Учёные СФУ помогут создать устойчивые к засухам породы хвойных деревьев

16 Января 2019

Научный коллектив под руководством ведущего научного сотрудника Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН, руководителя лаборатории лесной геномики СФУ, профессора Гёттингенского университета Константина Крутовского и академика РАН, научного руководителя СФУ Евгения Ваганова изучает влияние индивидуального генотипа и уровня индивидуальной гетерозиготности на индивидуальную приспособленность, стабильность развития (гомеостаз), жизнеспособность и устойчивость деревьев к стрессам на примере сибирской лиственницы (Larix sibirica Ledeb.).

Уникальность подхода состоит в сочетании методов дендрохронологии и геномики (полногеномного генотипирования полиморфных локусов).

Для финансирования проекта подана заявка на грант РНФ. В проекте участвует группа учёных Хакасского технического института СФУ (Елена Бабушкина и Дина Жирнова) совместно с научными сотрудниками лаборатории лесной геномики (Наталья Орешкова и Юлия Путинцева), аспирантами и магистрантами (Евгения Бондар, Вадим Шаров, Владислав Бирюков, Серафима Новикова и Анна Колесникова) СФУ. Основной задачей является изучение механизмов индивидуальной генетической адаптации деревьев к средовым стрессам, таким как засуха или атака вредителей. Выявляются генотипы, связанные с устойчивостью, чтобы впоследствии использовать их в мониторинге лесных популяций и селекции более жизнестойких древесных пород для лесного хозяйства.

«Генетические механизмы, лежащие в основе взаимосвязи индивидуального генотипа и уровня индивидуальной гетерозиготности с гетерозисом и гомеостазом, не до конца изучены. Поняв их, мы сможем идентифицировать деревья, наиболее приспособленные к экстремальным проявлениям окружающей среды. Дендрохронологический анализ позволяет оценить индивидуальный ответ деревьев на экологические стрессы и выделить индивидуальные дендрофенотипы, изменчивость которых может быть скоррелирована с изменчивостью по большому числу молекулярно-генетических маркёров, генотипы которых будут определены одним из методов полногеномного секвенирования (RADseq)», — сообщает Константин Крутовский.

Учёные планируют проанализировать генетическую основу индивидуальной реакции деревьев лиственницы сибирской в лесостепной зоне Республики Хакасия на повторяющиеся засухи (все эпизоды в период с 1930 по 1974 гг.), вызвавшие сильную депрессию роста вплоть до отмирания части деревьев. В частности, планируется исследовать прирост лиственницы на нескольких участках вдоль подножия Батеневского кряжа (Ширинский, Боградский, Усть-Абаканский районы).

«Мы надеемся выявить дендрофенотипы, наиболее устойчивые к засухам, с меньшей депрессией прироста и быстрым восстановлением нормального роста. Будет проведено генотипирование путём секвенирования ДНК деревьев с различными дендрофенотипами и проанализирована связь с ними полиморфных генетических маркёров, главным образом однонуклеотидных полиморфизмов (т. н. „снипс“ — от английского „single nucleotide polymorphisms“). Участки генома, в которых обнаружатся эти маркёры, будут проаннотированы, и, если они находятся в важных функциональных генах, мы сможем определить предполагаемый генетический механизм устойчивости к температурному стрессу и степень распространения в популяциях такой устойчивости», — уточняет старший научный сотрудник лаборатории лесной геномики СФУ и лаборатории лесной генетики и селекции Института леса им. В. Н. Сукачёва СО РАН, кандидат биологических наук Наталья Орешкова.

«Механизмы адаптации лесных насаждений к глобальному потеплению климата, в том числе и генетические, являются очень актуальным вопросом. В настоящее время наблюдается неблагоприятная тенденция массовой гибели лесов в результате участившихся и более катастрофических засух в российских лесах. Такие климатические тренды мы наблюдаем, в частности, на Юге Сибири, где за последнее столетие среднегодовая температура воздуха выросла на 2,5 градуса, а в лежащей немного южнее Республике Тыва почти на 4 градуса. Это почти в пять раз (Тыва) выше „среднемирового“ повышения температуры на 0,85 °С. Мы стараемся выявить генетический адаптивный потенциал деревьев, который можно будет использовать в селекции и природоохранных мероприятиях с целью сохранения и улучшения российских лесов», — сообщает директор Хакасского технического института — филиала СФУ, кандидат биологических наук Елена Бабушкина.

«У коллектива проекта есть большой опыт в дендрохронологии и геномике, а также успешный опыт совместных дендрогенетических исследований. Необходимо отметить, что участниками проекта был получен референсный геном лиственницы сибирской, который был ассемблирован и аннотирован в лаборатории лесной геномики СФУ в рамках мегагранта под руководством профессора Крутовского, что значительно облегчает выполнение поставленных задач и гарантирует успех предлагаемого проекта», — подытоживает Евгений Ваганов.


Источник: Официальный сайт СФУ