипотеза о происхождении сем. Aphelenchoididae, Parasitaphelenchidae и Pratylenchidae в Гондване, с последующим их распространением в Лавразийской части Пангеи, показаны пути расселения групп, исходя из особенностей современного распространения и эндемизма отдельных таксонов.

7. Произведена модификация подхода Брукса для изучения эволюции (вторичной парсимонии, или sBPA), заключающаяся в его выборочном использовании не для всех клад филогенетического древа, а только для групп видов. Это позволило сделать основные выводы по эволюции крупных родов.

8. Впервые применен графический метод анализа распространенности продвинутых состояний рядов признаков для выявления эволюционных тенденций в крупных родах, позволивший продемонстрировать параллельную специализацию к временному эндопаразитическому образу жизни в разных линиях одного рода.

9. Предложен метод оптимизации числа состояний количественных непрерывных признаков.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ  1. Разработана современная диагностика групп нематод, включающих фитопатогенные виды карантинного и важного экономического значения.

2. Разработана молекулярная диагностика фитопатогенного рода Pratylenchus методом рестрикционного молекулярного анализа.

3. Рабочей группой ФГУ «Всероссийский центр по карантину растений» и Института биооpганической химии (Москва) с участием диссертанта произведено тестирование флуоресцентного метода FLASH молекулярной экспресс-диагностики в режиме реального времени фитопатогенных видов карантинного значения рода Bursaphelenchus, для карантинных лабораторий.

4. Сделан важный вклад в технологию компьютерной идентификации фитопатогенных нематод: разработаны компьютерные идентификационные системы, предложен новый метод оптимизации количества состояний количественных признаков.

5. Созданы обучающие системы идентификации фитопатогенных видов для работников защиты и карантина растений, успешно опробованные на учебных курсах Государственного Агентства по карантину растений.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ  1. Эффективными средствами диагностики видов фитопатогенных нематод родов Pratylenchus, Radopholus, Pratylenchoides, Hirschmanniella, Bursaphelenchus, Aphelenchoides, Laimaphelenchus, а также изучения их фауны, происхождения и расселения служат:

1.1. Таксономические ревизии, определители и фаунистические сводки родов, разработанные с помощью традиционных методов и включающие: списки видов с синонимами; классификаторы диагностических признаков; новые стандарты таксономических описаний; модифицированные диагнозы; табличные и текстовые ключи;

систематизированные полные сводки по распространению и кругу хозяев; дендрограммы отношений по диагностическим и филогенетическим признакам; классификации родов на группы видов.

1.2. Разработанные с помощью высокотехнологичных методов исследований компьютерные графические многовходовые политомические идентификационные системы и молекулярно-генетические тесты (метод RFLP и изучение последовательности нуклеотидов ITS области рДНК). Это важные дополнительные инструменты диагностики видов и моделирования эволюции фитопатогенных нематод, которые необходимо употреблять только в комплексе с традиционными методами.

2. Амфид, фазмид, дейрид, боковое поле, околоротовой комплекс сенсилл, образуют единый «латеральный комплекс», сравнительный анализ преобразований в котором очень важен для изучения филогении отрядов Tylenchida и Aphelenchida. С использованием этого критерия предложена новая классификация, филогения и модель эволюции отряда Tylenchida.

3. Жизненные циклы нематод отряда Aphelenchida эволюционировали в двух независимых направлениях. Примитивные афеленхиды совмещают микофагию, фитофагию и отчасти хищничество. В первом направлении резистентные дисперсионные личинки становились паразитическими личинками в насекомых, во втором — дисперсионную функцию брали на себя оплодотворенные, но неполовозрелые (не яйцепродуцирующие) самки. В каждом из этих направлений формировались как высокоспециализированные эктопаразиты, так и эндопаразиты насекомых.

4. Происхождение сем. Pratylenchidae (отряд Tylenchida) и семейства Aphelenchididae и Parasitaphelenchidae (отряд Aphelenchida) приурочено к Гондване, а последующее распространение привело к освоению ими лавразийской части Пангеи.

5. Эволюции фитонематод свойственны четыре главные особенности:

5.1 возрастание специализации к хозяевам (переход от эктопаразитизма к эндопаразитизму на растениях и насекомых, от временного паразитизма к стационарному, и т.д.), произошедшее независимо в различных филетических линиях;

5.2. неравномерность эволюции топической и трофической связей с растениемхозяином у корневых нематод;

5.3. происхождение нематод надземных частей растений от нематод-микофагов, освоение ими внутренних тканей хозяина, минуя эктопаразитизм, и активное включение в их жизненный цикл наиболее позднего компонента - насекомых-переносчиков;

5.4. возрастание роли растения-хозяина и переносчика как факторов макроэволюции, а также факторов видообразования и формирования родов фитонематод. Ведущими факторами видообразования в крупных родах у примитивных нематод сем. Pratylenchidae являлись почвенно-климатические условия и разрыв ареалов, у высоко специализированных фитонематод отр. Tylenchida - растения-хозяева; у высших нематод отряда Aphelenchida – насекомые-переносчики.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ  Материалы диссертации доложены на следующих научных конференциях:

Международные симпозиумы российских нематодологов (1995, 1999 - СанктПетербург, Зоологический институт РАН; 1997, 2001 - Москва, МГУ, 2005 - Москва, Институт паразитологии РАН; 2003 - Владивосток, Международные Симпозиумы по компьютерным технологиям в биоразнообразии (1999, 2001, 2003 - Санкт-Петербург, Зоологический институт РАН); Первая общегерманская нематодологическая конференция (Штутгарт, 1991); Международные симпозиумы Европейского общества нематодологов (1994 - Гент, Бельгия, 1996 - Франция, 1998 - Данди, Англия), Ежегодная конференция Американского Общества нематодологов (1998, Сент-Луис); Международный симпозиум Скандинавского Общества паразитологов (Стокгольм, 2001); Конференции Общества нематодологов КНР (1997 - Гуанчжоу, 2005 - Нанкин), Международный конгресс по компьютерным методам в биоразнообразии (2003, Претория, ЮАР), Съезд Паразитологического общества при РАН (Петрозаводск, 2003); Международный симпозиум Скандинавско-Балтийского Общества паразитологов (Вильнюс, 2005), Международный симпозиум «Вилт сосны и сосновая стволовая нематода как угроза лесам мира» (2006, Лиссабон, Португалия), 39 Чтения акад. Е.Н.Павловского (2008) и др.

ПУБЛИКАЦИИ  По теме диссертации опубликовано 70 научных работ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ  Диссертация изложена на 778 с. (основной текст на 300 с. машинописного текста), состоит из введения, 12 глав, выводов, приложения, списка цитированной литературы, включающего 960 источников, из них 164 на русском языке. Работа иллюстрирована 2рисунками и фотографиями, а также 47 таблицами.

БЛАГОДАРНОСТИ  Диссертант благодарит всех коллег и коллекционные центры, предоставившие материалы для обработки, научного консультанта О.Н.Пугачева и коллег Э.Л.Кралля, С.Я.Цалолихина, Ю.С.Балашова, И.М.Кержнера, В.А.Кривохатского и А.В Бочкова за обсуждение теоретических вопросов; специалистов по компьютерным технологиям М.Б.Дианова и А.Л.Лобанова, специалистов по молекулярно-генетическим методам Л.Русина и Л. Ваенберге за методические советы, а также Зоологический институт РАН за технические возможности и уникальную творческую атмосферу.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО МОРФОЛОГИИ НЕМАТОД ОТРЯДОВ TYLENCHIDA И  APHELENCHIDA  Подробное описание морфологических структур и их функций дано в каждой главе, посвященной морфологии и систематике отдельных групп нематод. На рис. представлены основные элементы морфологии представителей отрядов Tylenchida (на примере видов сем. Pratylenchidae) и Aphelenchida (на примере видов родов Laimaphelenchus и Bursaphelenchus).

Рис. 1. Морфология фитонематод отрядов Tylenchida (А-И) и Aphelenchida (К-Н). (ориг.) А-З, К-Л — самка; И,М,Н — самец : А — общий вид Pratylenchus crenatus (отделы тела нематодпратиленхид), Б — передняя часть тела P. crenatus, вид сбоку, В - то же, вид с брюшной стороны, Г — латеральные каналы в теле Pratylenchoides magnicauda, Д — поперечный срез в центральной части тела Pratylenchus crenatus, Е — участок тела Pratylenchoides crenicauda с дейридом (пунктиром показано местоположение метакорпального бульбуса глотки, нервного кольца, гемизонида и выделительной поры), Ж — внутреннее строение хвоста Pratylenchus crenatus, З — внешняя морфология хвоста P. crenatus, И — половая система самца, К – вульварная область самки Laimaphelenchus penardi, Л – хвост самки L. penardi, М – хвост самца Bursaphelenchus glochis, вид сбоку, Н – то же, вид с брюшной стороны. амп — ампула протока дорсальной железы глотки, амфн - амфидальный нерв, ан — анус, бп — боковое поле, бук — бурсальные крылья, ваг — вагина, вк — клапан выделительной поры, вп — выделительная пора, впап – вульварные папиллы, всго — внутренний скелет губной области, вул — вульва, гкк — глоточно-кишечный клапан, гмд — гемизонид, гмн — гемизонион, гон — гонада, гст – головки стилета: гх — гиподермальная хорда, дей — дейрид, жч — железистая часть глотки, змм — задний мешок матки, ист — истмус, кауд — каудалид, киш — кишечник, кл — клоака, кут — кутикула, лк — латеральные каналы, мкб — метакорпальный бульбус, мкв – мышечное кольцо вагины, мс — мышечный сектор, мст — мышцы-протракторы стилета, нк — нервное кольцо, нст — направляющая оболочка стилета, пап – папиллы, пмм — передний мешок матки, про — прокорпус, рек — ректум, скж — скорлуповая железа (крустаформерия), см — семенник, смп —семенной пузырек, сп — семяпровод, спик — спикулы, спка — сперматека, ст — стилет, ТГО — трофико-генитальный отдел тела, ТСО — трофико-сенсорный отдел тела, ф — фазмид, хв — хвост, цеф — цефалид, яв — яйцевод, ядж — ядро дорсальной железы глотки, ясж — ядро субвентральной железы глотки.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ  ГЛАВА 1 . МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ  В качестве материала использованы многолетние сборы автора в различных регионах России, бывшего СССР и зарубежные сборы в странах Европы, Африки, Северной Америки, КНР. Сборы для исследования переданы также многими коллегами автора: Э.Л. Краллем, Т.С.Ивановой, С.Я.Цалолихиным, И.Я.Элиава, М.МакКлуром, А.С.

Ерошенко, О.З. Метлицким, О.А.Кулиничем, П.Виейра, М.Мота, Б.Жао, К.Гао, Д.Гу, Х.Брааш, М.Мунсом, Э. Ван Ден Берг, А.Сварт, С.Бёстромом, Д.Брауном, М.П.

Андреевым и др. Материалы в виде постоянных препаратов и фиксаций хранятся в Государственной коллекции нематод Зоологического института РАН (лаборатория паразитических червей). Кроме Государственного коллекционного фонда ЗИН РАН, автор использовал также материалы следующих мировых коллекций: Института паразитологии РАН (Москва), Института зоологии и паразитологии имени Е.Н.Павловского (Таджикистан), Института зоологии и ботаники (Эстония), Биолого-почвенного института (Владивосток), Института садоводства нечерноземной полосы (Москва), Коллекцию нематод Австралии и Новой Зеландии, Национальную Германскую коллекцию нематод, Коллекцию нематод Лаборатории червей Музея естественной истории (Париж), Коллекцию нематод университета Гента (Бельгия), Коллекцию нематод университета штата Аризоны (Туксон, США), Коллекцию нематод Шведского Музея естественной истории, Коллекцию нематод Сельскохозяйственного университета Вагенингена (Нидерланды), Коллекцию нематод университета Эворы (Португалия), и др.

Автор использовал как общепринятые методики сбора, экстракции, культивирования, фиксации и изготовления постоянных коллекционных препаратов нематод, так и предложил следующие новые методы: 1) создания сухих коллекций ангидробиотических нематод (Отчет ЗИН РАН за 2006); 2) изготовления окрашенных орсеином препаратов нематод (Рысс, 1988), 3) экспресс-метод фиксации и изготовления препаратов, при котором весь комплекс процедур от живой нематоды до качественного постоянного коллекционного препарата занимает полтора часа (Ryss, 2003).

Для детального изучения внешней морфологии использовался метод электронной СКАН микроскопии (Ryss, Bstrom, 1995), для анализа строения глотки тиленхид использовались тотальные препараты (окрашенные орсеином и бесцветные), а также срезы бритвой погруженных в глицерин-желатин нематод по стандартной методике и гистологические срезы.

Выбор и анализ признаков осуществлены с помощью обычных таксономических приемов: исследование препаратов близких видов, составление списков признаков из описаний, отношений (дифференциальных диагнозов) и ключей. Для разделения количественных непрерывных признаков (измерений, пропорций) на дискретные состояния (квантизация) предложен новый графический метод поиска границ состояний выявлением разрывов между плотными группами точек видовых диапазонов признака.

Разработка ключей для отдельных таксонов произведена как обычными методами, так и с помощью компьютерных технологий: использованы программы PICKEY ver. 5-(Дианов и Лобанов, 1994-2003: Зоологический институт РАН), LUCID 1.1 (1999, CSIRO, Австралия); MS Access 2003. Впервые разработаны компьютерные диалоговые многовходовые политомические ключи для фитопатогенных нематод, оперирующие изображениями признаков. С их помощью можно быстро проводить идентификацию видов, определять относительные диагностические значения признаков по Панкхурсту (выделение диагностических групп таксонов) и по Линнею (выделение отдельных видов по уникальным признакам), а также делать выборки комбинаций признаков для проверки гипотез о связи морфологических признаков с неморфологическими: особенностями распространения, биологии и экологии различных видов, что важно для выделения групп видов. Указанный выше авторский метод квантизации состояний количественных признаков позволил исключить ошибки автоматического определения относительных весов количественных признаков и повысить эффективность идентификации.

