Настоящее исследование посвящено анализу взаимосвязей между экологическими градиентами, морфологической изменчивостью и генетической адаптацией у девяти природных популяций Ziziphora tenuior L., произрастающих на территории Узбекистана. Изученные популяции обитают в разнообразных экологических условиях, различающихся по высоте над уровнем моря (738–1346 м), средней годовой температуре (10,11–16,24 °C) и количеству осадков (294–797 мм). Эти экологические различия связаны с выраженной фенотипической вариабельностью, включая степень ветвления побегов, размеры листьев, окраску цветков и плотность соцветий, что отражает фенотипическую пластичность и локальную адаптацию. Секвенирование пластидного гена matK выявило высокий уровень его консервативности: в восьми популяциях обнаружен идентичный гаплотип, тогда как в популяции Хаятсай (Z7) – единственная уникальная однонуклеотидная замена (SNP), указывающая на локальную генетическую дифференциацию. Распределение 16 генов, ассоциированных с ответом на стресс, носило выраженный мозаичный характер. Популяция Z1 была преимущественно связана с солеустойчивостью (ген NHX2), тогда как популяция Z7 продемонстрировала наибольший адаптивный потенциал, обладая 12 стресс-ассоциированными генами. Напротив, популяции Z5, Z8 и Z9 не выявили детектируемых стресс-ответных генов и характеризовались более низкой устойчивостью. В целом полученные результаты показывают, что экологические градиенты формируют как фенотипическое разнообразие, так и популяционно-специфическую генетическую адаптацию Z. tenuior, подчеркивая популяцию Z7 как ценный генетический ресурс для сохранения и медицинского использования.
This study explores the relationships between ecological gradients, morphological variation, and genetic adaptation in nine natural populations of Ziziphora tenuior L. across Uzbekistan. The populations inhabit diverse environments differing in altitude (738–1346 m), mean annual temperature (10.11–16.24 °C), and precipitation (294–797 mm). These ecological differences are associated with distinct phenotypic variation in stem branching, leaf size, flower color, and inflorescence density, reflecting phenotypic plasticity and local adaptation. Sequencing of the plastid matK gene revealed high conservation, with eight populations sharing an identical haplotype and a single unique SNP detected in the Khayotsoy population (Z7), indicating localized genetic differentiation. The distribution of 16 stress-responsive genes showed a pronounced mosaic pattern among populations. The Z1 population was mainly associated with salt tolerance (NHX2), whereas Z7 exhibited the highest adaptive potential, possessing 12 stress-related genes. In contrast, populations Z5, Z8, and Z9 lacked detectable stress-responsive genes and appeared less resilient. Overall, the results demonstrate that ecological gradients shape both phenotypic diversity and population-specific genetic adaptation in Z. tenuior, highlighting Z7 as a valuable genetic resource for conservation and medicinal use.
1. Wang H., Wang R., Harrison S. P., Prentice I. C. Leaf morphological traits as adaptations to multiple climate gradients // Journal of Ecology. 2022. Vol. 110. Is. 6. P. 1344–1355. DOI: 10.1111/1365-2745.13873.
2. Keshavarzi M., Jahandideh R., Bokaee Z. N. Morphological and anatomical studies on Ziziphora clinopodioides Lam. (Labiatae) // Pakistan Journal of Biological Sciences. 2008. Vol. 11. Is. 23. P. 2599–2605. DOI: 10.3923/pjbs.2008.2599.2605.
3. Bakhtiar A., Khaghani S., Ghasemi Pirbalouti A., Gomarian M., Chavoshi S. Essential oil variation among different populations of Ziziphora tenuior L. cultivated at semiarid climate // Journal of Essential Oil Research. 2021. Vol. 33. Is. 4. P. 385–393. DOI: 10.1080/10412905.2021.1909666.
4. Zhu J. K. Abiotic stress signaling and responses in plants // Cell. 2016. Vol. 167. Is. 2. P. 313–324. DOI: 10.1016/j.cell.2016.08.029.
