Complete Chloroplast Genomes of Tulipa turkestanica and T. biflora (Liliaceae): Structural Conservation and Repeat Variation in Central Asian TulipsПолные геномы хлоропластов Tulipa turkestanica и T. biflora (Liliaceae): структурная консервативность и вариативность повторяющихся последовательностей в тюльпанах Центральной АзииTulipa turkestanica және T. biflora (Liliaceae) хлоропласттарының толық геномдары: Орталық Азия қызғалдақтарындағы құрылымдық сақталу және қайталанатын вариация.
bUniversity of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
cInstitute of Botany, Academy of Sciences of Uzbekistan, Tashkent, Uzbekistan
AbstractАннотацияАңдатпа
The genus Tulipa is taxonomically complex and highly diverse in Central Asia, yet genomic resources for many wild species remain limited. We sequenced and assembled the complete chloroplast genomes of Tulipa turkestanica and T. biflora, two morphologically variable species from Uzbekistan, to investigate plastome structure, repeat composition, and phylogenetic relationships. Both genomes exhibited conserved quadripartite organization with nearly identical sizes (152,022–152,025 bp) and each encoding 84 protein-coding genes, reflecting high structural stability within the genus. Comparative analyses revealed strong A/T bias in simple sequence repeats (SSRs) in both species. However, T. turkestanica displayed a higher number and greater diversity of SSR motifs, including species-specific dinucleotide repeats (particularly AT and AG/CT motifs), suggesting differential microsatellite accumulation during evolutionary divergence. Phylogenomic reconstruction based on complete chloroplast genomes provided robust resolution within subgenus Eriostemones, placing T. biflora with T. sogdiana and T. turkestanica with T. buhseana, both with strong bootstrap support (BS = 100). This topology contrasts with previous nuclear marker-based phylogenies, indicating potential influence of introgression and incomplete lineage sorting, a pattern commonly observed in Liliaceae. The petD-rpoA intergenic region exhibited the highest nucleotide diversity (π = 0.01625), representing a promising marker for population genetic studies. While plastome structure is highly conserved in Tulipa, repeat variation provides informative markers for species differentiation and evolutionary studies. These genomic resources enhance our understanding of tulip systematics and provide valuable tools for conservation genetics in these threatened wild species.
Род Tulipa является таксономически сложным и очень разнообразным в Центральной Азии, однако геномные ресурсы для многих диких видов остаются ограниченными. Мы секвенировали и собрали полные геномы хлоропластов Tulipa turkestanica и T. biflora, двух морфологически изменчивых видов из Узбекистана, чтобы исследовать структуру пластома, состав повторяющихся последовательностей и филогенетические отношения. Оба генома продемонстрировали консервативную четырехчастную организацию с почти идентичными размерами (152 022–152 025 п.н.) и каждый из них кодировал 84 белковых гена, что отражает высокую структурную стабильность внутри рода. Сравнительный анализ выявил сильный перекос A/T в простых повторяющихся последовательностях (SSR) у обоих видов. Однако у T. turkestanica было обнаружено большее количество и большее разнообразие мотивов SSR, включая видоспецифичные динуклеотидные повторы (особенно мотивы AT и AG/CT), что свидетельствует о дифференцированном накоплении микросателлитов в ходе эволюционной дивергенции. Филогенетическая реконструкция на основе полных геномов хлоропластов обеспечила надежное разрешение в подроде Eriostemones, поместив T. biflora с T. sogdiana и T. turkestanica с T. buhseana, оба с сильной поддержкой бутстрепа (BS = 100). Эта топология контрастирует с предыдущими филогенетическими деревьями, основанными на ядерных маркерах, что указывает на потенциальное влияние интрогрессии и неполного сортирования линий, что часто наблюдается в семействе Liliaceae. Межгенная область petD-rpoA продемонстрировала наибольшее нуклеотидное разнообразие (π = 0,01625), что делает ее многообещающим маркером для популяционно-генетических исследований. Хотя структура пластома в Tulipa высоко консервативна, вариации повторений предоставляют информативные маркеры для дифференциации видов и эволюционных исследований. Эти геномные ресурсы улучшают наше понимание систематики тюльпанов и предоставляют ценные инструменты для генетики сохранения этих угрожаемых диких видов.
Tulipa тұқымдасы Орталық Азияда таксономиялық тұрғыдан күрделі және өте алуан түрлі, бірақ көптеген жабайы түрлер үшін геномдық ресурстар шектеулі болып қала береді. Біз Өзбекстаннан шыққан морфологиялық тұрғыдан өзгермелі екі түр - Tulipa turkestanica және T. biflora - хлоропласт геномдарының толық геномдарын секвенирлеп, құрастырдық, бұл пластом құрылымын, қайталану құрамын және филогенетикалық байланыстарды зерттеуге мүмкіндік берді. Екі геном да бірдей өлшемдегі (152,022–152,025 б.п.) төрт бөлікті ұйымдасуды көрсетті және әрқайсысы 84 ақуызды кодтайтын генді кодтайды, бұл тұқым ішіндегі жоғары құрылымдық тұрақтылықты көрсетеді. Салыстырмалы талдаулар екі түрде де қарапайым тізбек қайталануларында (SSR) күшті A/T ауытқуын анықтады. Дегенмен, T. turkestanica эволюциялық дивергенция кезінде микросателлиттің дифференциалды жинақталуын қоса алғанда, SSR мотивтерінің саны мен әртүрлілігін көбірек көрсетті. Толық хлоропласт геномдарына негізделген филогеномдық қайта құру Eriostemones кіші тұқымдасында сенімді ажыратымдылықты қамтамасыз етті, T. biflora-ды T. sogdiana-мен және T. turkestanica-ды T. buhseana-мен орналастырды, екеуі де күшті bootstrap қолдауымен (BS = 100). Бұл топология бұрынғы ядролық маркерге негізделген филогениялармен қарама-қайшы келеді, бұл интрогрессияның және толық емес тектік сұрыптаудың ықтимал әсерін көрсетеді, бұл Liliaceae-де жиі байқалатын үлгі. petD-rpoA интергендік аймағы ең жоғары нуклеотидтік әртүрлілікті көрсетті (π = 0.01625), бұл популяциялық генетикалық зерттеулер үшін перспективалы маркер болып табылады. Пластом құрылымы Tulipa-да жоғары деңгейде сақталғанымен, қайталанатын вариация түрлердің дифференциациясы мен эволюциялық зерттеулер үшін ақпараттық маркерлерді қамтамасыз етеді. Бұл геномдық ресурстар қызғалдақ систематикасын түсінуімізді жақсартады және жойылып бара жатқан жабайы түрлерде сақтау генетикасы үшін құнды құралдарды ұсынады.
IntroductionВведениеКіріспе
Tulipa L. (Liliaceae) is a species-rich and taxonomically complex genus comprising approximately 97 described species worldwide (POWO, 2025). Mountainous Central Asia represents the primary center of origin and diversification of the genus and is recognized as a global biodiversity hotspot (Myers et al., 2000; Botschantzeva, 1962). Early floristic surveys documented 63 wild Tulipa species in this region (Vvedensky and Kovalevskaya, 1971), while subsequent taxonomic revisions have substantially expanded this number (Zonneveld, 2009; de Groot and Zonneveld, 2024; Asatulloev et al., 2023).
