Биологи из Сибирского федерального университета (СФУ) проанализировали геном лиственницы и выявили те гены, которые отвечают за неприхотливость дерева и его способность выживать в экстремальных условиях. В частности, были найдены гены, кодирующие особые белки-шапероны, которые защищают живые клетки от разрушения из-за перепадов температуры. Работа была осложнена размерами генома лиственницы — он в четыре раза превышает геном человека. Полученные данные могут пригодиться в селекции лиственницы, чья древесина высоко ценится за прочность.
Учёные из Сибирского федерального университета (СФУ) выяснили, за счёт каких генетических механизмов лиственница научилась выживать в экстремальных условиях высокогорья. Об этом RT сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ. Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Биологи смогли выявить 49 генов, изменчивость которых связана с приспособленностью лиственницы к проживанию в экстремальных условиях высокогорья. Главную роль в этом сыграли гены, кодирующие выработку особых белков-шаперонов. Белки такого типа встречаются у всех живых организмов, благодаря своей структуре они защищают клетки от экстремального холода или теплового шока.
У лиственниц такие белки выполняют аналогичные функции — позволяют растениям размножаться и расти даже в условиях низких температур, пониженного давления и сильных ветров. Кроме того, важную роль для живучести лиственницы играет набор генов, отвечающих за рост клеток растения, контроль клеточного стресса и синтез белков.
«Мы провели популяционно-генетический анализ лиственницы, который помог обнаружить признаки локальной адаптации — тех приспособлений, которые помогают дереву выжить в самых сложных природных и климатических условиях», — рассказала RT первый автор статьи, инженер-исследователь лаборатории лесной геномики СФУ Серафима Новикова.
Для этого учёные проделали большую предварительную работу по сбору данных о геноме лиственниц.
Выяснилось, что митохондриальный геном лиственницы является самым крупным из всех исследованных на сегодняшний день организмов. А ядерная ДНК лиственницы в четыре раза превосходит геном человека по количеству пар нуклеотидов.
Это усложняет изучение её генома, отметили учёные.
«Учитывая, что многие факторы внешней среды, воздействующие на лиственницу в высокогорных условиях, можно с уверенностью отнести к стрессовым, данное исследование позволяет выявить важные для селекции гены», — пояснил в беседе с RT руководитель проекта, профессор кафедры геномики и биоинформатики Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ Константин Крутовский.
Как отмечают авторы работы, ареал произрастания лиственницы протянулся через всю Россию — от Белого моря на западе до Тихого океана на востоке. Лиственница составляет суммарно около 37% российских лесов, чаще всего растение встречается в сибирской тайге.
После пожаров и вырубок неприхотливая лиственница одной из первых заселяет повреждённые участки леса. Древесина лиственницы ценится за прочность — по этому показателю она превосходит другие хвойные породы. Поэтому лиственница представляет большой хозяйственный интерес и может разводиться искусственно.
По словам учёных, полученные данные можно применить для создания ДНК-чипа для мониторинга генетических изменений в популяциях лиственницы. ДНК-чипы также позволяют анализировать и контролировать геном растений при их искусственном разведении, такие технологии уже применяются при селекции сельскохозяйственных культур.
