Ученые нашли новый способ клонирования устойчивых к вредителю тсуг
Впервые исследователям из Университета Джорджии удалось успешно криогенно заморозить зародышевую плазму (гермплазму) тсуг — деревьев, уничтожаемых на востоке США инвазивным насекомым. Они также разработали новый метод клонирования немногих тсуг, которые, по-видимому, сопротивляются тсуговой шерстистой адельгиде, что потенциально может привести к решению проблемы с этим вредителем.
В новой статье, опубликованной в журнале Trees-Structure and Function, исследователи из Школы лесного хозяйства и природных ресурсов Уорнелла Университета Джорджии описывают, как им удалось:
- Создать тканевые культуры тсуги.
- Криогенно сохранить их.
- Вырастить растения из этих культур после их размораживания спустя несколько месяцев.
Это первый успешный опыт такого рода.
Угроза для экосистем
В восточной части США произрастают только два аборигенных вида тсуги — восточная и каролинская, и оба находятся в страшной опасности из-за насекомого, впервые появившегося в Вирджинии в 1950-х годах. Тсуговая шерстистая адельгида, вредитель родом из Восточной Азии, убивает деревья, возможно, впрыскивая токсин во время питания соком. С 1950-х годов она уничтожила миллионы тсуг в 18 штатах.
Тсуги играют ключевую роль в лесных экосистемах: защищают берега ручьев от эрозии, обеспечивают пищу и укрытие для оленей и другой дичи, а своей тенью охлаждают ручьи с форелью.
Проблема сохранения гермплазмы
Долгосрочное хранение гермплазмы тсуг было затруднено, потому что семена деревьев теряют жизнеспособность после хранения в холодильнике через 2–4 года. Существующий подход — выращивание коллекций тсуг за пределами ареала адельгиды — требует содержания деревьев в несвойственных для них районах.
Прорывной метод
Исследовательская группа под руководством профессора Скотта Меркла выбрала иной подход:
- Используя семена выживших тсуг, они создали in vitro культуры нескольких линий восточной и каролинской тсуги.
- Эти культуры были заморожены в жидком азоте при температуре -196 °C — что ранее никому не удавалось.
- После нескольких месяцев хранения образцы разморозили, дали им восстановить рост и начали производить из них деревья.
Из пяти протестированных линий тсуги все образцы трех каролинских линий и одной восточной успешно восстановили рост после криохранения.
Значение и перспективы
Способность криосохранения и восстановления культур тсуги с последующим выращиванием из них деревьев предоставляет практичный подход для бессрочного хранения гермплазмы большого числа деревьев. Это позволит восстановить вид, когда будет найдено решение для борьбы с адельгидой.
Культуры также позволяют исследователям тестировать методы придания устойчивости к насекомому, включая попытки клонирования гибридов с азиатскими тсугами, у которых есть естественная резистентность.
Ключ к устойчивости
Некоторые отдельные деревья тсуги в США, по-видимому, обладают естественной устойчивостью. Команда работает над методами, чтобы определить, имеет ли эта устойчивость генетическую основу. Они планируют:
- Собирать семена с переживших заражение деревьев.
- Создавать эмбриогенные культуры для клонирования отдельных деревьев.
- Проводить клональное тестирование, высаживая генетически идентичные деревья, чтобы сузить круг причин их устойчивости.
Как только будет идентифицирована устойчивая генетическая линия, можно будет начать распространение саженцев для посадки.