Persistent taxonomic uncertainty in Tulipa arises from pronounced morphological variation, frequent interspecific hybridization, and historical classification inconsistencies (Hall, 1940; Christenhusz et al., 2013; Dekhkonov et al., 2022). The complex geological history of Central Asia, including mountain uplift and climatic oscillations, has further promoted species diversification and endemism (Miao et al., 2012), supporting the hypothesis that the region represents the evolutionary cradle of tulips (Botschantzeva, 1962).
Despite their ecological and ornamental value, many Tulipa species are experiencing population declines, with 62 species currently listed in the IUCN Red List (2022). Among them, Tulipa biflora and T. turkestanica are widespread yet taxonomically challenging species characterized by high morphological variability and unresolved phylogenetic relationships. The scarcity of genomic resources has limited detailed evolutionary and comparative investigations for these taxa.
Chloroplast genomes provide powerful tools for resolving phylogenetic relationships and conducting comparative genomic analyses in plants. Their conserved structure, moderate evolutionary rate, and predominantly uniparental inheritance make them particularly valuable for systematic and evolutionary studies. Here, we present and compare the complete chloroplast genomes of T. biflora and T. turkestanica to elucidate their genomic features, clarify evolutionary relationships, and advance the systematics of Tulipa in Central Asia.
Tulipa L. (Liliaceae) — это богатый видами и таксономически сложный род, включающий приблизительно 97 описанных видов по всему миру (POWO, 2025). Горная Центральная Азия является основным центром происхождения и диверсификации рода и признана глобальной горячей точкой биоразнообразия (Myers et al., 2000; Botschantzeva, 1962). Ранние флористические исследования задокументировали 63 диких вида тулипы в этом регионе (Введенский и Ковалевская, 1971), в то время как последующие таксономические пересмотры существенно расширили это число (Зонневельд, 2009; де Гроот и Зонневельд, 2024; Асатуллоев и др., 2023). Сохраняющаяся таксономическая неопределенность в отношении тулипы возникает из-за выраженной морфологической изменчивости, частой межвидовой гибридизации и исторических несоответствий в классификации (Холл, 1940; Кристенхус и др., 2013; Дехконов и др., 2022). Сложная геологическая история Центральной Азии, включая поднятие гор и климатические колебания, способствовала дальнейшему разнообразию видов и эндемизму (Miao et al., 2012), что подтверждает гипотезу о том, что этот регион является эволюционной колыбелью тюльпанов (Botschantzeva, 1962).
Несмотря на их экологическую и декоративную ценность, многие виды тюльпанов испытывают сокращение численности, и в настоящее время 62 вида занесены в Красный список МСОП (2022). Среди них тюльпаны двуцветковые (Tulipa biflora) и турецкие тюльпаны (T. turkestanica) являются широко распространенными, но таксономически сложными видами, характеризующимися высокой морфологической изменчивостью и неразрешенными филогенетическими связями. Нехватка геномных ресурсов ограничивает детальные эволюционные и сравнительные исследования этих таксонов.
Геномы хлоропластов предоставляют мощные инструменты для разрешения филогенетических связей и проведения сравнительного геномного анализа растений. Сохранившаяся структура, умеренная скорость эволюции и преимущественно однородительское наследование делают их особенно ценными для систематических и эволюционных исследований. В данной работе мы представляем и сравниваем полные хлоропластные геномы T. biflora и T. turkestanica, чтобы прояснить их геномные особенности, уточнить эволюционные взаимосвязи и продвинуть систематику Tulipa в Центральной Азии.
Tulipa L. (Liliaceae) - бүкіл әлемде сипатталған шамамен 97 түрді қамтитын түрге бай және таксономиялық тұрғыдан күрделі тұқымдас (POWO, 2025). Таулы Орталық Азия тұқымдастың шығу тегі мен әртараптануының негізгі орталығы болып табылады және жаһандық биоәртүрліліктің ыстық нүктесі ретінде танылған (Myers et al., 2000; Botschantzeva, 1962). Ертедегі флористикалық зерттеулер осы аймақта 63 жабайы қызғалдақ түрін тіркеді (Введенский және Ковалевская, 1971), ал кейінгі таксономиялық түзетулер бұл санды айтарлықтай кеңейтті (Зонневелд, 2009; де Грут және Зонневелд, 2024; Асатуллоев және т.б., 2023).
Tulipa-дағы тұрақты таксономиялық белгісіздік айқын морфологиялық вариациядан, жиі түраралық будандастырудан және тарихи жіктеу сәйкессіздіктерінен туындайды (Холл, 1940; Кристенхус және т.б., 2013; Дехконов және т.б., 2022). Орталық Азияның күрделі геологиялық тарихы, соның ішінде тау көтерілуі және климаттық ауытқулар, түрлердің әртараптануы мен эндемизмін одан әрі дамытты (Miao et al., 2012), бұл аймақ қызғалдақтардың эволюциялық бесігі деген болжамды растайды (Botschantzeva, 1962).
Экологиялық және сәндік құндылығына қарамастан, көптеген Tulipa түрлері популяцияның азаюын бастан кешіруде, қазіргі уақытта 62 түрі IUCN Қызыл тізіміне енгізілген (2022). Олардың ішінде Tulipa biflora және T. turkestanica кең таралған, бірақ таксономиялық тұрғыдан күрделі түрлер болып табылады, олар жоғары морфологиялық өзгергіштікпен және шешілмеген филогенетикалық байланыстармен сипатталады. Геномдық ресурстардың тапшылығы бұл таксондар үшін егжей-тегжейлі эволюциялық және салыстырмалы зерттеулерді шектеді.
Хлоропласт геномдары филогенетикалық байланыстарды шешу және өсімдіктерде салыстырмалы геномдық талдаулар жүргізу үшін қуатты құралдарды ұсынады. Олардың сақталған құрылымы, орташа эволюциялық жылдамдығы және негізінен бір аталық мұрагерлігі оларды жүйелі және эволюциялық зерттеулер үшін ерекше құнды етеді. Мұнда біз T. biflora және T. turkestanica хлоропласттарының толық геномдарын көрсетіп, салыстырамыз, олардың геномдық ерекшеліктерін анықтаймыз, эволюциялық байланыстарын нақтылаймыз және Орталық Азиядағы Tulipa-ның систематикасын жетілдіреміз.
Materials and MethodsМатериалы и методыМатериалдар мен әдістер
Plant Material and DNA SequencingРастительный материал и секвенирование ДНКӨсімдік материалы және ДНҚ секвенирлеу
Fresh leaf material of T. biflora and T. turkestanica was collected from natural populations in Uzbekistan. Voucher specimens were deposited in the TASH herbarium, and leaves were preserved in silica gel prior to DNA extraction. Genomic DNA was isolated using the DP305 Plant Genomic DNA Kit (Tiangen, China) following the manufacturer's protocol.Свежий листовой материал T. biflora и T. turkestanica был собран из природных популяций в Узбекистане. Гербарные образцы были депонированы в гербарии TASH, а листья перед выделением ДНК были высушены в силикагеле. Геномную ДНК выделяли с помощью набора DP305 Plant Genomic DNA Kit (Tiangen, Китай) согласно протоколу производителя.T. biflora мен T. turkestanica-ның жас жапырақ материалы Өзбекстандағы табиғи популяциялардан жиналды. Гербарийлік үлгілер TASH гербарийіне тапсырылды, ал жапырақтар ДНҚ бөліп алу алдында силикагельде кептірілді. Геномдық ДНҚ өндіруші хаттамасына сәйкес DP305 Plant Genomic DNA Kit (Tiangen, Қытай) жинағы арқылы бөлініп алынды.