Оригинальной авторской модификацией компьютерных ключей был ввод разнообразных параметров местообитаний видов, позволяющий превратить ключи в эколого-морфологические поисковые системы по фитопатогенным нематодам. Системы дают возможность генерирования полных карточек-сводок по синонимике, морфологии, распространению, биологии и мерам контроля для каждого вида нематод, библиографических списков по виду и роду в целом, распечатки стандартизированной серии иллюстраций (самцы, самки, личинки, СКАН фотографии, симптомы патогенности, переносчики, молекулярные и ферментные паттерны). Эти оригинальные разработки использованы также как обучающие системы на курсах для специалистов по фитокарантину.

Диссертантом разработаны следующие компьютерные ключи: в системе PICKey - для родов Bursaphelenchus (78 видов), Laimaphelenchus (21 вид), Aphelenchoides (131 вид), Hirschmanniella (28 видов); Pratylenchus (49 видов), Radopholus (25 видов) и Pratylenchoides (28 видов) (вышеперечисленные ключи включают все виды мировой фауны соответствующих родов), для европейских видов Meloidogyne (14 видов), для широкораспространенных видов цистообразующих нематод сем. Heteroderidae (10 видов);

в системе LUCID: графический политомический ключ к наиболее широкораспространенным родам фитопатогенных нематод (15 родов), в MS ACCESS:

ключ к роду Radopholus (25 видов).

Дендрограммы. Для построения дендрограмм отношений таксонов нематод по морфологическим признакам использованы два способа: UPGMA и парсимония. Первый прием оказался очень полезен при выделении кластеров видов нематод, хорошо отличающихся по группам диагностических признаков сложных морфологических структур: копулятивного аппарата, структур глотки, сложных придатков хвоста.

Выделенные кластеры затем были верифицированы по независимому блоку биологических данных (семействам растений-хозяев и насекомых-переносчиков, почвенно-климатическим параметрам местообитаний, ареалам распространения). Однако для родов Pratylenchus и Radopholus сложность морфологических признаков и постоянство их комбинаций оказались недостаточными для выделения четких диагностических кластеров. Прежде всего это было обусловлено простотой и однообразием копулятивного аппарата. Для построения дендрограмм отношений видов внутри этих родов использован принцип парсимонии. Для парсимонийных древ прослежены общие тенденции морфологических изменений, и выделены признаки, продвинутые состояния которых обнаруживаются у наибольшего числа видов. Для выявления таких признаков использованы графики, на которых по оси ординат представлено число видов, по оси абсцисс - номер состояния признака в ряду морфологических преобразований, поляризованном от состояний, свойственных внешним и наиболее примитивным таксонам. Все признаки, использованные для построения дендрограмм, были полиморфными, т.е. включали от 2 до 9 состояний. Для построения дендрограмм использована программа PAUP v. 04b10 (Swofford, 2003).

Для анализа эволюции нематод и особенностей распространения и отношений с растениями хозяевами, наряду с классическими методами сравнительной морфологии, был использован метод паразитолога Брукса (Brooks, D.R., 1990; Brooks & McLennan, 2001; Brooks, & Van Veller, 2003), в предложенной диссертантом модификации. В своих матрицах и дендрограммах Брукс и его последователи опираются на хорошо обоснованные филогенетические схемы таксонов растений и животных. Ветви дендрограмм филогенетического древа исследуемого таксона служат полями для матриц регионов и таксонов хозяев, по матрицам строятся дендрограммы расселения видов паразитических организмов. В настоящей работе матрицы растений и крупных регионов построены не на филогенетических ветвях нематод, а на группах видов, выделенных по мало изменчивым сложным признакам. До построения детальной филогенетической модели видов исследованных родов возможно применение подхода Брукса только в такой модификации. Точность исторической интерпретации меняется: нельзя делать выводы по истории расселения и изменения специфичности каждого вида, но можно успешно проследить основные тенденции расселения и изменения круга хозяев рода в целом.

Методики молекулярной биологии для рестрикционного анализа (RFLP) ITS области (включающей ITS-1 и ITS-2, рис. 11) рибосомальной ДНК нематод и для выявления сиквенсов этой области, обработки данных, методы и приемы компьютерных технологий для целей идентификации видов изложены в специальных разделах Приложений.

В каждой из глав диссертации подробно изложены частные методы и приемы исследований, а также особенности их применения для рассматриваемых таксонов.

ГЛАВА 2. ОТРЯД TYLENCHIDA: КЛАССИФИКАЦИЯ, МОРФОЛОГИЯ И  ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ  Даны модифицированные диагнозы отряда и его семейств, ключ к последним. В результате анализа различных точек зрения предложена оригинальная классификация отряда тиленхид. Даны определительные таблицы и диагнозы основных подотрядов и надсемейств, а также семейств, чьи объемы подверглись пересмотру. Это сделано на основании нового подхода, заключающегося в последовательном анализе внутри отряда Tylenchida гомологий важнейших для таксономии всего типа Nematoda структур.

Наиболее важные для таксономии нематод структуры: амфид, фазмид, дейрид, боковое поле, околоротовой комплекс сенсилл - расположены на боковых лучах тела или вблизи от них. Их предлагается рассматривать как единую сложную структуру и присвоить ей название «латеральный комплекс». Другие классификации Tylenchida (Geraert et al., 19871989; Siddiqi, 1986, 2000) базируются на строении глотки, стилета и половой системы самок.

К латеральному комплексу Tylenchida относится и бурса самцов, которая может быть бесфазмидиальной (на хвосте отсутствуют фазмиды), предфазмидиальной (бурсальные крылья расположены перед фазмидами) и фазмидиальной (фазмиды расположены на бурсальных крыльях в виде бурсальных ребер, бурса охватывает хвост).

Сравнительный анализ латеральных комплексов тиленхид, позволил разработать оригинальную классификацию отряда и концепцию его филогении (рис.2).

Предлагаемая система отряда тиленхид близка к классификациям Сиддики (Siddiqi, 1986, 2000), построенной по другим признакам, однако имеет ряд существенных отличий в понимании объемов макротаксонов, филогенетических отношений, анцестральных форм и направлений эволюции. Ниже рассмотрены лишь главные изменения классификации отряда до уровня семейств. Отряд рассматривается в составе 5 подотрядов: Tylenchina, Hoplolaimina, Criconematina, Anguinina, Hexatylina. При этом наиболее примитивным Рис. 2. Первичные латеральные комплексы нематод отряда Tylenchida, с указанием подотрядов, а также важных для понимания эволюции семейств и родов; в основании рисунка показаны филогенетические отношения тиленхид с таксонами подкласса Secernentea.

подотрядом я считаю подотряд Hoplolaimina, поскольку его представители сохранили наибольшее число гомологий латерального комплекса, свойственного внешним группам, т.е. другим отрядам Secernentea: наличие дейридов, фазмидов, полного набора головных и лабиальных рецепторов, щелевидных вентрально изогнутых амфидов, расположенных в основании головной области у примитивных форм (сем. Psilenchidae).

Сиддики же рассматривает в качестве примитивного подотряд Hexatylina, вторично упрощенную высокоспециализированную группу паразитов насекомых и растений, по признаку отсутствия медиального бульбуса (метакорпуса). Однако редукция метакорпуса явно вторичный признак, и морфологический ряд его редукции можно проследить в пределах выделенного мной из Hexatylina подотряда Anguinina n. suborder. Anguinina близки одновременно к подотрядам Hexatylina (по наличию лабиальных дорсосублатеральных поровидно-овальных апертур амфидов; мицетофагии, глоточнокишечному клапану, состоящему из двух передних клеток среднего кишечника, а не из трех задних клеток глотки, как у Hoplolaimina, Criconematina, Tylenchina), и к Tylenchina (по наличию метакорпуса в виде медиального бульбуса, парафазмидов в средней части тела дорсально от бокового поля, отсутствию эндопаразитизма в гемолимфе членистоногих, столь типичного для гексатилин). Эти три подотряда (Tylenchina, Anguinina, Hexatylina) представляют собой филогенетическую ветвь, рано обособившуюся от общего с подотрядом Hoplolaimina предка (рис 2).

Подотряд Criconematina также близок к родоначальнику монодельфной ветви Tylenchina-Anguinina-Hexatylina, однако он обособился от общего с Tylenchina предка ранее двух остальных подотрядов. Каждый из перечисленных подотрядов обладает синапоморфиями, отличающими его от родоначальников – гоплолаймино-образных предков. В пределах гоплолаймин, как и Сиддики, я рассматриваю два надсемейства - Hoplolaimoidea и Dolichodoroidea, однако в других объемах групп и в другом понимании филогенетических отношений и направлений эволюции. Наиболее примитивное надсемейство Dolichodoroidea включает лишь три семейства: примитивное семейство Psilenchidae, объединяющее три самых примитивных рода отряда Tylenchida: Atetylenchus, Psilenchus, Antarctenchus, а также сем. Dolichodoridae и Meiodoridae. Более продвинутое надсемейство Hoplolaimoidea отличается от Dolichodoroidea наличием синапоморфий:

фазмидиальной бурсы самцов, охватывающей хвост и боковым полем личинок и самок, достигающим гиалиновой зоны хвоста (у Dolichodoroidea бурса безфазмидиальная, фазмиды расположены позади нее, боковое поле у личинок и самок не достигает гиалиновой зоны хвоста). В примитивном надсемействе Dolichodoroidea наиболее примитивен род Atetylenchus. В продвинутом надсемействе Hoplolaimoidea наиболее примитивными являются роды Pratylenchoides (сем. Pratylenchidae) и Amplimerlinius (сем.

Belonolaimidae) по наличию дейрида, примитивных спикул самцов и по наиболее полному по составу латерального комплекса.

Понятие латерального комплекса с привлечением сравнительных данных по строению стомы, глотки и ануса позволяет рассмотреть и взаимоотношения двух отрядов Tylenchida и Aphelenchida. Наиболее примитивным среди афеленхид (сохранившим наибольшее число плезиоморфных признаков, т.е. свойственных и внешним группам) является надсемейство Aphelenchoidea. Афеленхоидеи сохранили дейриды, распложенные на боковых полях в шейной области тела, а также фазмиды, однако последние расположены на терминусе хвоста. Среди Tylenchida фазмиды имеются только у нематод подотр. Hoplolaimina, причем они обычно расположены на хвосте (кроме явно вторичного расположения фазмидов в центральной части тела у некоторых нематод сем.

Hoplolaimidae). Поскольку у внешних групп (например, у нематод отрядов Ascaridida и Spirurida) фазмиды, как и у Hoplolaimina, расположены на боковых полях в хвостовой части тела, их расположение на терминусе у афеленхоидей явно вторично. У остальных афеленхид (надсем. Aphelenchoidoidea) фазмиды редуцированы. Боковые поля Aphelenchoidea также вторично изменены и содержат большое число валиков. У самцов Aphelenchida имеются каудальные папиллы; если имеется охватывающая хвост бурса, то папиллы расположены в виде серии парных бурсальных ребер, если бурса маленькая терминальная хвостовая, то папиллы расположены между отверстием клоаки и бурсой. У самцов подотряда Hoplolaimina (Tylenchida) каудальные папиллы отсутствуют (хотя имеются парные хвостовые фазмиды), бурса всегда имеется, но она может быть аданальной (в этом случае фазмиды расположены на хвосте позади бурсы – надсем.

Dolichodoroidea) или охватывающей кончик хвоста - в этом случае фазмиды расположены на крыльях бурсы в виде пары фазмидиальных ребер (надсем. Hoplolaimoidea). У Aphelenchida амфиды всегда поровидные латерально-субдорсальные, расположены в губной области, головные папиллы вынесены кпереди, располагаясь в один круг с губными папиллами. У Tylenchida расположение и форма амфидов и другие головные рецепторы более разнообразны по форме и расположению: амфиды латеральные или латерально-субдорсальные, щелевидные или поровидные, в основании головной области или в губной области; 4 головные папиллы (маркеры границы головной области) варьируют по положению от уровня базальной пластинки внутреннего скелета головы до первого губного кольца, соединяясь с вторым кругом губных папилл. Паттерн головных рецепторов, схожий с афеленхидами, среди тиленхид встречается у подотрядов Anguinina и Hexatylina. Другие отличительные свойства Aphelenchida: мощный метакорпус в виде бульбуса, в который открывается проток дорсальной железы глотки непосредственно кпереди от кутикулярного клапана (у тиленхид медиальный бульбус развит слабее, проток дорсальной железы вынесен кпереди и открывается у основания стомы, преобразованной в стилет - стоматостиль); телорабдионы исходной стомы отр. Diplogasterida (надотр.

Rhabdidata) гомологичны всему стилету афеленхид и лишь головкам стилета тиленхид, конус и рукоятка последнего гомологична метарабдионам стомы диплогастерид; анус афеленхид поперечный щелевидный, а у тиленхид поровидный, округлый; у самцов афеленхид широкая плоская головка спикулы сидит на очень короткой рукоятке, тогда как у тиленхид округлая головка спикулы сидит на длинной рукоятке. Исходя из строения латерального комплекса, афеленхиды более специализированы и, несомненно, являются более молодым отрядом сецернентов, также произошедшим от Diplogasterida-подобного предка. Однако предок афеленхид сочетал хищничество с питанием за счет прокалывания мицелия в очагах надпочвенного сапробиотического разложения, тогда как тиленхиды исходно почвообитатели, перешедшие первоначально к питанию водорослями и корневыми волосками высших растений вне очагов грибного разложения.

Гоплолайминная ветвь тиленхид является наиболее древней, она продолжила линию специализации к корневому паразитизму в исходной для отряда группе биотопов, а линия Tylenchina-Anguinina-Hexatylina от питания водорослями и примитивного корневого паразитизма перешла к микофагии и паразитизму на надземных частях растений, а также к включению в жизненный цикл насекомых в качестве переносчиков и хозяев. От мало специализированных почвенных Tylenchina, до возникновения микотрофной ветви ангвинин и гексатилин, ответвились почвенные нематоды отряда Criconematina (рис. 2).

ГЛАВА 3. КЛАССИФИКАЦИЯ, РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ФИЛОГЕНИЯ И  ЭВОЛЮЦИЯ СЕМ. PRATYLENCHIDAE  Происхождение сем. Pratylenchidae. Для анализа происхождения семейства использована сравнительная морфология передней части латерального комплекса - губной области. Преобразования строения губной области Hoplolaimoidea являются следствием преобразований грызущей диплогастероидной стомы в колющий стилет - стоматостиль.