5. Bailey-Serres J., Parker J. E., Ainsworth E. A., Oldroyd G. E. D., Schroeder J. I. Genetic strategies for improving crop yields // Nature. 2019. Vol. 575. P. 109–118. DOI: 10.1038/s41586-019-1679-0.
6. Акобиршоева А., Оленников Д. Н. Химический состав эфирного масла Ziziphora pamiroalaica Lam. (Lamiaceae), произрастающей в Таджикистане // Химия растительного сырья. 2017. № 1. С. 51–58. DOI: 10.14258/jcprm.2017011458.
7. Hilu K. W., Liang H. The matK gene: sequence variation and application in plant systematics // American Journal of Botany. 1997. Vol. 84. Is. 6. P. 830–839. DOI: 10.2307/2445819.
8. Umezawa T. et al. CYP707A3, a key enzyme in ABA catabolism, regulates seed dormancy and drought tolerance // The Plant Journal. 2006. Vol. 46. Is. 2. P. 171–182. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2006.02683.x.
9. Bussmann R. W., Paniagua-Zambrana N. Y., Kikvidze Z., Batsatsashvili K., Khutsishvili M., Maisaia I., Aleksanyan A. Ziziphora clinopodioides Lam., Z. puschkinii Adams, Z. serpyllacea M. Bieb., Z. tenuior L. (Lamiaceae) // In: Ethnobotany of the Caucasus. Cham: Springer. 2024. P. 1–13. DOI: 10.1007/978-3-031-91369-3_72.
10. Khojimatov O.K., Bussmann R.W. Ziziphora clinopodioides Lam., Z. clinopodioides subsp. bungeana (Juz.) Rech. f., Z. pamiroalaica Juz., Z. pedicellata Pazij et Vved., Z. tenuior L. (Lamiaceae) // In: Ethnobiology of Uzbekistan: Ethnomedicinal Knowledge of Mountain Communities. Cham: Springer International Publishing. 2023. P. 781–790. DOI: 10.1007/978-3-031-23031-8_81.
11. Youssif Y., Ragab A., Zahran M. A., Ahmed F. A. Chemical composition and biological activity of extracts and essential oils of Ziziphora capitata L. and Ziziphora tenuior L.: A review // Egyptian Journal of Chemistry. 2025. DOI: 10.21608/ejchem.2025.381947.11714.
12. Soltani A., Soleimani A., Mirzaei S. M., Soltani L., Jalili-Nik M. In vitro anti-colorectal cancer activity of green-synthesized selenium nanoparticles using Ziziphora tenuior L. extract // Journal of Cluster Science. 2026. Vol. 37. Is. 1. P. 2. DOI: 10.1007/s10876-025-02959-z.
13. Najafian S. Preservation of essential oil quality in endangered Ziziphora tenuior L. under different storage conditions // Scientific Reports. 2025. Vol. 15. Is. 1. P. 40535. DOI: 10.1038/s41598-025-24422-9.
14. Dakah A., Zaid S., Suleiman M., Abbas S., Wink M. In vitro propagation of the medicinal plant Ziziphora tenuior L. and evaluation of its antioxidant activity // Saudi Journal of Biological Sciences. 2014. Т. 21. № 4. С. 317–323. DOI: 10.1016/j.sjbs.2013.12.002.
15. Nikitina E., Mirzaeva S., Alieva K., Ergashov I., Yusupov Z. Complete chloroplast genomes and phylogenetic positions of species of the genus Ziziphora (Lamiaceae) from Uzbekistan // Ukrainian Botanical Journal. 2025. Vol. 82. Is. 4. P. 314–325. DOI: 10.15407/ukrbotj82.04.314.
16. Mehdipour A., Akbarzadeh M., Kermani S., Shams S., Karimi A. Comparison of antibacterial effects of Heracleum persicum and Ziziphora tenuior L. extracts, calcium hydroxide and chlorhexidine on Enterococcus faecalis as intracanal medicaments in root canal therapy – an in vitro study // J Evol Med Dent Sci. 2021. Т. 10. С. 3395–3400. DOI: 10.14260/jemds/2021/688.