Sequencing libraries were prepared using the NEBNext Ultra™ DNA Library Prep Kit for Illumina (NEB, USA). DNA was fragmented to approximately 350 bp, followed by end repair, adapter ligation, PCR amplification, and purification using AMPure XP beads. Library quality was assessed using the Agilent 5400 Fragment Analyzer, and quantification was performed by qPCR. Paired-end sequencing (2 × 150 bp) was conducted on Illumina platforms at Novogene (Beijing, China).Библиотеки для секвенирования готовили с использованием набора NEBNext Ultra™ DNA Library Prep Kit for Illumina (NEB, США). ДНК фрагментировали приблизительно до 350 п.н., после чего проводили репарацию концов, лигирование адаптеров, ПЦР-амплификацию и очистку с помощью частиц AMPure XP. Качество библиотек оценивали с помощью Agilent 5400 Fragment Analyzer, а количественную оценку проводили методом qPCR. Парноконцевое секвенирование (2 × 150 п.н.) выполняли на платформах Illumina в компании Novogene (Пекин, Китай).Секвенирлеу кітапханалары NEBNext Ultra™ DNA Library Prep Kit for Illumina (NEB, АҚШ) жинағы арқылы дайындалды. ДНҚ шамамен 350 б.п.-ге дейін бөлшектенді, содан кейін ұштарын қалпына келтіру, адаптерлерді лигирлеу, ПТР-амплификация және AMPure XP бөлшектерімен тазарту жүргізілді. Кітапхана сапасы Agilent 5400 Fragment Analyzer арқылы бағаланды, ал сандық анықтау qPCR әдісімен орындалды. Парлы-ұшты секвенирлеу (2 × 150 б.п.) Novogene компаниясында (Пекин, Қытай) Illumina платформаларында жүргізілді.
Genome Assembly and AnnotationСборка и аннотация геномаГеном құрастыру және аннотациялау
Clean reads were assembled into complete chloroplast genomes using the GetOrganelle pipeline v1.7.5 (Jin et al., 2020). Chloroplast genome annotation was performed in Geneious Prime v2023.1.2 using Tulipa buhseana (GenBank accession NC_052014) as a reference. All gene annotations were manually curated to verify gene boundaries and correct potential errors. Chloroplast genome maps were generated using OGDRAW v1.1 (Lohse et al., 2007).Очищенные риды собирали в полные геномы хлоропластов с помощью конвейера GetOrganelle v1.7.5 (Jin et al., 2020). Аннотацию хлоропластного генома выполняли в Geneious Prime v2023.1.2, используя Tulipa buhseana (номер доступа GenBank NC_052014) в качестве референса. Все генные аннотации проверяли вручную для подтверждения границ генов и исправления возможных ошибок. Карты хлоропластных геномов строили с помощью OGDRAW v1.1 (Lohse et al., 2007).Тазартылған ридтер GetOrganelle v1.7.5 конвейерінің көмегімен (Jin et al., 2020) толық хлоропласт геномдарына құрастырылды. Хлоропласт геномын аннотациялау Geneious Prime v2023.1.2 бағдарламасында, референс ретінде Tulipa buhseana (GenBank кіру нөмірі NC_052014) пайдаланыла отырып жүргізілді. Гендердің барлық аннотациялары ген шекараларын тексеру және ықтимал қателерді түзету үшін қолмен сарапталды. Хлоропласт геномдарының карталары OGDRAW v1.1 (Lohse et al., 2007) арқылы жасалды.
Comparative and Phylogenetic AnalysesСравнительный и филогенетический анализыСалыстырмалы және филогенетикалық талдаулар
Simple sequence repeats (SSRs) in the chloroplast genomes were identified using the MISA web tool (Beier et al., 2017), with thresholds set to detect mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, and hexa-nucleotide motifs with minimum repeat units of 10, 5, 4, 3, 3, and 3, respectively. Nucleotide diversity (π) across complete chloroplast genomes and protein-coding regions was calculated using DnaSP v6.12.03 (Rozas et al., 2017). Sliding-window analyses were conducted with a window size of 600 bp and step size of 200 bp for individual genes, while whole-genome variability was assessed using default batch settings.Простые повторяющиеся последовательности (SSR) в геномах хлоропластов выявляли с помощью веб-инструмента MISA (Beier et al., 2017), задав пороговые значения для обнаружения моно-, ди-, три-, тетра-, пента- и гексануклеотидных мотивов с минимальным числом повторов 10, 5, 4, 3, 3 и 3 соответственно. Нуклеотидное разнообразие (π) по полным геномам хлоропластов и кодирующим белок областям рассчитывали с помощью DnaSP v6.12.03 (Rozas et al., 2017). Анализ методом скользящего окна проводили с размером окна 600 п.н. и шагом 200 п.н. для отдельных генов, тогда как полногеномную вариабельность оценивали с использованием пакетных настроек по умолчанию.Хлоропласт геномдарындағы қарапайым тізбек қайталанулары (SSR) MISA веб-құралы арқылы (Beier et al., 2017) анықталды; моно-, ди-, три-, тетра-, пента- және гексануклеотидтік мотивтерді анықтау үшін шекті мәндер тиісінше 10, 5, 4, 3, 3 және 3 ең аз қайталану бірлігі ретінде белгіленді. Толық хлоропласт геномдары мен ақуыз кодтайтын аймақтар бойынша нуклеотидтік әртүрлілік (π) DnaSP v6.12.03 (Rozas et al., 2017) арқылы есептелді. Жекелеген гендер үшін терезе өлшемі 600 б.п. және қадам өлшемі 200 б.п. болатын жылжымалы терезе талдаулары жүргізілді, ал бүкіл геном бойынша өзгергіштік әдепкі топтамалық параметрлер арқылы бағаланды.
For phylogenetic reconstruction, the newly sequenced chloroplast genomes of T. biflora and T. turkestanica were aligned with available Tulipa and related genera chloroplast genomes retrieved from GenBank. Maximum likelihood (ML) phylogenetic analysis was performed using RAxML v8.2.12 (Stamatakis, 2014) with the GTR + I + G4 substitution model. Branch support was assessed using 1,000 bootstrap replicates.Для филогенетической реконструкции вновь секвенированные геномы хлоропластов T. biflora и T. turkestanica выравнивали с доступными геномами хлоропластов Tulipa и родственных родов, полученными из GenBank. Филогенетический анализ методом максимального правдоподобия (ML) выполняли с помощью RAxML v8.2.12 (Stamatakis, 2014) с моделью замен GTR + I + G4. Поддержку ветвей оценивали с использованием 1000 бутстреп-реплик.Филогенетикалық қайта құру үшін жаңадан секвенирленген T. biflora мен T. turkestanica хлоропласт геномдары GenBank-тен алынған қолжетімді Tulipa және оған туыс туыстардың хлоропласт геномдарымен туралаудан өткізілді. Максималды ықтималдылық (ML) әдісі бойынша филогенетикалық талдау RAxML v8.2.12 (Stamatakis, 2014) арқылы GTR + I + G4 алмасу моделімен орындалды. Бұтақтардың қолдауы 1000 бутстреп-репликасы арқылы бағаланды.