Исходное число рецепторов у Tylenchida равно 16: 6 внутренних губных папилл, внешние губные папиллы, 4 головные папиллы и два латеральных амфида. Внешние губные папиллы и головные папиллы (если имеются) слиты в 4 пары из 2 папилл каждая.

Примитивный тип строения губной области класса Nematoda претерпевает у нематод надсем. Hoplolaimoidea следующие изменения.

1. Внутренний скелет губной области усиливается, становится массивным.

Параллельно усиливается функционально связанный с этим скелетом стоматостиль.

2. Кольчатость кутикулы распространяется на губную область. В результате часть губной области, расположенная на передней поверхности первого губного кольца, часто преобразуется: главная инцизура в первом губном кольце не представляет уже собой замкнутую линию, а лишь 2 латеральных отрезка, отделяющих центральную зону губной области от ее латеральных секторов.

3. Губная область подразделяется на дополнительные сектора за счет формирования добавочных инцизур; особенно часто этот процесс затрагивает переднюю поверхность первого губного кольца.

4. За счет добавочной кольцевой инцизуры вокруг престомы часто формируется губной диск.

5. Происходит обеднение губной области рецепторами: губные папиллы у наиболее специализированных форм погружены в престому, головные рецепторы редуцированы — их нервы оканчиваются под кутикулой, не формируя внешних кутикулярных структур.

Амфиды становятся мелкими поровидными щелями.

Рис. 3. Эволюция губной области пратиленхид и близких семейств нематод.

Указаны типы паразитарного питания, которые эволюционировали параллельно в двух линиях развития надсем.

Hoplolaimoidea.

Эти преобразования губной области, вероятно, связаны со специализацией к паразитизму – происходит обеднение рецепторами и увеличение механической прочности губной области, образующей опору для стилета и его мышц.

По строению губной области и другим признакам в надсем. Hoplolaimoidea можно выделить две филогенетические линии Pratylenchidae-Meloidogynidae и BelonolaimidaeHoplolaimidae-Meloidoderidae-Ataloderidae-Heteroderidae (рис. 3). Обе эти ветви произошли от предка, близкого к нематодам подсем. Tylenchorhynchinae сем. Belonolaimidae.

Две филогенетические линии надсем. Hoplolaimoidea отличаются по тенденциям паразитарной специализации. У высших нематод линии Pratylenchidae-Meloidogynidae самки образуют галлы и являются эндотопами (среди пратиленхид нематоды родов Nacobbus и Achlysiella, а также все виды сем. Meloidogynidae). Тогда как вершины эволюции гоплолаймидно-гетеродеридной линии представлены таксонами, где самки не образуют галлов и являются эндотрофами, но эктотопами (Rotylenchulus среди Hoplolaimidae и все Meloidoderidae-Ataloderidae-Heteroderidae).

Классификация сем. Pratylenchidae. Подробно изложены разные взгляды на систему пратиленхид и сделан вывод о важности двух групп таксономических признаков:

строения глотки и половой системы самок. Затем предложена новая классификация семейства из 3 подсемейств: Nacobbinae (самки - стационарные эндопаразиты корней растений с лимоновидным телом, формирующие галлы на корне); Hirshmanniellinae (самки червеобразны, временные эндопаразиты корней высших водных растений, с гигантскими размерами 3-5 мм, специфическим строением несущего мукро хвоста, и глотки); Pratylenchinae (самки червеобразны, временные эндопаразиты корней растений суши). Наиболее многочисленным по видовому составу и разнообразным по морфологии является подсемейство пратиленхин. Для внутреннего подразделения подсемейства Pratylenchinae было предпринято сравнительно анатомическое исследование строения половой системы и глотки, а также изучено их постэмбриональное развитие.

Глотка. Произведено сравнение вариантов строения глотки у разных родов пратиленхид с примитивной тиленхоидной глоткой (подотряд Tylenchina, подсемейства Tylenchorhynchinae и Merliniinae сем. Belonolaimidae подотряда Hoplolaimina). Был сделан вывод о том, что у пратиленхид, как и у других Hoplolaimoidea, в результате интенсификации функции желез глотки их объемы увеличиваются, кардиальный сфинктер между глоткой и средней кишкой редуцируется и возникает гетеротопия желез в узком теле нематоды, с формированием лопасти, лежащей на среднем кишечнике. Этот процесс принимает разные направления, в результате чего лопасть может быть дорсальной (симметричный пищевод, глоточно-кишечный клапан между двумя исходно субвентральными железами, трибы Radopholini и Zygradini) или вентросублатеральной (асимметричный пищевод, клапан между дорсальной и одной из субвентральных желез, триба Pratylenchini). В том случае, если глоточно-кишечный клапан в асимметричном пищеводе незначительно смещен кпереди, в латеральной проекции видны две лопасти желез: более длинная дорсальная и короткая вентральная (триба Pratylenchoidini) (рис. 4).

Половая система. В наиболее полном составе женская гонада пратиленхид представлена двумя одинаковыми ветвями, передней и задней, состоящими из яичника с оогониями, яйцевода, сфинктера сперматеки, самой сперматеки, матки, мешка матки.

Половая система самца состоит из одной ветви, на конце которой располагается семенник со сперматоцитами, за которыми следует семяпровод, открывающийся тонким кутикулярным каналом в клоаку со спикулами.

Морфогенез глотки и женской половой системы. Личинки всех стадий (возрастов), находящихся за пределами яйца (J2,J3,J4) и половозрелые особи обоих полов имеют одинаковое видоспецифичное взаиморасположение желез глотки и глоточно-кишечного клапана. Эти данные были получены в результате исследования 6 видов рода Pratylenchus, а также видов других родов: Pratylenchoides crenicauda, P. magnicauda, Zygotylenchus guevarai, Radopholus similis, Nacobbus aberrans, Hirschmanniella gracilis, H. oryzae.

Те же виды были использованы для изучения морфогенеза половой системы.

Показано, что на ранних стадиях индивидуального развития половой зачаток прикреплен к стенке тела личинки в центре трофико-генитального отдела. Пратиленхидам свойственно раннее определение проспективного значения клеток полового зачатка: его герминальные клетки дают начало яичникам или семеннику, а соматические - Рис. 4. Строение железистой части глотки пратиленхид (схема).

А, В, Д, Ж — общий вид задней части глотки в боковой проекции, Б, Г, Е, З, И - поперечное сечение глотки вблизи от места соединения глотки со средней кишкой: А,Б - тиленхоидная глотка, В,Г- Radopholus, Radopholoides и Hoplotylus, Д,Е - Pratylenchus и Zygotylenchus, З,И,К - Pratylenchoides и Apratylenchoides.

Уровни поперечных сечений показаны линиями со стрелками. З-З (З) и И-И (И) : поперечные сечения глотки, их уровни показаны на фиг. Ж линиями со стрелками, дж: дорсальная железа, киш: средний кишечник, кс: кардиальный сфинктер, гкк: глоточно-кишечный клапан, свж: субвентральная железа, сгк:

соединение глотки с кишечником, ядж: ядро дорсальной железы, ясж: ядро субвентральной железы.

структурным клеткам отделов половой трубки. На всех личиночных стадиях можно отличить личинок самцов от личинок самок по строению и местоположению полового зачатка и окружающих его клеток (будущих клеток преддверия вульвы или клеток зачатка клоаки).

Рис. 5. Морфогенезы женской гонады и соотношение отделов тела у пратиленхид.

А-Д: схема морфогенезов женской гонады: А: исходный тип морфогенеза (Pratylenchoides crenicauda, Hirschmanniella gracilis), Б: Pratylenchus spp., В: P. scribneri. Стрелками показано перемещение герминативных клеток полового зачатка, Г: строение полового зачатка у личинок 2-го возраста; Д, Е: соответствие отделов тела у пратиленхид с парной (Д) и с непарной (Е) половой системой самок, гк – герминативная клетка.

У видов с парной половой системой самок развитие половой системы идет двумя ветвями от места прикрепления полового зачатка (т.е. от будущей вульвы). У видов с непарной (монопродельфной) половой системой самок происходит недоразвитие отделов задней ветви половой трубки и заднего яичника одновременно со сдерживанием развития задней части трофико-генитального отдела - при этом место будущей вульвы смещается в постэмбриогенезе кзади (рис. 5). Эти данные говорят в пользу того, что исходной для семейства была парная (дидельфная) половая система самок. Морфогенез половой системы самок различается у разных видов рода Pratylenchus. Морфогенез самцов сходен как у разных видов, так и у исследованных представителей разных родов.

Непарность гонады пратиленхид является результатом редукции ее задней ветви и относится к категории регрессивных признаков, рассматриваемых как плохие показатели родства. Строение глотки - сложная пространственная структура, одинаковая у самок, самцов и личинок одного вида. Поэтому классификация на основании строения глотки является наиболее оправданной и удобной, так как дает возможность производить классификацию по самкам, самцам и личинкам, тогда как по строению женской гонады можно классифицировать только половозрелых самок.

На основании строения глотки и ряда других признаков подсемейство пратиленхин предлагается подразделить на четыре трибы: Pratylenchini, Pratylenchoidini trib. n., Radopholini и Zygradini trib. n.

В отдельном разделе (Приложение 2) дана классификация сем. Pratylenchidae с диагнозами, синонимикой и ключами до уровня родов. Для каждого рода (кроме родов, проанализированных в последующих главах) приведены списки видов с синонимами, а также дана история систематики каждого рода.

Рис. 6. Схема филогенетических отношений сем. Pratylenchidae.

Филогенетические отношения внутри сем. Pratylenchidae. Изучено распределение примитивных признаков у разных родов семейства и таким образом реконструирован облик предка семейства, оказавшийся очень близким к современному роду Pratylenchoides. От этого предка достаточно рано ответвились линии, давшие начало подсем, Nacobbinae (стационарным эндопаразитам с примитивным строением губной области, но с развитым губным диском) и Hirschmanniellinae (нематодам водных растений с субтерминальной бурсой и примитивными спикулами самцов). В пределах подсемейства Pratylenchinae от примитивных Pratylenchoidini ответвились Pratylenchini (асимметричный тип строения глотки с вентральной лопастью желез), а также Zygradini и Radopholini (две трибы с симметричным строением глотки и дорсальной лопастью ее желез). В пределах радофолиний, группы с сильным половым диморфизмом, наиболее примитивным является род Hoplotylus, у самцов которого сохранились дейриды, а губная область и глотка самцов близки по степени развития к соответствующим отделам самок. Строение губной области гоплотилюсов также близко к примитивному для семейства типу (рис. 3).

В разных трибах пратиленхин параллельно и независимо происходила редукция задней ветви женской половой системы в парах родов, отличающихся лишь признаком парная / непарная половая система самок: Pratylenchoides - Apratylenchoides, ZygotylenchusPratylenchus, Radopholus-Radopholoides. Род стационарных эндопаразитов корней Achlysiella в трибе Radopholini произошел от общего предка с родом Radopholus (рис. 6).

Особенности географического распространения. Рассмотрено распространение видов семейства, обнаруженных автором в России и странах бывшего СССР; эти данные сравнивали со сведениями по распространению тех же видов в других странах. Затем отдельно рассмотрены данные по распространению других видов каждого из родов семейства по литературным данным. Ввиду широкого распространения пратиленхид в окультуренном ландшафте (в сельскохозяйственных растениях), для изучения распространения использованы картографические показатели гидротермических условий:

радиационный баланс R (ккал/см2) и радиационный индекс сухости R/Lr (отношение радиационного баланса R к количеству энергии, необходимой для испарения всей поступающей с осадками воды Lr, где r — количество осадков, L — удельная энергия испарения) (Григорьев, Будыко, 1956; Будыко, 1977; Волобуев, 1974).

Для учета условий увлажнения и нагрева в горной местности и интразональных биотопах использованы сведения о типах почв (из публикаций находок и почвенных карт), высоте над уровнем моря, экологической группе растения-хозяина в отношении условий увлажнения (мезофит, гигрофит, ксерофит).

Выделены следующие эколого-географических группы для видов пратиленхид бывшего СССР, в зависимости от гидротермических условий их местообитаний (рис. 7):

1. Виды, обитающие в почвах с недостаточным увлажнением.

Рис. 7. Почвенно-климатические ареалы видов сем. Pratylenchidae. Пять эколого-географических групп видов указаны над осью абсцисс (индекс сухости) цифрами в рамках 1 – виды почв недостаточного увлажнения; 2 – виды почв уравновешенного, умеренно недостаточного и умеренно избыточного увлажнения; 3 – виды почв умеренно избыточного и избыточного увлажнения; 4 - виды почв постоянного грунтового увлажнения; 5 – виды грунтов водоемов и почв, подвергающихся временному затоплению.

1.1. Вид, обитающий в почвах бореального, суббореального и субтропического поясов: Pratylenchus neglectus.

1.2. Виды, обитающие в почвах субтропического и тропического поясов: P. alleni, Zygotylenchus guevarai.

2. Виды, обитающие в почвах с уравновешенным, умеренно недостаточным и умеренно избыточным увлажнением. Все эти виды обитают в почвах суббореального и субтропического поясов: Pratylenchus pseudopratensis, P. thornei, P. vulnus.

3. Виды, обитающие в почвах умеренно избыточного и избыточного увлажнения.

3.1. Виды, обитающие в почвах бореального и суббореального поясов: P.

emarginatus, P. estoniensis, P. fallax, P. flakkensis, P. penetrans, Pratylenchoides crenicauda, P. magnicauda, P. epacris.

3.2. Вид, обитающий в почвах бореального, суббореального и субтропического поясов: Pratylenchus crenatus.

3.3. Виды, обитающие в почвах субтропического и тропического поясов: P.

coffeae, P. goodeyi, P. loosi, P. zeae.

3.4. Вид, обитающий в почвах тропического пояса: P. brachyurus (обнаружен в растениях из ЮАР, переданных фитокарантинной инспекцией).

4. Виды, обитающие в почвах постоянного грунтового увлажнения. Все данные виды обитают в глинистых почвах.

4.1. Виды, обитающие в почвах пойм бореального и суббореального поясов: P.

kasari, P. pratensis.

4.2. Вид, обитающий в почвах пойм субтропического и тропического поясов: P.

sudanensis.

5. Виды, обитающие в грунтах водоемов и почвах, подвергающихся временному затоплению. Все данные виды относятся к роду Hirschmanniella.

5.1. Вид, обитающий в грунтах бореального, суббореального и субтропического поясов: H. gracilis.

