Погода
Учёные Сибирского федерального университета в составе научного коллектива изучили генетические механизмы адаптации кедра (сосны кедровой) к условиям изменяющегося климата в Западных Саянах. Данное исследование помогает оценить адаптивный потенциал кедровых лесов, спрогнозировать негативные эффекты климатических изменений (засух, смещения границ вегетационного периода и пр.) на кедры и другие хвойные, а также сохранить естественные и окультуренные насаждения этого дерева на территории России.
Сосна кедровая сибирская, известная как кедр сибирский, занимает обширный ареал. Растёт на северо-востоке европейской части России, Урале, в Сибири, на Алтае, а также на сравнительно небольших площадях в Северной Монголии и в Восточном Казахстане.
Эта сосна способна «подниматься» в горы до верхней границы леса, например, на Алтае и в Саянах он растёт на высоте 2400 м. А вот максимальных размеров дерево достигает в низкогорных районах Алтая и Западного Саяна.
Кедр пользуется особым признанием у народов России. Его древесина традиционно используется в строительстве, для производства мебели и музыкальных инструментов, а семена (кедровые орешки) зарекомендовали себя как ценный продукт, богатый растительным белком, витаминами В и Е, железом, фосфором, цинком, магнием, медью и особенно марганцем. Они отличаются высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот и ценных аминокислот (в том числе, триптофана).
Чтобы оценить адаптивный генетический потенциал сосны кедровой, учёные провели совместный анализ дендрохронологических и геномных данных популяций, растущих в Западных Саянах.
«В ходе исследования мы секвенировали («прочитали») участки геномов нескольких сотен деревьев, растущих в суровых условиях Западного Саяна, и сопоставили полученные данные с информацией о динамике прироста годичных колец этих деревьев. Растущие в одних условиях деревья могут по-разному реагировать на стресс (засуху, вспышки численности насекомых-вредителей), и это отражается в величине прироста годичных колец: у одних деревьев уменьшение прироста за период засушливого лета будет существеннее, чем у других. Это может говорить о лучшей приспособленности данного конкретного дерева к дефициту влаги».
Серафима Новикова,
cоавтор исследования, инженер-исследователь лаборатории лесной геномики СФУ, младший научный сотрудник ФИЦ КНЦ СО РАН
По её словам, современные методы дендрогеномики позволяют обнаружить генетические механизмы, лежащие в основе такой приспособленности, с помощью поиска ассоциаций между генетическим профилем дерева и его дендрохронологическими показателями.
Учёные проанализировали изменчивость 85 тысяч генетических маркеров (однонуклеотидных полиморфизмов), полученных методом полногеномного генотипирования (ddRADseq), и 110 индивидуальных фенотипических признаков, измеренных и рассчитанных для каждого дерева. Основным признаком, по которому определяли разные фенотипы, была динамика ширины годичных колец. Этот показатель измерили у 234 отдельных деревьев в шести природных популяциях сосны кедровой сибирской. Изученные деревья имели «опыт» экстремальных климатических стрессов и вспышек численности насекомых, сильно повреждающих крону дерева (например, соснового пилильщика).
«В результате исследования мы подтвердили, что генетическая структура популяций сосны кедровой, растущей на юге Красноярского края и Республики Хакасия, выражена относительно слабо. Фактически, все использованные в работе образцы принадлежат к генетически схожим популяциям. Также мы обнаружили взаимосвязь уровня гетерозиготности дерева с несколькими дендрофенотипами. В большинстве случаев у деревьев с высокой индивидуальной гетерозиготностью наблюдалась повышенная устойчивость к стрессовым факторам (так называемый гетерозис). Но также у изученных деревьев были обнаружены признаки гомеостаза (поддержания генетического постоянства)».
