Ученые совершили знаковое для изучения карельской березы открытие. Они обнаружили участок генома, отвечающий за проявление ее главного признака – узорчатости древесины. Это позволит выявлять карельскую березу на самых ранних стадиях развития, что важно для создания плантаций, рассказали в КарНЦ РАН. Сегодня на практике отличить ее от других сородичей можно лишь на 8–15 год – именно в этом возрасте начинает проявляться знаменитый «мраморный» рисунок.
Коллектив ученых из Петрозаводска и Санкт-Петербурга провел молекулярно-генетический анализ 192 деревьев карельской березы. В результате исследователям впервые удалось обнаружить генетический локус – участок ДНК, на котором располагаются гены, ответственные за появление узорчатости древесины.
В течение почти ста лет у ученых были гипотезы, по какой причине формируется знаменитый «мраморный» рисунок: одни считали, что дело в вирусах, другие в погодных условиях, третьи – в генетике. Главный специалист по карельской березе Лидия Ветчинникова придерживается эколого-генетической гипотезы. Для ее подтверждения, говорит ученый, требовалось проведение исследований на молекулярном уровне, но технических возможностей не было.
Сейчас, когда появилось оборудование нового поколения с высокой разрешающей способностью, удалось провести такое исследование. Удачной оказалась десятая хромосома: на ней обнаружен участок, который может служить ДНК-маркером узорчатости. То есть мы с высокой точностью предполагаем, что в этой зоне располагаются гены, отвечающие за узорчатую текстуру древесины, – рассказала главный научный сотрудник Института леса КарНЦ РАН Лидия Ветчинникова.
Важным звеном при проведении подобного исследования считается подбор объектов. На материале одного дерева это сделать невозможно, необходимо большое количество растений. К счастью, в Карелии еще сохранились производственные посадки карельской березы, созданные с помощью контролируемого опыления, например, лесосеменная плантация. Выборка деревьев была научно обоснована с учетом биологических особенностей карельской березы. Такие плантации и ботанические заказники уникальные. Они отсутствуют где-либо еще в России и требуют повышенного внимания и работ по сохранению, поскольку представляют ценный и уникальный генофонд.
В 90-е годы карельская береза пострадала от незаконных рубок, сократилась ее численность, отсутствует молодое потомство. Решением вопроса о восстановлении ресурсов могло бы стать создание новых плантаций, но только с учетом научных результатов, полученных в Институте леса, сотрудники которого в настоящее время являются лидерами в этом направлении. Знания, полученные при выполнении проекта, открывают новые возможности для продолжения исследований в познании тайн карельской березы, – отметила ученый.
Так как все исследованные деревья происходят из Карелии, на следующем этапе работы участники проекта намерены проверить, работает ли обнаруженный маркер по всей географии распространения карельской березы. Сделать это позволит коллекция in vitro клонов редких видов карельской березы, созданная Лидией Ветчинниковой в Институте леса КарНЦ РАН. Она включает в себя клоновое потомство от более, чем 100 деревьев из России, Дании, Норвегии, Швеции, Финляндии и Белоруссии, часть из которых уже отсутствует в природе.
Открытие важно и в практическом плане. В потомстве карельской березы нередко может проявляться и «обычная» не узорчатая древесина, характерная для березы повислой. Найденный генетический маркер позволит делать точный прогноз наличия или отсутствия мраморного рисунка на более раннем этапе развития. “Выявление возможностей генетической диагностики узорчатой древесины и разработка соответствующих молекулярных маркеров позволят предотвратить чрезмерные затраты и усилия по содержанию насаждений карельской березы, в том числе в случае их создания в промышленных целях”, – отмечают авторы исследования.
Наконец, результаты работы могут способствовать пересмотру таксономического статуса карельской березы. Сегодня она считается разновидностью березы повислой, однако Лидия Ветчинникова с коллегами убеждены, что она соответствует рангу вида.
Исследование реализуется в рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом (№22-16-00096, руководитель – доктор сельскохозяйственных наук Анатолий Жигунов). Результаты опубликованы в международном журнале Scientific Reports издательства группы Nature.
Фото: Институт леса КарНЦ РАН