5.2. Вид, обитающий в грунтах субтропического и тропического поясов: H. oryzae.

Другим способом эколого-географического группирования служит разделение нематод на группы видов, приуроченных к общепринятым элементам ландшафта Земли.

В зональных биотопах в естественном ландшафте с характерными типами почв и растительности, были найдены 4 вида. P. neglectus был обнаружен на сероземах и каштановых почвах в зоне сухих степей и ксерофитизированных широколиственных лесов и кустарников (Таджикистан, восточная Грузия). P. alleni и Z. guevarai были обнаружены в условиях субтропической пустыни в южном Таджикистане. P. thornei был найден в черноземах в ковыльной степи Казахстана.

В интразональных биотопах естественного ландшафта обнаружены следующие виды: Hirschmanniella gracilis и Н. oryzae в прибрежных грунтах водоемов, P. kasari, P.

pratensis и P. sudanensis в аллювиальных почвах пойменных лугов, P. crenatus, P.

estoniemis, P. fallax, Pratylenchoides crenicauda в дерново-подзолистых почвах луговых участков в смешанном хвойно-лиственном лесу, Pratylenchoides crenicauda, Pratylenchus crenatus также в сходных условиях в горной местности.

Остальные виды были обнаружены в интразональных биотопах, образованных в результате деятельности человека: на сельскохозяйственных полях, в садах, на синантропных лугах.

Виды пратиленхид, обнаруженные в биотопах естественного и культурного ландшафта встречаются в этих двух типах ландшафта в сходных гидротермических условиях (Pratylenchus neglectus, P. thornei, P. crenatus, P. alleni, P. sudanensis, Pratylenchoides crenicauda, Zygotylenchus guevarai, Nacobbus aberrans), сохраняя межвидовые различия по приуроченности к почвенно-климатическим условиям.

Сделан вывод, что для видов семейства пратиленхид характерно различие в почвенно-климатических ареалах при ведущей роли различий в условиях увлажнения..

Рассмотрены адатации подсемейств пратиленхид к среде обитания:

Hirschmanniellinae к грунтам водоемов (увеличение размеров тела, специальные клетки Торна в гиподерме); Nacobbinae к аридным биотопам с коротким влажным периодом (переход к стационарному эндопаразитизму и увеличения числа синхронных яиц в лимоновидном теле самки), Pratylenchinae к временному эндопаразитизму в корнях растений суши (укорочение тела с редукцией задней части трофико-генитального отдела и расположенной в ней задней ветви женской гонады).

Отдельные таксоны пратиленхид приурочены к разным почвенно-климатическим условиям. Нематоды подсем. Hirschmanniellinae обитают в корнях водных растений, в грунтах водоемов и затопляемых водой почвах, Nacobbinae – в аридных биотопах;

Pratylenchinae занимают широкий спектр почвенных условий суши. Различия в приуроченности к почвенно-климатическим условиям местообитаний имеются и между отдельными видами пратиленхид; это означает, что одним из главных факторов видообразования семейства пратиленхид было приспособление к различным почвенноклиматическим условиям среды.

При повышении специализации к растениям-хозяевам в надсем. Hoplolaimoidea происходила смена фактора дивергентной эволюции для отдельных семейств. У низкоспециализированных гоплолаймоидей (сем. Pratylenchidae) в качестве такого фактора выступает среда второго порядка для паразита – почва, а у высокоспециализированных (сем. Heteroderidae) – среда первого порядка – растениехозяин, что ведет к коэволюции гетеродерид и их хозяев.

ГЛАВА 4. РОД PRATYLENCHUS (СЕМ. PRATYLENCHIDAE): СИСТЕМАТИКА И  ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ  Род включает 49 видов, среди них ряд экономически важных фитопатогенных видов:

Pratylenchus coffeae, P. penetrans, P. thornei, P. zeae, P. goodeyi, P. brachyurus, P. bolivianus, P. neglectus. Дан обзор таксономии и диагностических признаков в роде Pratylenchus.

Рассмотрена история систематики рода. Составлен новый диагноз рода. Дан современный список из 49 валидных видов рода с синонимами и подробными ссылками на литературные источники, а также списки не валидных и перенесенных в другие семейства видов. Дан традиционный текстовой ключ для идентификации видов рода.

Проанализированы межвидовая изменчивость и тенденции изменений признаков в эволюции рода Pratylenchus. Составлены трансформационные серии 26 важнейших полиморфных морфологических признаков и матрица признаков видов рода. Разработан современный стандарт таксономического описания видов рода Pratylenchus. Разработан табличный (многовходовый политомический) ключ для всех видов рода, представляющий собой матрицу видов и их признаков. Ввиду бедности признаков, но очевидной эволюционной интерпретации преобразований рядов состояний в каждом признаке, матрица может быть использована также для изучения филогенетических отношений видов рода: На основе матрицы в программе PAUP v. 04b10 генерированы 20 максимально экономных древ и из них составлено консенсусное древо. Описаны основные синапоморфии кластеров древа и выделены 13 групп видов (в скобках указано число видов каждой группы): ‘pratensis-coffeae’ (7), ‘alleni’ (2), ‘crenatus’ (3), ‘subranjani’ (2), ‘flakkensis’ (2), ‘penetrans’ (4), ‘sefaensis’ (3), ‘bolivianus’ (2), ‘scribneri’ (4), ‘delattrei’ (5), ‘brachyurus’ (5), ‘pinguicaudatus’ (3), ‘vulnus’ (3). P. coffeae и близкородственные виды, включая типовой вид рода P. pratensis (De Man) образуют группу видов ‘pratensis– coffeae’, что исключает существование отдельной группы видов ‘coffeae’, как считалось ранее. Для выявления эволюционных тенденций видов рода применен новый графический метод: для каждого состояния признака в морфологическом ряду определено число видов, этим состоянием обладающих, эти данные представлены в виде диаграммы. Из диаграммы сделан вывод, что большинству видов рода свойственно наличие продвинутых состояний 9 из 26 важнейших эволюционных признаков. Поскольку ряды этих признаков представляют собой морфологические адаптации к временному обитанию в тканях растений, сделан вывод о специализации к временному эндопаразитизму, как о ведущем факторе дивергенции, а также биологического прогресса в роде Pratylenchus.

Прослеживание изменений этих признаков по консенсусному древу филогенетических отношений показывает, что эти адаптации формировались параллельно в разных филетических линиях.

В системе PICKEY построен компьютерный политомический ключ для видов рода, управляемый образами признаков, и подробно описана работа пользователя ключа.

Рестрикционный молекулярно-генетический анализ ITS областей рибосомальной ДНК (рис. 11, ферменты CfoI, DdeI, HindIII, HpaII, и PstI ) дал возможность различить исследованных видов рода Pratylenchus по комбинации по крайней мере двух паттернов рестрикционных энзимов. Результаты анализа подробно изложены в Приложении 6.

ГЛАВА 5. РОД RADOPHOLUS (СЕМ. PRATYLENCHIDAE): СИСТЕМАТИКА И  ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ  Род Radopholus имеет карантинное значение, поскольку его наиболее распространенный вид R. similis (банановая нематода) включен в международный список А1 карантинных организмов. В начале главы дан критический обзор истории систематики и концепций состава и диагноза рода, причем обоснована точка зрения, в соответствии с которой в переделах рода Radopholus рассматриваются только виды с дидельфной половой системой самок, тогда как монопродельфные виды отнесены к роду Radopholoides. Отмечено, что тенденция к редукции задней ветви женской половой системы наблюдается также в парах родов Pratylenchoides-Apratylenchoides и Zygotylenchus - Pratylenchus, где критерий числа ветвей половой системы самок рассматривается как важный признак родового уровня.

В результате изучения коллекций (Германия, Новая Зеландия, Австралия, Бельгия) и литературных источников сделана ревизия рода и представлен его новый дополненный диагноз и список 25 валидных видов с синонимами, причем экономически важный вид R.

similis рассматривается в составе двух подвидов R.s.similis (не поражает цитрусовые) и R.s.citrophilus (поражает Citrusaceae), которые можно отличить по тонким морфологическим деталям (указанным в ключе). Представлен список 23 морфологических полиморфных признаков, снабженный замечаниями о возможном адаптивном значении и направлениях эволюции в сериях состояний признаков. На основании этих признаков составлены оригинальные табличный (многовходовый политомический) и текстовой ключ для видов Radopholus. На основании матрицы видов и их признаков в программе PAUP v.

04b10 эвристическим поиском получены 9323 парсимонийных древа, из которых составлено консенсусное MJ древо. Полученное древо содержит два кластера: ‘similis’ (с подкластерами ‘similis’ и ‘crenatus’) и ‘vacuus’ (с подкластерами ‘vacuus’ и ‘trilineatus’).

Выявлены синапоморфии для каждого кластера древа. В качестве внешней группы был использован хорошо изученный автором (Рысс, 1981, 1988; Ryss, Sturhan, 1994) примитивный вид Pratylenchoides magnicauda. В матрицу также включен представитель близкого специализированного рода Achlysiella williamsi. В результате анализа распространения видов рода и филогенетических отношений видов на полученном консенсусном древе, сделаны выводы: 1) Наибольшее видовое разнообразие рода Radopholus наблюдается в Австралазии, где произошло его интенсивное видообразование;

происхождение рода связано с проникновением в Австралазию; 2) виды Radopholus, имеющие происхождение и распространение за пределами Австралазии образуют монофилетическую группу (подкластер ‘similis’ на древе), что означает, что исторически проникновение этой монофилетической группы за пределы Австралазии происходило только один раз. Для исследования тенденций морфологической эволюции рода был использован новый графический метод: для рядов состояний каждого признака определено число видов, которые обладают каждым из состояний признака, и эти данные представлены в виде диаграммы. Показано, что для 7 признаков из 23 пики частот их состояний (число видов, обладающих данными состояниями) отчетливо смещены к наиболее продвинутым признакам. Эти 7 признаков (серий состояний признаков) отражают процессы адаптации к миграциям внутри тканей корней растений:

миниатюризацию размеров тела и его отделов, удлинение глотки и ее желез, ответственных за фитотрофику, переход партеногенезу. Исследование изменений выявленных адаптивных признаков на консенсусном древе показывает, что сходные адаптации к временному эндопаразитизму формировались параллельно в разных филогенетических линиях в пределах рода.

На основании табличного ключа в системе PICKEY построен компьютерный политомический ключ для видов рода, управляемый образами признаков и дающий выход на блок полной информации по морфологии, распространению и кругу растений-хозяев каждого вида (описание параметров ключа дано в Приложении 5). Кроме того, графический компьютерный ключ к видам рода был разработан также в системе MS Access.

ГЛАВА 6. РОД PRATYLENCHOIDES (СЕМ. PRATYLENCHIDAE): СИСТЕМАТИКА И  ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ  Сделан обзор истории систематики рода. Дан новый диагноз рода Pratylenchoides (особое внимание уделено признакам, отграничивающим этот род от близких родов Amplimerlinius, Zygotylenchus, Radopholus) и список валидных видов с их синонимами.

Приведен перечень (классификатор) всех эффективных диагностических признаков видов, использованных ранее и вновь изученных. Дан современный стандарт описания вида, пригодный для таксономических баз данных. Даны табличные (многовходовые политомические) и текстовые ключи для всех видов рода. Pratylenchoides рассматривается в составе 5 групп видов: первая arenicola выделена по примитивному типу бурсы (аданальная), последующие группы magnicauda, crenicauda, ritteri, megalobatus по критерию расположения кардия по оси тела относительно желез глотки, обозначенные в соответствии с стадиями эволюции глотки от примитивной тиленхоидной (кардий задний) до продвинутой гоплолаймоидной (кардий передний). Приведены диагнозы групп и их видовой состав.

На основании матрицы признаков произведена генерация дендрограммы общего сходства всех видов рода Pratylenchoides по всем признакам (UPGMA, distance, mean character difference, random, признаки ранжированы ordered). Учитывая, что программа PAUP придает равные веса всем признаками, включая более важные (определяющие прогностические группы видов), отдельно для каждой прогностической группы сгенерированы частные дендрограммы общего сходства по такому же алгоритму, что и большая дендрограмма, чтобы показать степень сходства внутри ограниченной группы филогенетически близких видов.

На основании данных по находкам видов Pratylenchoides были составлена матрицы специфичности к растениям, географического распространения и приуроченности к почвенно-климатическим условиям. Из матриц сгенерированы дендрограммы сходств фаун (на уровне групп видов), на основе которых сделаны выводы о предполагаемом происхождении и эволюции рода.

Эволюция рода шла от пойменных сообществ с заболоченными почвами и преобладанием двудольных растений: травянистых сем. Lamiaceae и древесных Salicaceae и Betulaceae к плакорным сообществам с уравновешенным увлажнением и преобладанием Poaceae, Fabaceae, Rosaceae и Pinaceae.

Ведущим фактором адаптивной эволюции к почвенно-климатическим условиям был фактор увлажнения, но его значение постепенно снижалось с переходом на более продвинутые группы растений, адаптированных к сообществам с более сухим уравновешенным увлажнением.

Группа зародилась на южном побережье Лавразии в кайнозое, затем после присоединения к последней Индостана и Аравийского полуострова и возникновения барьера в виде Гималаев распространилась двумя ветвями - северной в Западную Европу и Северную Америку, и южной - в Индо-Малайю, Западную Азию и север Африки.

Остатки древних групп видов сохранились в Южной Европе и Восточной Азии. В Северной Америке род дал происхождение дочернему роду Apratylenchoides, распространившемуся на юг Америки до Антарктиды; другая прогрессивная ветвь распространилась на север Америки до Аляски.

Анализ рода Pratylenchoides подтверждает выводы более общего значения: 1) признаки строения мужского копулятивного аппарата и глотки являются важными для классификации надвидовых таксонов отряда Tylenchida, от групп видов до уровня надсемейств; 2) ведущим фактором адаптивной эволюции временных (мигрирующих) эндопаразитических нематод растений к почвенно-климатическим условиям был фактор увлажнения.

На основании табличного ключа в системе PICKEY построен компьютерный политомический ключ, управляемый образами признаков и дающий выход на блок полной информации по синонимике, морфологии, распространению и кругу растений-хозяев и библиографии для каждого вида (описание параметров ключа дано в Приложении 5).

