Биотехнологии предлагают комплексный подход к восстановлению исчезающих видов лесных деревьев
Многим исчезающим видам лесных деревьев, вероятно, для выживания потребуются биотехнологии наряду с традиционными методами селекции. К такому выводу пришли авторы статьи в июльском номере журнала New Forests.
Команду из 19 соавторов, включая ученых, управляющих земельными ресурсами и регуляторов, возглавили Даглас Джейкобс из Университета Пердью и Кастен Дамроуз из Лесной службы США. Их статья в New Forests, опубликованная в специальном выпуске об угрожаемых видах деревьев, представляет ключевые итоги международной онлайн-конференции 2021 года.
Один из выводов: общество формирует политику. Если генная инженерия — единственный способ спасти некоторые виды, её использование потребует общественного признания.
«Биотехнология — это разнообразный инструментарий, включающий разные технологии, которые можно использовать для придания устойчивости к вредителям — будь то насекомые или патогены — нашим исчезающим лесным деревьям», — пояснил Джейкобс. Но многие ошибочно приравнивают биотехнологию к генной инженерии.
«Традиционная селекция деревьев, будь то скрещивание разных видов или разных сортов внутри вида, ведется тысячи лет. И правила высадки деревьев, выведенных традиционным способом, очень либеральны», — отметил он. — «Генная инженерия, с другой стороны, строго регулируется, но, конечно, не вся биотехнология — это генная инженерия».
Ученые часто используют, например, геномику (изучение полного набора генетического материала организма), чтобы понять причины болезней. Геномика также помогает выявить гены, ответственные за полезные признаки, такие как устойчивость к вредителям.
Ржавчина начала поражать американский каштан в 1900-х годах, уничтожив миллиарды деревьев. Несмотря на десятилетия селекционных программ, будущее каштана остается под вопросом. В список исчезающих видов также входят ясень, орех и сосна остистая межгорная среди других представителей семейства пятихвойных белых сосен.
«Я чувствую необходимость срочных действий. Мы не можем позволить себе потратить сто лет, как в случае с каштаном, чтобы перевернуть страницу», — заявил Дамроуз.
«Виды становятся экологически вымершими», — сказал Дамроуз. — «Они не способны выполнять свою историческую экосистемную функцию, потому что часто не достигают зрелости. И это происходит все быстрее. Посмотрите, как быстро мы потеряли ясени в наших лесах и городах из-за инвазивного вредителя — изумрудной ясеневой узкотелой златки».
Западная белая сосна — пример того, как Лесная служба США, начиная с 1960-х годов, эффективно использовала традиционную селекцию для борьбы с пузырчатой ржавчиной белой сосны. Однако популяция белой сосны остается ниже уровня, существовавшего до появления ржавчины, и, возможно, никогда не будет полностью восстановлена.
«Но благодаря этим усилиям мы видим гораздо больше западной белой сосны в лесах, и её ежегодно высаживают», — отметил Дамроуз. — «Этот процесс занял всего пару десятилетий: от большой проблемы до улучшений. Нам нужен такой же темп для всех видов, которые мы называем исчезающими».
В Индиане Центр улучшения и восстановления лиственных пород деревьев (совместный проект Университета Пердью и Лесной службы) годами ведет программу селекции на устойчивость к вредителям. Почти все усилия центра до сих пор были сосредоточены на традиционной селекции и геномике.
«Возможность работать с каштаном и помочь вернуть его в леса была одной из главных причин, по которой я вообще принял предложение работы в Пердью в декабре 2001 года», — сказал Джейкобс. — «Наблюдение за исчезновением видов с ландшафта лично дает мне много мотивации внести свой вклад в спасение некоторых из этих исчезающих видов».
За последние 10 лет Джейкобс стал свидетелем поразительного прогресса в новых биотехнологиях, использующих геномику и генную инженерию.
«Для некоторых видов традиционная селекция деревьев, по-видимому, не является жизнеспособным долгосрочным вариантом для получения устойчивых к болезням деревьев. В таких случаях, вероятно, придется прибегнуть к генной инженерии, если мы хотим спасти вид», — заявил он.
Это касается даже такого вида, как пораженный ржавчиной американский каштан, который является целью селекционной программы уже 50 лет. «Вернуть количество каштанов и ясеней на уровень, существовавший до катастрофы, вероятно, невозможно при жизни нынешнего поколения, но начинать нужно где-то», — отметил Дамроуз.
Участники конференции 2021 года пришли к консенсусу относительно применимости биотехнологий для восстановления некоторых исчезающих видов лесных деревьев. Среди них были представители академических кругов, Лесной службы США и таких организаций, как Фонд американского каштана и The Nature Conservancy.
«Общественное восприятие и политика остаются самыми слабыми звеньями», — заключил Джейкобс. — «Существовал постоянный односторонний поток информации от ученых к обществу с идеей: «Эй, мы ученые, доверьтесь нам». Или «Мы правительство, доверьтесь нам». Но для успешного изменения общественного мнения необходим гораздо более интерактивный диалог».