ResultsРезультатыНәтижелер
Chloroplast Genome Organization and Gene ContentОрганизация хлоропластного генома и генный составХлоропласт геномының ұйымдасуы және гендік құрамы
The complete chloroplast genomes of T. turkestanica and T. biflora were 152,025 bp and 152,022 bp in length, respectively. Both genomes exhibited the conserved quadripartite structure characteristic of angiosperms, comprising a large single-copy (LSC) region, a small single-copy (SSC) region, and two inverted repeat (IR) regions (Fig. 1). Each genome encoded 84 protein-coding genes with identical gene composition (Appendix 1). The high degree of structural conservation reflects the overall stability of plastome architecture within Tulipa.Полные хлоропластные геномы T. turkestanica и T. biflora имели длину 152,025 bp и 152,022 bp соответственно. Оба генома демонстрировали консервативную четырёхчастную структуру, характерную для покрытосеменных, включающую большую однокопийную (LSC) область, малую однокопийную (SSC) область и две области инвертированных повторов (IR) (Fig. 1). Каждый геном кодировал 84 белок-кодирующих гена с идентичным генным составом (Appendix 1). Высокая степень структурной консервативности отражает общую стабильность архитектуры пластома у Tulipa.T. turkestanica және T. biflora хлоропласттарының толық геномдары сәйкесінше 152,025 bp және 152,022 bp ұзындықта болды. Екі геном да жабық тұқымдыларға тән консервативті төрт бөлікті құрылымды көрсетті, оған үлкен бір көшірмелі (LSC) аймақ, кіші бір көшірмелі (SSC) аймақ және екі инвертирленген қайталану (IR) аймағы кіреді (Fig. 1). Әр геном бірдей гендік құрамы бар 84 ақуыз кодтайтын генді кодтады (Appendix 1). Құрылымдық сақталудың жоғары дәрежесі Tulipa ішіндегі пластом архитектурасының жалпы тұрақтылығын көрсетеді.
Nucleotide DiversityНуклеотидное разнообразиеНуклеотидтік әртүрлілік
Nucleotide diversity analysis revealed that the petD-rpoA intergenic spacer region exhibited the highest variability (π = 0.01625), suggesting this region as a potential molecular marker for population genetic studies (Fig. 2). Protein-coding regions showed generally lower diversity, consistent with functional constraints on these sequences.Анализ нуклеотидного разнообразия показал, что межгенный спейсерный участок petD-rpoA обладал наибольшей вариабельностью (π = 0.01625), что позволяет рассматривать эту область как потенциальный молекулярный маркер для популяционно-генетических исследований (Fig. 2). Белок-кодирующие области в целом демонстрировали более низкое разнообразие, что согласуется с функциональными ограничениями этих последовательностей.Нуклеотидтік әртүрлілікті талдау petD-rpoA интергендік спейсер аймағының ең жоғары өзгергіштікке ие болғанын көрсетті (π = 0.01625), бұл осы аймақты популяциялық генетикалық зерттеулер үшін ықтимал молекулалық маркер ретінде қарастыруға мүмкіндік береді (Fig. 2). Ақуыз кодтайтын аймақтар жалпы алғанда төмен әртүрлілік көрсетті, бұл осы тізбектерге қойылатын функционалдық шектеулерге сәйкес келеді.
Simple Sequence Repeat AnalysisАнализ простых повторяющихся последовательностейҚарапайым тізбекті қайталануларды талдау
A total of 88 SSR motifs representing 23 distinct types were identified in T. turkestanica, whereas 71 SSR motifs representing 17 types were detected in T. biflora (Fig. 3). In both species, mononucleotide repeats were the most abundant, with adenine/thymine (A/T) motifs predominating. Specifically, A motifs occurred 29 times in T. turkestanica and 31 times in T. biflora, while T motifs were found 23 times in T. turkestanica and 24 times in T. biflora.Всего у T. turkestanica было идентифицировано 88 SSR-мотивов, представляющих 23 различных типа, тогда как у T. biflora был обнаружен 71 SSR-мотив, представляющий 17 типов (Fig. 3). У обоих видов наиболее многочисленными были мононуклеотидные повторы с преобладанием адениновых/тиминовых (A/T) мотивов. В частности, мотивы A встречались 29 раз у T. turkestanica и 31 раз у T. biflora, тогда как мотивы T были обнаружены 23 раза у T. turkestanica и 24 раза у T. biflora.Барлығы T. turkestanica түрінде 23 түрлі типті құрайтын 88 SSR мотиві анықталды, ал T. biflora түрінде 17 типті құрайтын 71 SSR мотиві табылды (Fig. 3). Екі түрде де мононуклеотидті қайталанулар ең көп болды, олардың ішінде аденин/тимин (A/T) мотивтері басым болды. Атап айтқанда, A мотивтері T. turkestanica түрінде 29 рет және T. biflora түрінде 31 рет кездесті, ал T мотивтері T. turkestanica түрінде 23 рет және T. biflora түрінде 24 рет табылды.
Dinucleotide repeats showed marked differences between the two species. In T. turkestanica, the AT motif was most common (10 occurrences), whereas only one AT repeat was observed in T. biflora. Furthermore, other dinucleotide motifs (AG, CT, GA, TA, and TC) were present at low frequencies in T. turkestanica but were absent or rare in T. biflora. AG/CT repeats, in particular, were unique to T. turkestanica with seven occurrences, representing a species-specific marker.Динуклеотидные повторы демонстрировали заметные различия между двумя видами. У T. turkestanica наиболее распространённым был мотив AT (10 случаев), тогда как у T. biflora наблюдался лишь один AT-повтор. Кроме того, другие динуклеотидные мотивы (AG, CT, GA, TA и TC) присутствовали у T. turkestanica с низкой частотой, но отсутствовали или были редки у T. biflora. В частности, повторы AG/CT были уникальны для T. turkestanica с семью случаями, представляя видоспецифичный маркер.Динуклеотидті қайталанулар екі түр арасында айқын айырмашылықтар көрсетті. T. turkestanica түрінде AT мотиві ең көп таралған болды (10 рет), ал T. biflora түрінде тек бір ғана AT қайталануы байқалды. Сонымен қатар, басқа динуклеотидті мотивтер (AG, CT, GA, TA және TC) T. turkestanica түрінде төмен жиілікте кездесті, бірақ T. biflora түрінде болмады немесе сирек болды. Атап айтқанда, AG/CT қайталанулары жеті рет кездесіп, T. turkestanica түріне тән болды және түрге тән маркер болып табылады.
Trinucleotide and higher-order repeats (tetranucleotide and pentanucleotide) were detected in both species but at comparatively low frequencies. Common motifs included ATA, TAT, TTA, AATA, AGAA, ATAA, ATCA, ATTT, GAAT, TAAT, TAGA, and TATT. Both plastomes exhibited a strong bias toward A/T-rich repeats, consistent with the high A/T content of chloroplast genomes. However, the greater number and diversity of SSRs in T. turkestanica suggests differential microsatellite accumulation dynamics between the two species.Тринуклеотидные и более длинные повторы (тетрануклеотидные и пентануклеотидные) были обнаружены у обоих видов, но с относительно низкой частотой. К распространённым мотивам относились ATA, TAT, TTA, AATA, AGAA, ATAA, ATCA, ATTT, GAAT, TAAT, TAGA и TATT. Оба пластома демонстрировали выраженное смещение в сторону богатых A/T повторов, что согласуется с высоким содержанием A/T в хлоропластных геномах. Тем не менее, большее число и разнообразие SSR у T. turkestanica указывают на различную динамику накопления микросателлитов между двумя видами.Тринуклеотидті және одан жоғары деңгейлі қайталанулар (тетрануклеотидті және пентануклеотидті) екі түрде де анықталды, бірақ салыстырмалы түрде төмен жиілікте. Жиі кездесетін мотивтерге ATA, TAT, TTA, AATA, AGAA, ATAA, ATCA, ATTT, GAAT, TAAT, TAGA және TATT жатады. Екі пластом да A/T-ге бай қайталануларға қарай айқын бейімділік көрсетті, бұл хлоропласт геномдарындағы жоғары A/T мөлшеріне сәйкес келеді. Дегенмен, T. turkestanica түріндегі SSR-лердің көбірек саны мен әртүрлілігі екі түр арасындағы микросателлиттердің жинақталу динамикасының әртүрлі екенін көрсетеді.