ГЛАВА 7. РОД HIRSCHMANNIELLA (СЕМ. PRATYLENCHIDAE): СИСТЕМАТИКА И  ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ.  Виды Hirschmanniella имеют практическое и карантинное значение как вредители корней сельскохозяйственных культур временно затопляемого земледелия, виды H. oryzae и H. spinicaudata включены в список карантинных организмов А1 Европейского союза. В главе представлен краткий очерк истории систематики рода. Дан новый диагноз рода Hirschmanniella и список из 28 валидных видов с их синонимами. Приведен перечень (классификатор) всех эффективных диагностических признаков видов (23), использованных ранее и вновь изученных, список детально иллюстрирован. Дан современный стандарт описания вида, пригодный для таксономических баз данных. Даны табличный (многовходовый политомический) и текстовой ключи для всех видов рода (первый снабжен подробными ссылками на иллюстрации признаков). Выделено четыре группы видов, предположительно имеющих прогностическое значение: группа ‘spinicaudata’ без мукро, с прямым губернакулюмом; группа ‘pomponiensis’ с губернакулюмом, у которого проксимальный конец обращен кзади; группа ‘caudacrena’ с мукро и вентральной зазубриной различной сложности на гладкой зоне терминуса, и группа ‘gracilis’ с одним простым мукро и прямым губернакулюмом.

Составлена таблица данных по распространению групп видов в различных регионах.

Из нее произведена генерация дендрограммы фаун регионов (на уровне групп видов), использованная для выводов по происхождению и историческому распространению рода.

Гиршманниеллы - паразиты растений водных грунтов и затопляемых водой почв.

Ряд видов обитает только в морской воде (4 вида), значительной части свойственно обитание в водных растениях, растущих на границе морской и пресной воды - эстуариях рек, лагунах (13 видов). Некоторые виды являются опасными вредителями сельскохозяйственных культур, выращиваемых в цикле временно затопляемого земледелия: риса Oryza sativa и сахарного тростника Saccharum officinarum. Исходя из анализа данных находок (география, растения-хозяева), сделан вывод, что род сформировался в тропическом поясе в дельтах рек на границе морских водоемов после освоения этих биотопов высшими однодольными растениями.

Вероятно, род Hirschmanniella возник на побережье единого южного палеоматерика Гондвана (девон, 405-350 млн. лет) (рис. 124). После слияния в карбоне южного палеоконтинента Гондваны с современной Лавразией в единую Пангею, род разделился на западную Центральноамериканскую и восточную (современную ИндоМалайскую) ветви. Американская часть рода (группа ‘spinicaudata’) дала начало группам ‘caudacrena’ и ‘pomponiensis’. Виды Индо-Малайской ветви (виды группы ‘gracilis’) проникли в Евразию и через побережье Евро-Американской части палеоконтинента Пангея распространились Европу и Северную Америку. Из Индо-Малайского центра шло расселение видов Hirschmanniella в Австралазию (H. miticausa), вдоль побережья Индийского океана (H. oryzae), и в восточную Азию (H. imamuri). Антропогенный перенос видов в связи с тропическим пойменным и ирригационным земледелием свойственен видам гиршманниелл, общим для Индо-Малайского и Центрально-Американского регионов (H. caudacrena, H. gracilis, H. oryzae).

На основании табличного ключа в системе PICKEY построен компьютерный политомический ключ, управляемый образами признаков и дающий выход на блок полной информации по морфологии, распространению и кругу растений-хозяев каждого вида (описание параметров ключа дано в Приложении 5).

ГЛАВА 8. ОТРЯД APHELENCHIDA: КЛАССИФИКАЦИЯ, МОРФОЛОГИЯ И  ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ  На основании анализа имеющихся в литературе систем и тщательного сбора всех используемых в этих системах признаков дана современная классификация отряда Aphelenchida, составлены списки наиболее эффективных признаков, на основании которых разработаны диагнозы, табличные политомические и текстовые ключи надсемейств, семейств и родов отряда.

Проведен детальный сравнительный анализ морфологии и биологических особенностей представителей отряда Aphelenchida. На основании этого анализа построены схемы филогенетических отношений родов в каждом семействе, а также общая филогения надсемейств и отряда в Aphelenchida в целом (рис. 8). Произведен отбор признаков, имеющих филогенетическое значение.

Рис. 8. Филогенетические отношения в отряде Aphelenchida на уровне примитивного надсем.

Aphelenchoidea и семейств, входящих в надсем. Aphelenchoidoidea. Длина древа = 22; CI = 0.95; HI = 0.05; RI = 0.75.

Используя филогенетические древа, проанализированы типы жизненных циклов Aphelenchida и их становление. Предполагается, что исходно эти нематоды совмещали микофагию, фитофагию и отчасти хищничество. Усложнение жизненных циклов шло по пути специализации к насекомому-переносчику, до превращения последнего в настоящего хозяина паразитической нематоды с циклом из двух хозяев (растения и насекомого) или к облигатному энтомопаразитизму (рис. 9).

В эволюции жизненных циклов имелась тенденция к уменьшению размеров расселительной стадии: происходило смещение функции расселения на более раннюю Рис. 9. Жизненные циклы нематод отряда Aphelenchida. Модель эволюции (ориг).

А: цикл надсем. Aphelenchoidea и и большинства родов сем. Aphelenchoididae (надсем.

Aphelenchoidoidea); Б-Г: циклы надсем. Aphelenchoidoidea: Б: цикл Bursaphelenchus (сем.

Parasitaphelenchidae), Cryptaphelenchus (сем. Ektaphelenchidae), Tylaphelenchus, Ruemaphelenchus и Sheraphelenchus (сем. Aphelenchoididae); В: цикл Parasitaphelenchus (сем. Parasitaphelenchidae) и Schistonchus (сем. Aphelenchoididae); Г: цикл большинства родов сем. Ektaphelenchidae; Д: цикл сем. Acugutturidae и Entaphelenchidae. Цифрами показаны 2 пути специализации цикла: 1- через дисперсионных энтомофильных личинок; 2- через дисперсионных энтомофильных неполовозрелых самок.

личиночную стадию (первое направление специализации) и уменьшение размеров тела расселительных неполовозрелых самок и копулирующих с ними самцов (вплоть до карликовости последних с размещением самцов и неполовозрелых осемененных самок в матке половозрелой самки нематоды) (второе направление специализации).

Построена гипотетическая принципиальная схема специализации жизненных циклов отряда Aphelenchida, на основании сравнения циклов в отдельных филогенетических линиях входящих в отряд семейств (рис. 9) Развитие отношений с симбионтами отряда Aphelenchida шло из очагов грибного разложения органики в ассоциациях «нематода-гриб», с переходом нематод к временному эндопаразитизму в надземных частях растений, минуя эктопаразитизм. Исходно нематоды отряда Aphelenchida совмещали микофагию, фитофагию и отчасти хищничество.

Насекомые (детритофаги и опылители), включались в жизненный цикл как переносчики, последние постепенно превращались в настоящих хозяев паразитических нематод с циклом из двух хозяев (растения и насекомого), с последующим переходом афеленхид к облигатному энтомопаразитизму с вторичным гомоксенным циклом.

Специализация жизненных циклов отряда Aphelenchida к насекомому-переносчику, в соответствии с предложенной в работе моделью, осуществлялась в двух направлениях.

В первом направлении устойчивые к неблагоприятным воздействиям окружающей среды специализированные резистентные личинки, свойственные уже примитивным представителям отряда, становились сначала дисперсионными, а затем паразитическими личинками насекомых. Во втором направлении дисперсионную функцию брали на себя оплодотворенные, но неполовозрелые (не яйцепродуцируюшие) самки. Оба этих направления специализации цикла возникали независимо в разных филогенетических линиях Aphelenchida. В каждом из направлений в различных семействах формировались как высокоспециализированные эктопаразиты, так и эндопаразиты насекомых.

Предложена концепция географического происхождения и расселения отряда Aphelenchida (рис. 10). Происхождение надсемейства Aphelenchoidoidea и в целом отряда Aphelenchida наиболее вероятно связано с восточными районами бывшей Гондваны (Индии, Индо-Малайи, Австралии, Антарктики), предположительно в девоне. При соединении Гондваны и Лавразии афеленхиды распространились по лавразийской части Пангеи в карбоне. Эндемизм продвинутых эктопаразитических Acugutteridae указывает на вторичный очаг видообразования в Карибском регионе. Успеху продвижения Aphelenchida в холодные области Голарктики способствовало приобретение этими нематодами способности к ангидробиозу. Другим важным фактором была специализация дисперсионной фазы жизненного цикла нематод к расселению насекомыми.

Рис. 10. Историческая биогеография отряда Aphelenchida (реконструкция по фаунистическим данным).

А: девон (405-350 млн. лет); Б: карбон (350-285 млн. лет). Круг показывает предполагаемую область происхождения отряда Aphelenchida на участке Гондваны, находящемся на стыке Индостана, Австралии и Антарктики. Стрелки на фигуре Б указывают пути исторической миграции групп видов рода и перемещения Индостана. Эллипс указывает вторичный очаг видообразования в Карибском регионе. Глобальные палеогеографические схемы материков по: Ушаков, Ясаманов (1984).

Рис. 11. Участок генома рибосомальной ДНК. Исследованная область в рамке.

Рис. 12. Консенсусное древо ML для 50% majority-rule (100 повторностей). Филограмма. Лучшее древо, по критерию теста Кишино-Хасегава (– Ln likelihood = 11749. 97525). Указаны значения бутстрапов (1повторностей, сгенерированы с использованием GTR параметров, вычисленных для лучшего древа).

Исследование филогении нематод отряда Aphelenchida на основании структуры ITS области ядерной рибосомальной ДНК (рис. 11, 12) показало хорошее соответствие с традиционной классификацией по морфологическим признакам. Древо максимального подобия ML является наилучшим по результатам специальных тестов молекулярных статистических моделей (теста Кишино-Хасегава для критерия оптимальности MP и теста Темплтона для критерия оптимальности MP), по сравнению с древами максимальной парсимонии и ближнего соседа. Наиболее примитивным видом среди исследованных представителей отряда Aphelenchida был Aphelenchus avenae. Виды рода Laimaphelenchus образуют продвинутую монофилетическую группу, происходящую от видов рода Aphelenchoides (рис.12). Результаты молекулярно-генетического анализа изложены в Приложении 6.

ГЛАВА 9. ВИДОВАЯ ДИАГНОСТИКА, КЛАССИФИКАЦИЯ, ОСОБЕННОСТИ  СПЕЦИФИЧНОСТИ, ГЕОГРАФИЧЕСКОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ЭВОЛЮЦИИ  ВИДОВ РОДА APHELENCHOIDES (СЕМ. APHELENCHOIDIDAE)  В главе дан современный диагноз рода и список валидных видов с их синонимами.

Приведен перечень (классификатор) всех эффективных диагностических признаков видов, использованных ранее. Разработан стандарт описания видов, пригодный для таксономических баз данных. Даны табличные и текстовые ключи видов рода для всех видов рода (включая партеногенетические) и отдельно для видов, имеющих самцов.

Произведено разделение рода на диагностические группы видов для удобства идентификации (по форме мукро). Затем произведено повторное группирование видов, имеющих самцов, по форме спикул самцов и терминального мукро ( группы, их 13):

‘blastophorus’, ‘stammeri’, ‘kuehnii’, ‘montanus’, ‘africanus’, ‘composticola’, ‘siddiqii’, ‘capsuloplanus’, ‘tsalolikhini’, ‘menthae’, ‘obtusus’, ’fragariae’, ‘ritzemabosi’.

А Б Рис. 13. А: Дендрограмма сходств фаун растений-хозяев (на уровне групп видов паразитических нематод) (длина древа= 14; CI= 0.93; RI= 0.88); Б: дендрограмма сходств фаун регионов (на уровне групп видов паразитических нематод) (длина древа = 22; CI= 0.59; RI= 0.64).

Показано, что группы видов (по самцам и самкам) верифицируемы по группам хозяев и следовательно, некоторые из таких групп могут иметь прогностическое (филогенетическое) значение и отражать единство происхождения и внутренних свойств видов. На базе матриц признаков видов и данных по распространению и хозяевам построены дендрограммы сходства всех видов по всем диагностическим признакам;

только для видов с самцами (по форме спикул и мукро); а также древа сходства фаун крупных таксонов хозяев и регионов мира (на уровне групп видов) (рис. 13).

В результате сравнения фаун высказана гипотеза происхождения рода на месте палеоматерика Гондвана с дальнейшим расселением в Пангее на территории современных Азии и Северной Америки.

Формирование высоко специализированных групп видов (‘fragariae’ и ‘ritzemabosi’) и интенсивное видообразование этих групп предположительно связано с Индо-Малайским регионом и вероятно произошло после присоединения Индостана к Евразии (кайнозой:

эоцен-олигоцен, 40 млн. лет). Хозяева: род Aphelenchoides сформировался в напочвенном слое влажных биотопов, сочетающих грибы и низшие растения: водоросли, лишайники, мхи и папоротники. Важнейшим пищевым источником были грибы базидиомицеты, до сих пор являющиеся факультативным или облигатным источником питания всех видов рода. Затем ряд видов специализировался на микроочагах органических компостов (группа ‘composticola’), другие стали универсалами, включив в круг хозяев наряду с низшими растениями также однодольные и двудольные (группа ‘fragariae’), тогда как группа ‘ritzemabosi’ перешла к облигатному паразитизму на высших растениях - однодольных и двудольных. Фауна хвойных сформировалась из примитивных афеленхойдесов, вероятно, обитателей наствольных мхов (фауны мхов и хвойных показывают близость на уровне групп видов нематод); часть видов, паразитирующих во внутренних тканях хвойных, приобрела переносчиков (жуков сем. Cerambycidae и Scolytidae).

На основании табличного ключа в системе PICKEY построен компьютерный политомический ключ, управляемый образами признаков и дающий выход на блок полной информации по морфологии, распространению и кругу растений-хозяев каждого вида (описание параметров ключа дано в Приложении).

ГЛАВА 10. РОД LAIMAPHELENCHUS (СЕМ. APHELENCHOIDIDAE):  СИСТЕМАТИКА, ОСОБЕННОСТИ СПЕЦИФИЧНОСТИ К РАСТЕНИЯМ,  ГЕОГРАФИЧЕСКОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ЭВОЛЮЦИИ  В главе дан современный диагноз рода и список валидных видов (21) с их синонимами. Восстановлено название L. moro Fuchs, 1937 для типового вида, как валидное. Принята синонимия L. penardi (Steiner, 1914) по Hirling, 1986, а L. penardi apud Baujard, 1985 признан идентичным типовому виду L. moro Fuchs, 1937. Приведен перечень (классификатор) всех эффективных диагностических признаков видов (26), использованных ранее. Разработан стандарт описания видов, пригодный для таксономических баз данных. Даны табличные и текстовые ключи видов рода для всех видов. Произведено разделение рода на три прогностические группы видов по наличию сложной ножки с 4 бахромчатыми отростками кончика хвоста и вульварного щитка:

‘pannocaudus’, ‘pini’, ‘moro’.

На базе матриц признаков видов и данных по распространению и хозяевам построены дендрограммы сходства всех видов по всем диагностическим признакам;

отдельно построены дендрограммы сходства для видов каждой из 3 прогностических групп видов; построены также древа сходства фаун крупных таксонов хозяев и регионов мира (на уровне прогностических групп видов) (рис. 14).

В результате сравнения фаун высказана гипотеза происхождения рода в Гондване с последующей видовой дивергенцией и расселением лаймафеленхов в Еврамериканской части Пангеи и на востоке Азии. Африка заселяется лаймафеленхами, вероятно, в результате деятельности человека в нынешнее время. Хозяева: Aphelenchoides-подобные предки рода возникли в одноярусном фитоценозе, состоящем из высших травянистых однодольных и двудольных растений. От этих хозяев лаймафеленхи заселили хвойные древесные растения и их эпифитов - мхи и водоросли.

Рис. 14. А: дендрограмма сходства всех видов рода Laimaphelenchus по всем признакам (UPGMA); Б:

дендрограмма распространения Laimaphelenchus по макротаксонам растений-хозяев (на уровне групп видов) (максимальная экономия); В: дендрограмма распространения Laimaphelenchus по крупнейшим регионам мира (на уровне групп видов) (максимальная экономия).

Виды наиболее продвинутой группы ‘moro’ освоили комплекс: двудольные деревья с наствольными лишайниками. Большинство находок видов Laimaphelenchus сделано в Европе и Северной Америке, что говорит о том, что интенсивное расселение рода происходило в хвойных лесах Еврамериканской части Пангеи (рис. 14).

ГЛАВА 11. РОД BURSAPHELENCHUS (СЕМ. PARASITAPHELENCHIDAE):  СИСТЕМАТИКА И ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ  В главе сделан обзор истории систематики и патогенности рода Bursaphelenchus, включающем два вида мирового карантинного значения: стволовую сосновую нематоду B. xylophilus (группа видов xylophilus) и кокосовую нематоду B. cocophilus (группа видов hunti), вызывающие увядание (вилты) коммерческих хвойных деревьев и кокосовых пальм, соответственно. Переносчиками бурсафеленхов служат насекомые, в основном жуки. Эти нематоды попадают под определение инвазивных видов, в связи с чем против их распространения с упаковкой и растительными продуктами предусмотрены меры директивы 77/93 Евросоюза и Конвенции по биологическому разнообразию. Ввиду мелких отличий между видами карантинного значения и близкими видами, идентификация проводится сочетанием молекулярных и морфологических методов. На основании изучения доступных коллекций и всей имеющейся таксономической литературы представлен новый диагноз рода и список из 78 валидных видов с их синонимами и подробной библиографией, а также уточнены отличия от близких родов. В результате критического анализа типового вида в нем выделены два подвида: B. piniperdae piniperdae и B. piniperdae rhuempiniperdae. Составлен подробный каталог 32 полиморфных диагностических признаков, использовавшихся лучшими систематиками рода, причем введена единая терминология признаков и их состояний, поскольку разные авторы часто использовали один термин для разных состояний признаков, и разные термины для одного состояния. Чтобы избежать двусмысленности, все признаки и их состояния подробно иллюстрированы оригинальными рисунками. Наиболее удобными и надежными признаками для изучения таксономии видов рода Bursaphelenchus, а также филогенетических отношений внутри видов рода являются признаки строения спикул самцов. Этот вывод верифицирован независимыми данными по таксономической принадлежности насекомых-переносчиков. Форма спикул была использована для разделения рода на шесть групп видов: ‘piniperdae’, ‘aberrans’, ‘borealis’, ‘eidmanni’, ‘hunti’, ‘xylophilus’. Разработан политомический табличный ключ для определения видов рода (матрица), в котором признаки расположены в порядке убывания их диагностической ценности. Разработан подробный стандарт таксономического описания видов, оптимальный для описания новых видов и включения данных по уже описанным видам в современные таксономические базы данных. Для каждой группы видов даны текстовые ключи идентификации видов с подробными ссылками на иллюстрации использованных в ключах признаков. Разработан компьютерный графический многовходовый ключ для видов рода. В отдельном разделе сделан анализ всех известных находок видов рода в виде двух таблиц, в одной из них суммированы данные по странам (по стандарту Fauna Europaea), а во второй даны виды в алфавитном порядке с названиями естественных переносчиков (и их семейств) и ассоциированных растений (и их семейств), а также регионов находок. В списки включены только естественные растения и переносчики, экспериментальные исключены. Затем на базе матрицы видов и их признаков в программе PAUP были сгенерированы две дендрограммы фенетического сходства (UPGMA, standard distance, mean character difference): первая основана на всех признаках, вторая только на 12 признаках спикул самцов (рис. 15). Вид Aphelenchoides ritzemabosi использован как внешняя группа для укоренения древ сходства.

Показано, что дендрограмма по спикулам самцов хорошо верифицируема по независимым данным таксономической принадлежности (до семейств) насекомыхпереносчиков, поэтому кластеры этого древа наилучшим образом отражают филогенетические отношения видов (рис. 15). Сделан вывод, что в процессах видообразования внутри рода Bursaphelenchus насекомое-переносчик (наиболее новое звено жизненного цикла) имел большее значение, чем растение-хозяин (наиболее древний компонент ассоциации). Две из 6 групп видов Bursaphelenchus: ‘xylophilus’ (10 видов, Рис. 15. Дендрограмма общего фенетического сходства (UPGMA, standard distance: mean character difference) видов рода Bursaphelenchus, основанная только на признаках спикул. В скобках: семейства переносчиков:

Bup — Buprestidae; Cer — Cerambycidae; Cur — Curculionidae; Sco = Scolytidae; Hym = Halictidae; Lep — Sesiidae; семейства растений: All — Alliaceae; Aral — Araliaceae; Are — Areaceae; Bet — Betulaceae; Cup — Cupressaceae; Fag — Fagaceae; Jug = Juglandaceae; Mor = Moraceae; Ole = Oleaceae; Pin = Pinaceae, Ros = Rosaceae; Rub = Rubiaceae; Sal = Salicaceae; Sol — Solanaceae; Ulm — Ulmaceae. Кластеры пронумерованы:

1: 'xylophilus' кластер; 2: ‘hunti' кластер; 3: 'cocophilus' кластер; 4: 'borealis' кластер. Aphelenchoides ritzemabosi включен как внешняя группа древа.

приурочены к переносчикам сем. Cerambycidae) и ‘hunti’ (7 видов, приурочены к переносчикам отр. Hymenoptera), могут с уверенностью рассматриваться как естественные (филогенетически обоснованные). Исходным для нематод рода Bursaphelenchus был трофико-ассоциативный комплекс сем. Scolytidae - сем. Pinaceae (жуки-короеды - сосновые деревья), свойственный большинству видов рода, в том числе примитивных.

Для изучения географического распространения применен модифицированный анализ Брукса (sBPA, см. раздел «Материал и методы») и построена дендрограмма сходств фаун рода Bursaphelenchus (на уровне групп видов) для крупных регионов мира.

Формирование рода происходило в центре палеоконтинента Пангея на стыке континентальных плит (карбон, 350-285 млн. лет). Предположительно группа hunti имеет американское происхождение. Группа xylophilus возникла на севере Лавразийского щита Пангеи (карбон) на месте современной восточной Азии. Часть видов вселилась в Америку через Еврамериканскую часть Пангеи. Высокопатогенный вид B. xylophilus сформировался как вид в Северной Америке в ассоциациях местных хвойных растений и жуков усачей сем. Cerambycidae. Проникновение его на Азиатский континент произошло путем антропогенного переноса (из США в Китай и Японию) и может рассматриваться как возврат к исходному ареалу группы видов xylophilus.

 ГЛАВА 12. ЭВОЛЮЦИЯ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ ФИТОНЕМАТОД ОТРЯДОВ  TYLENCHIDA И APHELENCHIDA С РАСТЕНИЯМИ, ГРИБАМИ И НАСЕКОМЫМИ  В главе обобщается материал предыдущих глав и дается анализ общих особенностей эволюции нематод отрядов Tylenchida и Aphelenchida и ведущих факторов направленной эволюции и факторов дивергентной эволюции видов в крупных родах.

Жизненные циклы большинства Tylenchida и Aphelenchida принципиально отличаются – у тиленхид цикл гомоксенный и включает в большинстве случаев одного хозяина – растение, а у афеленхид в поликсенном цикле участвуют два хозяина – гриб и растение, а в наиболее продвинутых циклах имеется насекомое-переносчик. Сходный поликсенный цикл имеется и у Tylenchida в подотрядах стеблевых нематод Anguinina n.

subord. и энтомофильных Hexatylina, однако эти циклы хорошо изучены и проанализированы другими авторами (Krall, 1969; Кралль, 1975, 1991, 2001; Siddiqi, 1980, 1983,1986,2000; Соловьева, Кралль, 1983, Слободянюк, 1984; Кралль, Соловьева, 1991;

Спиридонов, 2002; Subbotin et al., 2003,2004,2006) и здесь не рассматриваются.

Гомоксенные циклы: отряд Tylenchida. Анализ типов трофики в филогении отряда позволяет построить ряд: эктотрофика (альгофагия и питание корневыми волосками) – временная эндотрофика (питание внутренними тканями растения с периодической сменой участка питания) – стационарная эндотрофика (питание на одном участке с индукцией паразитом в месте питания гигантских многоядерных модифицированных клеток хозяина (посредников). Уже у временных и стационарных эндотрофов появляются адаптации:

усиление стилета и увеличение желез глотки с формированием лопасти, поскольку увеличенные железы не могут размещаться на одном уровне (как в примитивном тиленхоидном пищеводе) в узком теле нематоды. Взаиморасположение желез и глоточнокишечного клапана может быть различным, что отражает параллелизм формирования лопасти в разных филогенетических линиях. У стационарных эндотрофов появляются дополнительные адаптации – разбухание заполняющегося синхронными яйцами тела неподвижной питающейся самки, появление расселительных (инвазионных) стадий, изменение типа копуляции: смещение копулятивных органов кзади у самца и самки. Эти адаптации появляются параллельно в нескольких филогенетических линиях: например, в линии Hoplolaimidae – Heteroderidae формируются стационарные эндотрофы-эктотопы (тело самки расположено снаружи от корня), а в линии Tylenchorhynchinae- PratylenchidaeMeloidogynidae формируются стационарные эндотрофы-эндотопы (тело самки внутри корня за счет индукции галлообразования в корне хозяина) (рис. 3). Появление в разных филогенетических линиях высокоспециализированных экто- и эндопаразитов с сходной стационарной трофикой говорит о неравномерности эволюции трофической и топической связей фитогельминта и растения-хозяина: в самом деле, стационарная эктопаразитическая нематода сем. Heteroderidae более специализирована (по трофике), чем эндопаразитическая (эндотопическая) нематода сем. Prtaylenchidae с временной эндопаразитической трофикой. Это доказывает, что базовые свойства паразита – использование своего хозяина как источник питания (трофическая связь) и как среду обитания (топическая связь) эволюционировали неравномерно. На этом основании разработана новая классификация типов паразитизма корневых фитогельминтов, исходя из двойственности трофики и топики. Например, гетеродериды - стационарные эндотрофы-эктотопы, пратиленхиды в основном временные эндоторофы-эндотопы.

Анализ паразитизма в филогенетических линиях Tylenchida дал возможность предложить модель эволюции типов паразитизма у фитонематод (затем дополненную данными по Aphelenchida, рис. 16). Специализация определенной фазы цикла развития к расселению также ведет к параллелизмам – размеры и пропорции тела расселительных стадий (личинок второго возраста у Heterdoderidae, Meloidogynidae и половозрелых особей у Pratylenchidae) очень сходны. У пратиленхид наблюдается укорочение размеров тела, что в морфогенезе во многих родах ведет к сдерживанию развития задней ветви женского полового зачатка; последнее ведет к редукции задней ветви половой системы и сдерживанию роста поствульварной части тела; при этом вульва сильно смещается кзади.

Редукция задней ветви женской половой системы происходит параллельно в разных трибах сем. Pratylenchidae: внутри триб имеются роды с парной и непарной половой трубкой самок. Возрастание роли растения-хозяина как фактора эволюции фитонематод проявляется не только в морфо-функциональных адаптациях и адаптациях жизненного цикла. Возрастает роль растения-хозяина в дивергенции видов в пределах крупных родов и семейств нематод. Так, у низко специализированных Pratylenchidae факторами видообразования послужили: в роде Pratylenchus почвенно-климатические условия, у Radopholus – разрыв ареалов, у паразитов водных растений Hirschmanniella – тип водоемов и разрыв ареалов, у Pratylenchoides - почвенно-климатические условия, разрыв ареалов, семейства растений-хозяев; дивергенция подсемейств сем. Pratylenchidae была обусловлена специализацией к разным почвенно-климатическим условиям. У высокоспециализированных стационарных паразитических нематод сем. Heteroderidae, Meloidogynidae и Anguinidae происходила дивергенция по типу сопряженной эволюции с таксонами растений-хозяев (Krall, Krall, 1978; Stone, 1978; Karssen, 2000, Subbotin et al., 2004,2006).

Рис. 16. Схема происхождения и эволюция паразитизма у нематод отрядов Tylenchida и Aphelenchida.