Phylogenetic RelationshipsФилогенетические взаимоотношенияФилогенетикалық байланыстар
Maximum likelihood phylogenetic analysis based on complete chloroplast genomes resolved relationships within subgenus Eriostemones with strong bootstrap support (Fig. 4). Tulipa biflora formed a well-supported clade with T. sogdiana (BS = 100), while T. turkestanica clustered with two accessions of T. buhseana, also with maximum support (BS = 100). These results indicate close evolutionary relationships among these taxa and confirm their placement within distinct lineages of subgenus Eriostemones.Филогенетический анализ методом максимального правдоподобия на основе полных хлоропластных геномов разрешил взаимоотношения внутри подрода Eriostemones с высокой бутстреп-поддержкой (Fig. 4). Tulipa biflora образовала хорошо поддержанную кладу с T. sogdiana (BS = 100), тогда как T. turkestanica группировалась с двумя образцами T. buhseana, также с максимальной поддержкой (BS = 100). Эти результаты указывают на близкие эволюционные взаимоотношения между этими таксонами и подтверждают их размещение в обособленных линиях подрода Eriostemones.Толық хлоропласт геномдарына негізделген максималды ықтималдық әдісімен жасалған филогенетикалық талдау Eriostemones кіші тұқымдасының ішіндегі байланыстарды жоғары бутстреп қолдауымен анықтады (Fig. 4). Tulipa biflora T. sogdiana-мен жақсы қолдау тапқан кладаны құрады (BS = 100), ал T. turkestanica T. buhseana-ның екі үлгісімен топтасты, бұл да максималды қолдаумен (BS = 100). Бұл нәтижелер осы таксондар арасындағы тығыз эволюциялық байланыстарды көрсетеді және олардың Eriostemones кіші тұқымдасының жеке тектік желілеріндегі орналасуын растайды.
The phylogenetic topology demonstrated clear separation of additional species within the subgenus, while T. sinkiangensis (subgenus Orithyia) was clearly distinguished as the outgroup. Overall, the chloroplast genome-based phylogeny provides robust resolution of relationships within Eriostemones and supports the systematic placement of T. biflora and T. turkestanica within well-defined evolutionary lineages.Филогенетическая топология продемонстрировала чёткое разделение дополнительных видов внутри подрода, тогда как T. sinkiangensis (подрод Orithyia) был чётко выделен в качестве внешней группы. В целом филогения, основанная на хлоропластных геномах, обеспечивает надёжное разрешение взаимоотношений внутри Eriostemones и поддерживает систематическое размещение T. biflora и T. turkestanica в чётко определённых эволюционных линиях.Филогенетикалық топология кіші тұқымдас ішіндегі қосымша түрлердің анық бөлінуін көрсетті, ал T. sinkiangensis (Orithyia кіші тұқымдасы) сыртқы топ ретінде анық ажыратылды. Жалпы алғанда, хлоропласт геномдарына негізделген филогения Eriostemones ішіндегі байланыстардың сенімді ажыратылуын қамтамасыз етеді және T. biflora мен T. turkestanica-ның нақты анықталған эволюциялық тектік желілердегі жүйелі орналасуын қолдайды.
DiscussionОбсуждениеТалқылау
Chloroplast Genome Conservation in Tulipa
The complete chloroplast genomes of T. turkestanica and T. biflora exhibited highly conserved structural organization, including the typical quadripartite architecture (LSC, SSC, and two IR regions) and nearly identical genome sizes. The presence of 84 protein-coding genes in both species, with complete gene content conservation, reflects the structural stability of chloroplast genomes across the genus Tulipa. This pattern is consistent with previous comparative studies in Liliaceae, which have documented limited genome rearrangements and gene losses within the family (She et al., 2020). Such structural uniformity indicates that major genomic reorganization events have played a minimal role in plastome evolution within this lineage.
Microsatellite Variation and Species Differentiation
Despite overall structural conservation, notable variation was observed in microsatellite composition between the two species. Both plastomes were strongly enriched in A/T-rich SSRs, a pattern widely documented in plant chloroplast genomes and generally attributed to replication slippage and the inherent AT bias of plastid DNA (Oliveira et al., 2006). However, T. turkestanica exhibited a higher total number (88 vs. 71) and greater diversity (23 vs. 17 types) of SSR motifs compared to T. biflora, suggesting differential accumulation of microsatellites during evolutionary divergence.
The most striking difference was observed in dinucleotide repeats. T. turkestanica displayed significantly higher frequencies of AT motifs (10 occurrences) and possessed unique AG/CT repeats (7 occurrences), which were absent in T. biflora. These species-specific differences in repeat composition indicate distinct mutation dynamics and may reflect different evolutionary histories or population genetic processes. Such SSR polymorphisms represent valuable molecular markers that could be developed for population genetic studies, phylogeographic analyses, and species authentication within Tulipa (Raskina, 2017). The petD-rpoA intergenic region, showing the highest nucleotide diversity (π = 0.01625), provides an additional target for developing informative markers for evolutionary and conservation studies.
Phylogenetic Insights and Evolutionary Implications
Phylogenetic reconstruction based on complete chloroplast genomes provided robust resolution within subgenus Eriostemones. The close clustering of T. biflora with T. sogdiana and of T. turkestanica with T. buhseana corroborates morphological affinities previously proposed for these taxa (Dekhkonov et al., 2022) and confirms their placement within distinct evolutionary lineages. However, this chloroplast genome-based topology contrasts with previous phylogenies based on nuclear ITS markers (Kubentayev et al., 2024), suggesting the influence of introgression and incomplete lineage sorting.
Cytonuclear discordance is a common phenomenon in Liliaceae and has been extensively documented in recent phylogenomic studies of tribe Tulipeae (Zhang et al., 2025). This discordance typically arises from processes such as ancient hybridization events, asymmetric gene flow, and incomplete sorting of ancestral polymorphisms. In the case of Central Asian tulips, the complex geological history of the region, including repeated climatic oscillations and geographic fragmentation, likely promoted multiple opportunities for interspecific gene flow while simultaneously facilitating lineage diversification. The clear separation of T. sinkiangensis (subgenus Orithyia) from subgenus Eriostemones in our phylogeny supports the major subgeneric divisions within Tulipa and validates the use of chloroplast genomes for resolving higher-level systematic relationships.
Conservation and Future Directions
The comparative chloroplast genome analysis of T. biflora and T. turkestanica demonstrates that while plastome structure and gene content are highly conserved, repeat sequences and intergenic spacer regions provide informative variation for species differentiation and evolutionary studies. Given the ongoing taxonomic challenges and conservation concerns surrounding wild tulips, with 62 species currently listed on the IUCN Red List, the genomic resources generated in this study represent a valuable foundation for future research. These resources can support species delimitation efforts, facilitate the development of molecular markers for population genetic monitoring, enable phylogeographic studies to identify evolutionarily significant units, and inform evidence-based conservation strategies for these threatened species. Further integration of nuclear genome data with chloroplast genomic information will be essential for fully resolving the complex evolutionary history and systematic relationships within this ecologically and culturally important genus.
Консервативность хлоропластного генома у Tulipa
Полные хлоропластные геномы T. turkestanica и T. biflora продемонстрировали высоко консервативную структурную организацию, включая типичную четырёхчастную архитектуру (LSC, SSC и два IR-региона) и почти идентичные размеры генома. Наличие 84 белок-кодирующих генов у обоих видов при полной консервативности генного состава отражает структурную стабильность хлоропластных геномов в пределах рода Tulipa. Эта закономерность согласуется с предыдущими сравнительными исследованиями в семействе Liliaceae, в которых были задокументированы ограниченные геномные перестройки и потери генов в пределах семейства (She et al., 2020). Подобная структурная однородность указывает на то, что крупные события геномной реорганизации играли минимальную роль в эволюции пластома в пределах данной линии.
Вариация микросателлитов и дифференциация видов
Несмотря на общую структурную консервативность, между двумя видами наблюдалась заметная вариация в составе микросателлитов. Оба пластома были сильно обогащены A/T-богатыми SSR — закономерность, широко задокументированная в хлоропластных геномах растений и обычно объясняемая проскальзыванием при репликации и присущим пластидной ДНК AT-смещением (Oliveira et al., 2006). Однако T. turkestanica демонстрировала большее общее количество (88 против 71) и большее разнообразие (23 против 17 типов) SSR-мотивов по сравнению с T. biflora, что свидетельствует о дифференцированном накоплении микросателлитов в ходе эволюционной дивергенции.
Наиболее выраженное различие наблюдалось в динуклеотидных повторах. T. turkestanica демонстрировала значительно более высокую частоту AT-мотивов (10 случаев) и обладала уникальными AG/CT-повторами (7 случаев), которые отсутствовали у T. biflora. Эти видоспецифичные различия в составе повторов указывают на различную динамику мутаций и могут отражать разные эволюционные истории или популяционно-генетические процессы. Подобные SSR-полиморфизмы представляют собой ценные молекулярные маркеры, которые могут быть разработаны для популяционно-генетических исследований, филогеографического анализа и видовой идентификации в пределах Tulipa (Raskina, 2017). Межгенная область petD-rpoA, демонстрирующая наибольшее нуклеотидное разнообразие (π = 0.01625), представляет собой дополнительную мишень для разработки информативных маркеров для эволюционных и природоохранных исследований.
Филогенетические выводы и эволюционные следствия
Филогенетическая реконструкция на основе полных хлоропластных геномов обеспечила надёжное разрешение в пределах подрода Eriostemones. Тесная кластеризация T. biflora с T. sogdiana и T. turkestanica с T. buhseana подтверждает морфологические сходства, ранее предложенные для этих таксонов (Dekhkonov et al., 2022), и подтверждает их размещение в пределах отдельных эволюционных линий. Однако эта топология, основанная на хлоропластном геноме, контрастирует с предыдущими филогениями, основанными на ядерных ITS-маркерах (Kubentayev et al., 2024), что указывает на влияние интрогрессии и неполного сортирования линий.
Цитоядерная дискордантность является распространённым явлением в семействе Liliaceae и была подробно задокументирована в недавних филогеномных исследованиях трибы Tulipeae (Zhang et al., 2025). Такая дискордантность обычно возникает в результате таких процессов, как древние события гибридизации, асимметричный поток генов и неполное сортирование предковых полиморфизмов. В случае центральноазиатских тюльпанов сложная геологическая история региона, включая повторяющиеся климатические колебания и географическую фрагментацию, вероятно, создавала многочисленные возможности для межвидового потока генов, одновременно способствуя диверсификации линий. Чёткое обособление T. sinkiangensis (подрод Orithyia) от подрода Eriostemones в нашей филогении подтверждает основные подродовые подразделения в пределах Tulipa и обосновывает использование хлоропластных геномов для разрешения систематических отношений более высокого уровня.
Сохранение и перспективы дальнейших исследований
Сравнительный анализ хлоропластных геномов T. biflora и T. turkestanica показывает, что, хотя структура пластома и генный состав высоко консервативны, повторяющиеся последовательности и межгенные спейсерные области предоставляют информативную вариацию для дифференциации видов и эволюционных исследований. С учётом сохраняющихся таксономических трудностей и природоохранных проблем, связанных с дикими тюльпанами, среди которых 62 вида в настоящее время занесены в Красный список МСОП, геномные ресурсы, полученные в данном исследовании, представляют собой ценную основу для будущих работ. Эти ресурсы могут поддержать усилия по разграничению видов, способствовать разработке молекулярных маркеров для популяционно-генетического мониторинга, обеспечить проведение филогеографических исследований для выявления эволюционно значимых единиц и служить основой для научно обоснованных стратегий сохранения этих угрожаемых видов. Дальнейшая интеграция данных ядерного генома с информацией о хлоропластном геноме будет необходима для полного разрешения сложной эволюционной истории и систематических отношений в пределах этого экологически и культурно важного рода.
Tulipa-дағы хлоропласт геномының консервативтілігі
T. turkestanica және T. biflora хлоропласттарының толық геномдары жоғары консервативті құрылымдық ұйымдасуды, соның ішінде типтік төртбөлікті архитектураны (LSC, SSC және екі IR аймағы) және бірдей дерлік геном өлшемдерін көрсетті. Екі түрде де 84 ақуыз кодтайтын геннің болуы және генетикалық құрамның толық сақталуы Tulipa тұқымдасы шеңберіндегі хлоропласт геномдарының құрылымдық тұрақтылығын көрсетеді. Бұл заңдылық Liliaceae тұқымдасында жүргізілген бұрынғы салыстырмалы зерттеулермен сәйкес келеді, оларда тұқымдас ішіндегі шектеулі геномдық қайта құрылулар мен гендердің жоғалуы тіркелген (She et al., 2020). Мұндай құрылымдық біркелкілік ірі геномдық қайта ұйымдасу оқиғаларының осы линия шеңберіндегі пластом эволюциясында ең аз рөл атқарғанын көрсетеді.
Микросателлиттік вариация және түрлердің дифференциациясы
Жалпы құрылымдық консервативтілікке қарамастан, екі түр арасында микросателлит құрамында айтарлықтай вариация байқалды. Екі пластом да A/T-ге бай SSR-лермен қатты байытылған, бұл өсімдік хлоропласт геномдарында кеңінен тіркелген заңдылық және әдетте репликация кезіндегі сырғу мен пластид ДНҚ-ның тән AT-ауытқуымен түсіндіріледі (Oliveira et al., 2006). Алайда T. turkestanica T. biflora-мен салыстырғанда SSR мотивтерінің жалпы санының көптігін (88-ге қарсы 71) және үлкен әртүрлілігін (23-ке қарсы 17 түр) көрсетті, бұл эволюциялық дивергенция барысында микросателлиттердің дифференциалды жинақталуын болжайды.
Ең айқын айырмашылық динуклеотидтік қайталануларда байқалды. T. turkestanica AT мотивтерінің едәуір жоғары жиілігін (10 жағдай) көрсетті және T. biflora-да жоқ бірегей AG/CT қайталануларына (7 жағдай) ие болды. Қайталану құрамындағы осы түрге тән айырмашылықтар әртүрлі мутация динамикасын көрсетеді және әртүрлі эволюциялық тарихты немесе популяциялық-генетикалық процестерді бейнелеуі мүмкін. Мұндай SSR полиморфизмдері популяциялық-генетикалық зерттеулер, филогеографиялық талдаулар және Tulipa шеңберінде түрлерді сәйкестендіру үшін әзірленуі мүмкін құнды молекулалық маркерлерді білдіреді (Raskina, 2017). Ең жоғары нуклеотидтік әртүрлілікті (π = 0.01625) көрсететін petD-rpoA интергендік аймағы эволюциялық және табиғат қорғау зерттеулері үшін ақпараттық маркерлерді әзірлеуге қосымша нысана болып табылады.