Поликсенные циклы: отряд Aphelenchida. У большинства Aphelenchida цикл включает двух хозяев – гриб-базидиомицет и растение, а у наиболее продвинутых родов – также и насекомое-переносчик. Гриб - наиболее древний ассоциированный с нематодами организм цикла, экологическая роль большинства нематод грибов – участие в детритной пищевой цепи (Одум, 1986). Циклы афеленхид в примитивных родах Paraphelenchus и Aphelenchus (сем. Aphelenchidae) могут быть гомоксенными и включать только одного хозяина – гриб, на мицелии которого нематоды питаются как эктопаразиты; вместе с грибами нематоды участвуют в разрушении растительной органики. В более продвинутом надсем. Aphelenchoidea нематоды переходят к паразитизму на растениях. В растение нематоды проникают в составе нематодно-грибных фитопатогенных комплексов, а у специализированных фитопаразитов (многие виды рода Aphelenchoides) нематоды поднимаются наверх по стеблю снаружи в водной пленке и проникают внутрь растения через устьица поверхности листьев и почек, откуда происходит их название – листовые и почковые нематоды. Растение – исторически более поздний хозяин, чем гриб, его включение в цикл означает преобразование экологической роли нематод от участника детритной цепи к звену пастбищной цепи. Более продвинутые Aphelenchida (сем.

Parasitaphelenchidae) включают в цикл насекомое-переносчика, новейшее звено трехчленного цикла. По отношению к грибам афеленхиды эктопаразиты (микофаги), по отношению к растению все афеленхиды - временные эдопаразиты (эндотрофы и эндотопы, как и пратиленхиды). Для прокалывания мицелия нет нужды в сильном стилете, внутрь растения афеленхиды проникают через устьица, не разрушая покровы хозяина; поэтому стилет афеленхид слабый, тонкий, с едва намеченными головками, что отличает их от тиленхид, имеющих мощный стилет с хорошо развитыми базальными головками. Однако у Aphelenchida также наблюдаются морфо-функциональные последствия специализации к эндопаразитизму в растениях: к эндотрофике – в ряду Paraphelenchus-Aphelenchus-Aphelenchoidoidea происходит формирование лопасти увеличенных желез глотки, и к эндотопике - задняя ветвь женской половой системы редуцирована (за счет сдерживания ее развития в морфогенезе), вульва сильно смещена кзади. Специализация к переносчику влечет появление специализированных трансмиссионных стадий. У изученного мной B. mucronatus это специализированная личинка J4d, по размерам тела и структуре полового зачатка и зачатка наружных половых органов соответствующая обычной личинке 4 возраста пропагативного поколения, но отличающаяся редукцией стилета, бульбуса и желез глотки, а также развитием особых губных желез. Эти личинки формируются только в присутствии куколки переносчика, после линьки последней в имаго жука трансмиссионные личинки локализуются под надкрыльями или в трахеях. У Aphelenchida в целом выявлены два независимых направления специализации жизненных циклов, начинающегося от форезии переносчиком: в первом направлении латентные дисперсионные личинки (дауерларвы) превращались паразитических личинок насекомых, во втором — дисперсионную функцию брали на себя оплодотворенные, но неполовозрелые (не яйцепродуцирующие) самки. В каждом из этих направлений формировались как высокоспециализированные эктопаразиты, так и эндопаразиты насекомых. Это сравнительное рассмотрение циклов развития позволяет дополнить общую картину становления и эволюции фитопаразитизма, показав его связь со смежными явлениями – микофагией и форезией (рис. 16).

Возрастание роли переносчика проявляется и при анализе дивергентной эволюции видов внутри крупных родов Aphelenchida: в родах Aphelenchoides и Laimaphelenchus впервые доказана дивергенция по таксонам растений-хозяев и регионам, в роде Bursaphelenchus - по таксонам насекомых-переносчиков.

Итак, для эволюции фитонематод характерны: 1) возрастание специализации к паразитическому образу жизни (переход от эктопаразитизма к эндопаразитизму на растениях и насекомых, от временного паразитизма к стационарному, и т.д.), произошедшее независимо в различных филетических линиях; 2) неравномерность эволюции топической и трофической связей с растением-хозяином у корневых нематод;

3). происхождение обитателей надземных частей растений от нематод-микофагов, отсутствие среди них эктопаразитов растений и активное включение в их жизненный цикл наиболее позднего компонента - насекомых-переносчиков; 4) возрастание роли растенияхозяина и переносчика как факторов направленной эволюции, так и факторов дивергенции видов и родов фитонематод.

ВЫВОДЫ  1. Разработанные ревизии, определители и фаунистические сводки родов временных эндопаразитических нематод растений, а также компьютерные графические политомические ключи и молекулярно-генетические тесты (метод RFLP и изучение последовательности нуклеотидов ITS области рибосомальной ДНК) - эффективные средства диагностики видов фитопатогенных нематод, а также изучения их эволюции.

2. Амфид, фазмид, дейрид, боковое поле, околоротовой комплекс сенсилл, образуют единый «латеральный комплекс», сравнительный анализ преобразований в котором оказался эффективен для изучения филогении отрядов Tylenchida и Aphelenchida и привел к разработке новой классификации и модели эволюции отряда Tylenchida.

3. Формирование лопасти желез глотки у эндопаразитов связано с увеличением размера желез, которые не могут разместиться на одном уровне в узком теле нематоды;

разные комбинации взаиморасположения тел желез и глоточно-кишечного соединения указывают на несколько направлений преобразования глотки в сем. Pratylenchidae.

4. В разных трибах пратиленхид происходит параллельная редукция задней ветви половой системы самок и смещение вульвы назад, что обусловлено укорочением тела в связи со специализацией к внедрению в хозяина; в морфогенезе это выражается в сдерживании развития задней ветви полового зачатка и поствульварной части тела.

Важной эволюционной тенденцией пратиленхид является переход от амфимиксиса к партеногенезу, что приводит в редукции сперматеки у самок многих видов.

5. В примитивном роде Pratylenchoides разные виды находятся на разных стадиях формирования лопасти желез глотки и пелодерной бурсы самцов. Род сформировался предположительно на южном побережье Лавразии. Из пойменных сообществ с заболоченными почвами и преобладанием двудольных растений (травянистых сем.

Lamiaceae и древесных Salicaceae и Betulaceae) пратиленхойдесы проникли в сообщества с уравновешенным увлажнением и преобладанием травянистых Poaceae и Fabaceae с древесными Rosaceae и Pinaceae.

6. Происхождение нематод рода Hirschmanniella (перешедшего к паразитизму в высших водных растениях) приурочено к побережью единого южного палеоматерика Гондвана, где эти нематоды предположительно обитали в растениях эстуариев.

Дальнейшее расселение видов рода шло двумя ветвями: западной (Центральноамериканской) и восточной (современной Индо-Малайской); часть видов перешла к паразитированию в морских растениях, другая часть - в пресноводных.

7. Примитивные роды нематод отряда Aphelenchida в очагах разложения мертвой органики совмещают микохилофагию и хищничество. Более продвинутые роды перешли от микохилофагии к временному эндопаразитизму в надземных частях растений, минуя эктопаразитизм, сформировав диксенный жизненный цикл (хозяева: гриб и растение).

Насекомые (детритофаги и опылители), включались как переносчики в уже триксенный жизненный цикл. Cпециализация нематод к переносчику шла от форезии до превращения насекомого в настоящего хозяина паразитической нематоды, завершаясь облигатным энтомопаразитизмом с вторично гомоксенным жизненным циклом.

8. Специализация жизненных циклов нематод отряда Aphelenchida осуществлялась в двух направлениях: 1) устойчивые к неблагоприятным воздействиям окружающей среды специализированные резистентные личинки превращались в дисперсионных личинок, а затем в паразитических личинок; 2) дисперсионную функцию брали на себя оплодотворенные, но неполовозрелые (не яйцепродуцирующие) самки. Оба направления специализации цикла возникали независимо в разных филогенетических линиях.

9. Род Laimapelenchus сформировался в стыке Лавразии и Гондваны с последующей дивергенцией в Еврамериканской части Пангеи. Из последней лаймафеленхи распространились на восток Азии, а также в Южную Америку.

Aphelenchoides-подобные предки рода Laimaphelenchus возникли в одноярусном фитоценозе высших травянистых растений. Далее род распространился в двухъярусных сообществах, состоявших из Coniferopsida и травянистых Monocotyledones.

10. Род Aphelenchoides сформировался на палеоматерике Гондвана и в дальнейшем расселился в Пангее на территории современных Азии и Северной Америки..

Формирование продвинутых групп фитопатогенных видов (‘fragariae’ и ‘ritzemabosi’) и их интенсивное видообразование предположительно связано с Индо-Малайским регионом и произошло после присоединения Индостана к Евразии (кайнозой: эоцен-олигоцен, млн. лет). Род сформировался в напочвенном слое влажных биотопов, сочетающих грибы и низшие растения. Ряд видов специализировались как микофаги в органических компостах (группа видов ‘composticola’), другие включили в круг хозяев высшие растения (группа ‘fragariae’), группа ‘ritzemabosi’ перешла к облигатному паразитизму на высших растениях. Фауна нематод хвойных сформировалась из обитателей наствольных мхов и лишайников; отдельные виды, паразитирующие во внутренних тканях хвойных, приобрели переносчиков - жуков сем. Cerambycidae и Scolytidae.

11. В процессах видообразования внутри рода Bursaphelenchus насекомыепереносчики (наиболее новая составляющая жизненного цикла) имели большее значение, чем растения-хозяева (более древний компонент ассоциации). Две из 6 групп видов:

‘xylophilus’ (приурочены к переносчикам сем. Cerambycidae) и ‘hunti’ (приурочены к переносчикам отр. Hymenoptera), могут с уверенностью рассматриваться как естественные (филогенетически обоснованные). Группа ‘xylophilus’ возникла на севере Лавразийского щита Пангеи (карбон), на месте современной восточной Азии. Часть видов вселилась в Америку через Еврамериканскую часть Пангеи. Высокопатогенный вид B. xylophilus сформировался как вид в Северной Америке в ассоциациях местных хвойных растений и жуков усачей сем. Cerambycidae. Проникновение его на Азиатский континент произошло путем антропогенного переноса (из США в Китай и Японию) и может рассматриваться как возврат в исходный ареал группы видов ‘xylophilus’. Группа видов ‘hunti’ рода Bursaphelenchus имеет американское происхождение.

12. Семейства Pratylenchidae (отряд Tylenchida), и Aphelenchididae и Parasitaphelenchidae (отряд Aphelenchida) произошли в Гондване, и позднее распространились всесветно, заняв территории лавразийской части Пангеи. Сем.

Pratylenchidae, вероятно, более древняя группа, поскольку его роды сформировались уже в Гондване, что подтверждается эндемизмом Radopholus в Австралазии и Zygradus в Африке. Лишь одна монофилетическая ветвь рода Radopholus (включающая карантинный вид R. similis) вышла за пределы Австралазии в Индо-Малайю. Отряд Aphelenchida, предположительно, возник позднее, поскольку Aphelenchididae, Parasitaphelenchidae и другие семейства отряда распространены преимущественно в Палеарктике и у них отсутствует эндемизм в гондванской части суши. Эндемизм Aphelenchida и Pratylenchidae (Tylenchida) в Карибском регионе, возможно, обусловлен происходившими здесь долговременными соединениями и разъединениями участков суши.

13. Главные особенности эволюции фитонематод: 1) независимое возрастание специализации к хозяевам в различных филетических линиях: переход от эктопаразитизма к эндопаразитизму на растениях и насекомых, от временного паразитизма к стационарному; 2) неравномерность эволюции топической и трофической связей с растением-хозяином у корневых нематод; 3) происхождение нематод надземных органов растений от микофагов, освоение ими внутренних тканей хозяина, минуя эктопаразитизм, включение в их жизненный цикл насекомых-переносчиков; 4) возрастание значения растения-хозяина и насекомого-переносчика как для формирования крупных направлений эволюции, так и для дивергенции видов и родов фитонематод. Ведущими факторами видообразования у примитивных нематод сем. Pratylenchidae являлись почвенноклиматические условия, у высоко специализированных фитонематод отр. Tylenchida - растения-хозяева; у высших нематод отряда Aphelenchida: насекомые-переносчики.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО 70 РАБОТ:  Монография (1):

Рысс А. Ю. 1988. Корневые паразитические нематоды семейства Pratylenchidae (Tylenchida) мировой фауны. Ленинград: Издательство "Наука", Ленинградское отделение, 1-368 c.

Публикации в периодических изданиях списка ВАК (34):

Рысс А. Ю. 1980. Pratylenchoides ivanovae sp. n. (Nematoda: Pratylenchidae) и ключ для определения видов рода Pratylenchoides. Паразитология. 14: 516-520.

Рысс A. Ю. 1981. Морфогенез женской половой системы в надсемействе Tylenchoidea (Nematoda).

Паразитология. 15: 533-542.

Рысс А. Ю. 1983. Анизометрический рост 7 видов семейства Pratylenchidae (Nematoda:

Tylenchida). Труды Зоологического института Академии Наук СССР. 121: 114-1Рысс А. Ю. 1984. Идентификация шести видов нематод рода Pratylenchus (Tylenchida) по личиночным стадиям. Труды Зоологического института Академии Наук СССР. 126: 57-66.

Рысс А. Ю. 1986. Влияние некоторых свойств почвы на систему паразит-хозяин, состоящую из фитонематоды и растения "Pratylenchus flakkensis - Poa pratensis". Труды Зоологического института АН СССР. 155: 25-40.

Рысс А. Ю. 1987. Эффективный метод выделения нематод из проб почвы и корней растений.

Труды Зоологического института АН СССР. 161: 107-109.

Рысс А. Ю. 1988. Обзор рода Prismatolaimus (Araeolaimida). Труды Зоологического института АН СССР. 180: 82-95.

Рысс А. Ю. 1989. Monobutlerius kaplini sp. n. (Nematoda: Rhabditida: Diplogasteridae) из Туркмении и ключ к роду Monobutlerius. Труды Зоологического института АН СССР. 194: 102-105.

Рысс А. Ю., Фам Тхань Бинь. 1989. Фитонематоды рода Pratylenchus из Вьетнама. Труды Зоологического института АН СССР. 194: 60-64.

Ryss A. 1993. Phylogeny of the order Tylenchida (Nematoda). Russian Journal of Nematology. 1 (2): 7496.

Ryss A. 1994. Aphelenchoides tsalolikhini sp. n. (Nematoda) from Ethiopia. Russian Journal of Nematology. 2 (2): 129-132.