Филогенетикалық тұжырымдар және эволюциялық салдарлар
Толық хлоропласт геномдарына негізделген филогенетикалық қайта құру Eriostemones кіші тұқымдасы шеңберінде сенімді ажыратымдылықты қамтамасыз етті. T. biflora-ның T. sogdiana-мен және T. turkestanica-ның T. buhseana-мен тығыз кластерленуі осы таксондар үшін бұрын ұсынылған морфологиялық ұқсастықтарды растайды (Dekhkonov et al., 2022) және олардың жеке эволюциялық линиялар шеңберінде орналасуын растайды. Алайда хлоропласт геномына негізделген бұл топология ядролық ITS маркерлеріне негізделген бұрынғы филогениялармен қарама-қайшы келеді (Kubentayev et al., 2024), бұл интрогрессияның және толық емес тектік сұрыптаудың әсерін болжайды.
Цитоядролық дискордантылық Liliaceae тұқымдасында кең таралған құбылыс болып табылады және Tulipeae трибасының соңғы филогеномдық зерттеулерінде кеңінен тіркелген (Zhang et al., 2025). Мұндай дискордантылық әдетте ежелгі будандасу оқиғалары, асимметриялық гендер ағыны және ата-баба полиморфизмдерінің толық емес сұрыпталуы сияқты процестердің нәтижесінде туындайды. Орталық Азия қызғалдақтары жағдайында аймақтың күрделі геологиялық тарихы, соның ішінде қайталанатын климаттық ауытқулар мен географиялық фрагментация, бір мезгілде линиялардың әртараптануына ықпал ете отырып, түраралық гендер ағыны үшін көптеген мүмкіндіктер туғызған болуы мүмкін. Біздің филогениямызда T. sinkiangensis-тің (Orithyia кіші тұқымдасы) Eriostemones кіші тұқымдасынан анық бөлінуі Tulipa шеңберіндегі негізгі кіші тұқымдастық бөлінулерді растайды және жоғары деңгейдегі систематикалық байланыстарды шешу үшін хлоропласт геномдарын пайдалануды негіздейді.
Сақтау және болашақ бағыттар
T. biflora және T. turkestanica хлоропласт геномдарын салыстырмалы талдау пластом құрылымы мен генетикалық құрамы жоғары консервативті болғанымен, қайталанатын тізбектер мен интергендік спейсер аймақтары түрлердің дифференциациясы мен эволюциялық зерттеулер үшін ақпараттық вариацияны қамтамасыз ететінін көрсетеді. Жабайы қызғалдақтарды қоршаған таксономиялық қиындықтар мен табиғат қорғау мәселелерін, оның ішінде қазіргі уақытта IUCN Қызыл тізіміне енгізілген 62 түрді ескере отырып, осы зерттеуде жасалған геномдық ресурстар болашақ зерттеулер үшін құнды негіз болып табылады. Бұл ресурстар түрлерді ажырату жұмыстарын қолдай алады, популяциялық-генетикалық мониторинг үшін молекулалық маркерлерді әзірлеуге ықпал ете алады, эволюциялық тұрғыдан маңызды бірліктерді анықтау үшін филогеографиялық зерттеулер жүргізуге мүмкіндік береді және осы қауіп төнген түрлер үшін ғылыми негізделген сақтау стратегияларын қалыптастыруға негіз бола алады. Ядролық геном деректерін хлоропласт геномдық ақпаратымен одан әрі біріктіру осы экологиялық және мәдени тұрғыдан маңызды тұқымдас шеңберіндегі күрделі эволюциялық тарих пен систематикалық байланыстарды толық шешу үшін қажет болады.
FundingФинансированиеҚаржыландыру
No specific funding was reported for this study.Специальное финансирование для данного исследования не указано.Бұл зерттеу үшін арнайы қаржыландыру көрсетілмеген.
AcknowledgmentsБлагодарностиАлғыс сөздер
This research was supported by [funding information to be added]. We thank the staff of the TASH herbarium for assistance with specimen deposition and the field workers who helped with sample collection.Это исследование было поддержано [funding information to be added]. Мы благодарим сотрудников гербария TASH за помощь в депонировании образцов и полевых работников, которые помогали со сбором образцов.Бұл зерттеу [funding information to be added] қолдауымен жүргізілді. Үлгілерді депонирлеуге көмектескені үшін TASH гербарийінің қызметкерлеріне және үлгілерді жинауға көмектескен дала жұмыскерлеріне алғыс білдіреміз.
Author ContributionsВклад авторовАвторлардың үлесі
All authors contributed to the study and approved the final manuscript.Все авторы внесли вклад в исследование и одобрили окончательный вариант рукописи.Барлық авторлар зерттеуге үлес қосып, қолжазбаның соңғы нұсқасын мақұлдады.
Data & Code AvailabilityДоступность данных и кодаДеректер мен кодқа қолжетімділік
- Data: The complete chloroplast genome sequences have been deposited in GenBank under accession numbers [to be added].Полные последовательности хлоропластных геномов депонированы в GenBank под номерами доступа [to be added].Хлоропласт геномдарының толық тізбектері GenBank-ке [to be added] кіру нөмірлерімен тапсырылды.
- Code: Analysis scripts are available upon request from the corresponding author.Скрипты анализа доступны по запросу у автора-корреспондента.Талдау скрипттері корреспондент-автордан сұрау бойынша қолжетімді.
EthicsЭтикаЭтика
Sample collection was conducted in accordance with local regulations. Voucher specimens were deposited in TASH herbarium.Сбор образцов проводился в соответствии с местными нормативными требованиями. Гербарные образцы были депонированы в гербарии TASH.Үлгілерді жинау жергілікті нормативтік талаптарға сәйкес жүргізілді. Гербарийлік үлгілер TASH гербарийіне тапсырылды.
Competing InterestsКонфликт интересовМүдделер қақтығысы
The authors declare no competing interests.Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.Авторлар мүдделер қақтығысы жоқ екенін мәлімдейді.
ReferencesЛитератураӘдебиеттер
- Asatulloev, T., Dekhkonov, D., Yusupov, Z., Tojiboeva, U., Cai, L., Tojibaev, K., Sun, W., 2023. Ecoregional and phytogeographical insights into the distribution of Tulipa in the 'Nature Imperiled' area of Central Asia for effective conservation. Diversity 15, 1195. DOI: 10.3390/d15121195
- Beier, S., Thiel, T., Münch, T., Scholz, U., Mascher, M., 2017. MISA-web: a web server for microsatellite prediction. Bioinformatics 33, 2583–2585. DOI: 10.1093/bioinformatics/btx198
- Botschantzeva, Z., 1962. Tulips: taxonomy, morphology, cytology, phytogeography and physiology. Russian edition; English translation by Varekamp, H. (1982). Rotterdam: Balkema.
- Christenhusz, M.J.M., Govaerts, R., David, J.C., Hall, T., Borland, K., Roberts, P.S., Tuomisto, A., Buerki, S., Chase, M.W., Fay, M.F., 2013. Tiptoe through the tulips – cultural history, molecular phylogenetics and classification of Tulipa (Liliaceae). Botanical Journal of the Linnean Society 172, 280–328. DOI: 10.1111/boj.12061
- de Groot, J.J., Zonneveld, B.J.M., 2024. Three new species of Tulipa from Central Asia. International Rock Gardener 168, 3–18.
- Dekhkonov, D., Tojibaev, K., Yusupov, Z., Makhmudjanov, D., Asatulloev, T., 2022. Morphology of tulips (Tulipa, Liliaceae) in its primary centre of diversity. Plant Diversity of Central Asia 1, 52–70. DOI: 10.54981/PDCA/vol1_iss1/a3
- Hall, A.D., 1940. The genus Tulipa. London: The Royal Horticultural Society.
- International Union for Conservation of Nature (IUCN), 2022. The IUCN Red List of Threatened Species, Version 2021–3. https://www.iucnredlist.org
- Jin, J.J., Yu, W.B., Yang, J.B., Song, Y., DePamphilis, C.W., Yi, T.S., Li, D.Z., 2020. GetOrganelle: a fast and versatile toolkit for accurate de novo assembly of organelle genomes. Genome Biology 21, 241. DOI: 10.1186/s13059-020-02154-5
- Kearse, M., Moir, R., Wilson, A., Stones-Havas, S., Cheung, M., Sturrock, S., Buxton, S., Cooper, A., Markowitz, S., Duran, C., Thierer, T., Ashton, B., Meintjes, P., Drummond, A., 2012. Geneious Basic: an integrated and extendable desktop software platform for the organization and analysis of sequence data. Bioinformatics 28, 1647–1649. DOI: 10.1093/bioinformatics/bts199
- Kubentayev, S., Yermagambetova, M., Vesselova, P., Turuspekov, Y., Abugalieva, S., 2024. Phylogenetic relationships among Tulipa species from Kazakhstan based on ITS sequences. Plant Systematics and Evolution 310, 15. DOI: 10.1007/s00606-024-01889-0
- Lohse, M., Drechsel, O., Bock, R., 2007. OrganellarGenomeDRAW (OGDRAW): a tool for the easy generation of high-quality custom graphical maps of plastid and mitochondrial genomes. Current Genetics 52, 267–274. DOI: 10.1007/s00294-007-0161-y
- Miao, Y., Herrmann, M., Wu, F., Yan, X., Yang, S., 2012. What controlled mid–late Miocene long-term aridification in Central Asia? Global cooling or Tibetan Plateau uplift: a review. Earth-Science Reviews 112, 155–172. DOI: 10.1016/j.earscirev.2012.02.003
- Myers, N., Mittermeier, R.A., Mittermeier, C.G., da Fonseca, G.A.B., Kent, J., 2000. Biodiversity hotspots for conservation priorities. Nature 403, 853–858. DOI: 10.1038/35002501
- Oliveira, E.J., Pádua, J.G., Zucchi, M.I., Vencovsky, R., Vieira, M.L.C., 2006. Origin, evolution and genome distribution of microsatellites. Genetics and Molecular Biology 29, 294–307. DOI: 10.1590/S1415-47572006000200018
- POWO, 2025. Plants of the World Online. Royal Botanic Gardens, Kew. https://powo.science.kew.org (accessed 07 August 2025).
- Raskina, O., 2017. Genotype- and cell-specific dynamics of tandem repeat patterns in Aegilops speltoides (Poaceae, Triticeae). Cytogenetic and Genome Research 153, 105–116. DOI: 10.1159/000484562
- Rozas, J., Ferrer-Mata, A., Sánchez-DelBarrio, J.C., Guirao-Rico, S., Librado, P., Ramos-Onsins, S.E., Sánchez-Gracia, A., 2017. DnaSP 6: DNA sequence polymorphism analysis of large data sets. Molecular Biology and Evolution 34, 3299–3302. DOI: 10.1093/molbev/msx248
- She, R., Zhao, P., Zhou, H., Yue, M., Yan, F., Hu, G., Zhang, S., et al., 2020. Complete chloroplast genomes of Liliaceae (s.l.) species: comparative genomic and phylogenetic analyses. Nordic Journal of Botany 38, e02545. DOI: 10.1111/njb.02545
- Stamatakis, A., 2014. RAxML version 8: a tool for phylogenetic analysis and post-analysis of large phylogenies. Bioinformatics 30, 1312–1313. DOI: 10.1093/bioinformatics/btu033
- Vvedensky, A.I., Kovalevskaya, S.S., 1971. Tulipa L. In: Vvedensky, A.I. (Ed.), Conspectus Florae Asiae Mediae, Vol. 2. Tashkent: Academy of Sciences of UzSSR, pp. 94–109.
- Zhang, Z., Wang, M., Yang, Z., Comes, H.P., Zhong, X., Folk, R.A., Li, P., et al., 2025. Incomplete lineage sorting and introgression among genera and species of Liliaceae tribe Tulipeae: insights from phylogenomics. BMC Biology 23, 1–22. DOI: 10.1186/s12915-025-02204-z
- Zonneveld, B.J.M., 2009. The systematic value of nuclear genome size for all species of Tulipa L. (Liliaceae). Plant Systematics and Evolution 281, 217–245. DOI: 10.1007/s00606-009-0203-7
Appendix 1Приложение 11-қосымша
| Category | Gene Group | Gene Name | Number |
|---|---|---|---|
| Photosynthesis | Photosystem I subunits | psaB, psaA, psaI, psaJ, psaC | 5 |
| Photosystem II subunits | psbA, psbK, psbI, psbM, psbD, psbC, psbZ, psbJ, psbL, psbF, psbE, psbB, psbT, psbH | 14 | |
| NADH dehydrogenase subunits | ndhJ, ndhK, ndhC, ndhB (2)#, ndhH, ndhA#, ndhI, ndhG (2), ndhE, ndhD, ndhF | 13 | |
| Cytochrome b/f complex subunits | petN, petA, petL, petG, petB#, petD# | 6 | |
| RuBisCO large subunit | rbcL | 1 | |
| ATP synthase subunits | atpA, atpF#, atpH, atpI, atpE, atpB | 6 | |
| Self-replication | Large ribosomal subunit proteins | rpl33, rpl20, rpl36, rpl14, rpl16#, rpl22, rpl2 (2)#, rpl23 (2), rpl32 | 11 |
| Small ribosomal subunit proteins | rps12 (2)##, rps16#, rps2, rps14, rps4, rps18, rps11, rps8, rps3, rps19, rps7 (2), rps15, rps19-fragment | 15 | |
| RNA polymerase subunits | rpoC2, rpoC1#, rpoB, rpoA | 4 | |
| Ribosomal RNAs | rrn16 (2), rrn23-fragment (2), rrn23 (2), rrn4.5 (2), rrn5 (2) | 10 | |
| Other genes | Maturase | matK | 1 |
| Protease | clpP1## | 1 | |
| Envelope membrane protein | cemA | 1 | |
| Acetyl-CoA carboxylase | accD | 1 | |
| Cytochrome c synthesis | ccsA | 1 | |
| Translation initiation factor | infA | 1 | |
| Conserved open reading frames | ycf2 (2), ycf1, ycf1-fragment | 4 | |
| Other genes | pafI##, pafII, pbf1 | 3 |
Copyright © 2026 Tojiboeva, Yusupov, Tao. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
Disclaimer: All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article or claim that may be made by its manufacturer is not guaranteed or endorsed by the publisher.