Ryss A. 1994. Significance of "the lateral complex" for the taxonomy and phylogeny of the order Tylenchida. Russian Journal of Nematology. 2 (2): 135-136.

Ryss A. Y., Sturhan, D. 1994. Studies on Pratylenchoides ivanovae Ryss, 1980 and P. magnicauda (Thorne, 1935). Russian Journal of Nematology. 2 (2): 121-128.

Subbotin S. A., Sturhan, D., Ryss, A. 1994. Occurence of nematode-parasitic bacteria of the genus Pasteuria in the former USSR. Russian Journal of Nematology. 2 (1): 61-64.

Ryss A. Y., Bostrm, S. 1995. Geocenamus semicircularis (Tylenchida: Belonolaimidae) from East Falkland Island in the Subantarctic and its taxonomic status. Russian Journal of Nematology. 3 (2):

111-116.

Ryss A. 1998. Computerized identification of species of the genus Radopholus (Tylenchida:

Pratylenchidae). Russian Journal of Nematology. 5 (2): 137-142.

Waeyenverge L. R., A., Moens, M., Vrain, T. 2000. Taxonomic Identification of the genus Pratylenchus species by the Restriction Fragment Polymorphism of the ribosomal DNA. Nematology. 1: 71-86.

Рысс А. Ю. 1998. Пратиленхи. Защита и карантин растений. (1): С.42.

Ryss A., Waeyenberge, L., Moens, M. 1998. Taxonomy and phylogeny of the group of plant nematode families (Nematoda: Tylenchida) according to molecular data. Труды Зоологического института РАН. 276: 161-167.

Лобанов А. Л., Дианов, М.Б., Рысс, А.Ю. 1999. Современные типы биологических электронных публикаций: CD-ROM и Интернет. Труды Зоологического института РАН. 278: 39-44.

Лобанов А. Л., Рысс, А.Ю. 1999. Компьютерные идентификационные системы в зоологии и ботанике: современное состояние и перспективы. Труды Зоологического института РАН. 278:

17-29.

Пугачев О.Н., Цалолихин С. Я., Рысс А. 1999. Зоологический институт РАН, Российская академия наук и исследования нематод в России. Труды Зоологического института РАН. 280: 7-8.

Смирнов И. С., Рысс, А.Ю. 1999. Биологические коллекции и базы данных. Труды Зоологического института РАН. 278: 30-38.

Ryss A., Sturhan, D. 2001. Three new species of the genus Pratylenchoides from Germany (Tylenchida :

Pratylenchidae). Zoosystematica Rossica. 10 (1): 15-31.

Ryss A. 2002. Phylogeny and evolution of the genus Pratylenchus according to morphological data (Nematoda: Tylenchida). Zoosystematica Rossica. 10 (2): 257-273.

Ryss A. 2002. Genus Pratylenchus Filipjev: multientry and monoentry keys and diagnostic relationships (Nematoda: Tylenchida: Pratylenchidae). Zoosystematica Rossica. 10 (2): 241-255.

Ryss A. 2003. Express technique to prepare collection slides of nematodes. Zoosystematica Rossica. (2): 257-260.

Ryss A. Y. 2003 (2002). Taxonomy, identification, evolution and phylogeny of the genus Radopholus (didephic species) studied on morphological data (Nematoda: Tylenchida: Pratylenchidae).

Zoosystematica Rossica. 11 (2): 243-256.

Ryss A., Vieira, P., Mota, M., Kulinich, O. 2005. A synopsis of the genus Bursaphelenchus Fuchs, 19(Aphelenchida: Parasitaphelenchidae) with keys to species. Nematology. 7 (3): 393-458.

Ryss A., Bostrm, S., Sohlenius, B. 2005. Tylenchid nematodes found on the nunatak Basen, East Antarctica. Annales Zoologici (Warszawa). 55 (3): 45-56.

Рысс А. Ю. 2007. Род Pratylenchoides (сем. Pratylenchidae): систематика и особенности эволюции.

Паразитология. 41 (3): 161-194.

Рысс А. Ю. 2007. Основные направления эволюции паразитизма фитонематод отряда Aphelenchida Siddiqi, 1980. Паразитология. 41 (6): 484-511.

Рысс А. Ю., Виейра П., Мота М. 2008. История расселения видов рода Bursaphelenchus (Nematoda:

Aphelenchida: Parasitaphelenchidae). Доклады Академии Наук. Общая биология. 419 (1): 138141.

Рысс А. Ю. 2008. Энтомофильные личинки нематод Bursaphelenchus mucronatus (Nematoda:

Aphelenchida: Parasitaphelenchidae) полученные при экспериментальном заражении переносчика Monochamus urussovi (Coleoptera: Cerambycidae). Энтомологическое обозрение. 57 (1): 277-285.

Akbulut, S., Vieira, P., Ryss, A., Valadas, V., Keten, A., Mota, M. 2008. Bursaphelenchus Fuchs, 1937 (Nematoda: Parasitaphelenchidae) species associated with Pinus species in northern Turkey. Helminthologia, 45, 2: 89 – 95.

Публикации в других рецензируемых журналах, сборниках и коллективных монографиях (35):

Рысс А. Ю. 1980. Анализ филогенетических отношений некоторых семейств нематод отряда Tylenchida. Паразитологический сборник Зоологического института АН СССР, Ленинград. 29:

113-124.

Ryss A., Krall, E. 1981. Classification of the superfamilies Tylenchoidea and Hoplolaimoidea with notes on the phylogeny of the suborder Tylenchina (Nematoda). Proceedings of the Estonian Academy of Sciences. Series Biologia. 30 (4): 288-298.

Рысс А. Ю. 1981. Эволюционные тенденции подотряда Tobrilina. Эволюция, таксономия, морфология и экология свободноживущих нематод (Ред. Т.А.Платонова, С.Я.Цалолихин).

Зоологический институт АН СССР, Ленинград, 65-76.

Рысс А. Ю. 1982. Новые виды фитонематод рода Pratylenchus в Эстонии. Известия Академии наук Эстонской ССР. Биология. 31 (1): 22-29.

Рысс A. Ю. 1987. Типы паразитизма фитонематод и проблема эволюции надсемейств Tylenchoidea и Hoplolaimoidea (Tylenchida). Паразитологический сборник Зоологического института АН СССР, Ленинград. 34: 169-191.

Ryss A., Baicheva, O., Stoianov, D. 1991. A new for Bulgaria phytonematode Pratylenchus pinguicaudatus Corbett, 1969 and morphological description of Pratylenchus thornei Sher et Allen, 1953 and Zygotylenchus guevarai Tobar Jimenez, 1963. Хелминтология, София, Болгарская академия наук. 30: 3-8.

Рысс A. Ю., Шагалина, Л.М. 1992. Нематоды рода Pratylenchus, паразиты растений в Туркменистане. Известия Академии наук Туркменистана, Серия биологических наук. 5: 34-41.

Ryss A. 1992. Plant parasitic nematodes found in permafrost and in plant communities above it.

Ecological Parasitology. 1 (1): 59-63.

Ryss A. Y. 1992. Some records of plant parasitic nematodes (Nematoda, Tylenchida) from Estonia.

Proceedings of the Estonian Academy of Sciences. Series Biologia. 41 (2): 72-76.

Ryss A. Y. 1995. Analysis of the Pratylenchidae distribution. Nematologica. 43 (3): 338 (22nd International Symposium Proceedings).

Ryss A. Y. 1995. Evolution of the family Pratylenchidae Nematologica. 41 (3): 338-3Ryss A. Y. 1995. The "lateral complex" as a criterion of the taxonomy and phylogeny of the order Tylenchida. Nematologica. 41 (3): 339 (22nd International Symposium Proceedings).

Ryss A. 1997 (1998). Computerized identification of the plant nematodes of the family Pratylenchidae.

Mededelingen - Faculteit Landbouwkundige en Toegepaste Biologische Wetenschappen, Universiteit Gent. 62 (3a): 701-711.

Ryss A. Y., Wouts, W.M. 1998. The genus Radopholus (Nematoda: Pratylenchidae) from native vegetation in New Zealand, with descriptions of two new species. International Journal of Nematology. 7 (1): 1-17.

Алимов А. Ф., Смирнов, И.С., Рысс, А.Ю., Дианов, М.Б., Лобанов, А.Л., Голиков, А.А. 2001.

Современные биологические электронные публикации; коллекции, идентификационные системы и базы данных. Информационные и телекоммуникационные ресурсы в зоологии и ботанике. Материалы 2-го Международного Симпозиума. А. Ю. Рысс, Минтер, Д. (ред.).

Isleworth, UK: PDMS Publishing, с. 5-19.

Vieira P., Mota, M., Ryss, A., Kulinich, O. 2003. NATO-supported European Bursaphelenchus network:

infrastructure, resources and information facilities (Nematoda: Aphelenchida: Aphelenchoididae)..

Information systems on biodiversity of species & ecosystems. International Symposium.1-4 December 2003. St. Petersburg, Russia, 102-104.

Ryss A., Vieira, P., Mota, M., Kulinich, O. 2003. Interactive e-key to pinewood nematodes and the analysis of the species clusters based on the e-key matrix (Nematoda: Aphelenchida:

Aphelenchoididae: Bursaphelenchus Fuchs). Information Systems on Biodiversity of Species & Ecosystems. International Symposium, 1-4 December 2003., 58-60.

Ryss A. Y., Lobanov, A.L. 2003. Nematode systematics - potential of the database system using the nematode structure. Plan of action and resource kit for taxonomic capacity building. Implementing the global taxonomy initiative of the Convention on biological diversity. N. King, Smith, R. Egham, UK.:

BioNET INTERNATIONAL, CD-ROM. pp. 1-25.

Ryss A., Vieira, P., Mota, M., Kulinich, O. 2004. Computerized key to the genus Bursaphelenchus Fuchs.

Journal of Nematology. 35 (3): 361.

Pugachev O. N., Geltman, D.V., Ryss, A. 2005. Information technology tools in biodiversity research:

basic results and trends. Taxonomic Databases Working Group 2005 Annual Meeting, 11-September 2005, St Petersburg, Russia. W. G. Berendsohn, Risson, A. (Eds). 32-33.

Ryss A., Bostrom, S., Sohlenius, B. 2005. New records of the plant parasitic nematodes in Antarctica.

Bulletin of the Scandinavian-Baltic Society for Parasitology 14: 130.

Ryss A., Vieira, P., Mota, M., Kulinich, O. 2005. Review of the genus Bursaphelenchus Fuchs, 19(Nematoda: Aphelenchida) with some conclusions on the host-parasite and vector-parasite evolution.

Bulletin of the Scandinavian-Baltic Society for Parasitology. 14: 130-131.

Ryss A., Zhao, B., Kulinich, O., Vieira, P., Valadas, V. 2005. New interesting records of the species of the plant parasitic genus Bursaphelenchus in China and the use of morphological and molecular approaches for the species identification. Bulletin of the Scandinavian-Baltic Society for Parasitology.

14: 131-132.

Ryss A. 2005. On the standards of taxonomic description in Nematoda. Taxonomic Databases Working Group 2005 Annual Meeting, 11-18 September 2005, St Petersburg, Russia. W. G. Berendsohn, Risson, A. (Eds). 34-35.

Ryss A., Vieira, P., Mota, M., Kulinich, O. 2005. The revision of the genus Bursaphelenchus Fuchs (Nematoda: Parasitaphelenchidae) and analysis of the phylogeny and evolution with the use of the information technology tools. Taxonomic Databases Working Group 2005 Annual Meeting, 11-September 2005, St Petersburg, Russia. W. G. Berendsohn, Risson, A. (Eds.). 35-36.

Кулинич О. А., Рысс, А.Ю. 2006. Древесные нематоды рода Bursaphelenchus на территории России. В кн. Прикладная нематология. С. В. Зиновьева, Чижов, В.Н. (ред.). Москва: Наука, С.

162-185.

Vieira P., Ryss, A., Mota, M., Eisenback, J. 2006. Genus Laimaphelenchus, Fischer, 1894. Taxonomic database. CD-ROM. Virginia, USA: Mactode Publications.

Akbulut S., Vieira, P., Ryss, A., Yksel, B., Keten, A., Mota, M., Valadas, V. 2006. Preliminary survey of the pinewood nematode in Turkey. Bulletin OEPP/EPPO Bulletin. 36: 538-542.

Рысс А. Ю. 2007. Типы паразитизма фитонематод отрядов Tylenchida и Aphelenchida. Материалы IV Всероссийской школы по теоретической и морской паразитологии. 21-26 мая 2007 г., Калининград, пос. Лесное. ISBN 5-900678-50-4. Калининград: Изд-во АтлантНИРО, с. 184-185.

Ryss A. Y., Vieira P., Mota M. 2008. The history of expansion of the genus Bursaphelenchus (Nematoda: Aphelenchida: Parasitaphelenchidae). Doklady Biological Sciences, Pleiades Publishing, Ltd. 419 (1): 97-99.

Ryss A. Y. 2008. Resources in taxonomic nematology: e-libraries, computer-aided pictorial keys and databases. Plant parasitic nematodes: biodiversity, study, collections. International scientific workshop. April 8-9, 2008,. Pp. 9-12. D. J. Chitwood, M. V. Pridannikov (Eds.). Moscow-Golitsino:

Russian Academy of Agricultural Sciences.

Karnkowski W., Ryss A. Y. 2008a. Nicienie pasoytnicze stwierdzone na rolinach akwariowych importowanych do Polski. Magazyn Akwarium. 71 (4): 26-27.

Karnkowski W., Ryss A. Y. 2008b. Nicienie na roslinach akwariowych. Ochrona Roslin. 53 (3): 18-19.

Eisenback,J.D., Vieira,P. Mota, M. and Ryss, A. Electronic taxonomic databases for Bursaphelenchus and other aphelenchid nematodes. In: M.M. Mota, P. Vieira (Eds.), Pine Wilt Disease: A Worldwide Threat to Forest Ecosystems. Springer Science+Business Media B.V. 2008, pp. 135-1Ryss, A., Burgermeister, W. PWN Taxonomy and Detection Methods. In: M.M. Mota, P. Vieira (Eds.), Pine Wilt Disease: A Worldwide Threat to Forest Ecosystems. Springer Science+Business Media B.V.

2008, pp. 131-134.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.