Полукарликовые деревья могут совершить "зеленую революцию" в лесном хозяйстве

Концепции "зеленой революции", изменившие сельское хозяйство и позволившие накормить миллиарды людей, могут обладать аналогичным потенциалом в лесном хозяйстве. Это сулит преимущества для производства древесины и биомассы, устойчивости к засухе и даже смягчения последствий изменения климата.

Исследователи из Университета штата Орегон обобщили новейшие данные о генетической модификации деревьев для снижения скорости роста в высоту. Они пришли к выводу, что этот подход позволяет добиться ряда полезных свойств для интенсивного лесного хозяйства короткого оборота, биоэнергетики или более эффективного использования воды в условиях будущего засушливого климата.

Это противоречит традиционным подходам и столетиям селекции, направленной на получение более высоких и крупных деревьев. Однако, подобно тому, как зеленая революция в сельском хозяйстве помогла пшенице и рису давать больше урожая на более низких и крепких растениях, возможности в лесном хозяйстве могут быть значительными.

"Исследования теперь ясно показывают, что генетическая модификация роста в высоту достижима, — говорит профессор лесной генетики Стивен Штраус. — Мы понимаем гены и гормоны, контролирующие рост не только у сельскохозяйственных растений, но и у деревьев. Они в основном одинаковы".

В исследовании, опубликованном в Plant Physiology, ученые вставили ряд генов в тополя (вид, часто используемый для генетических экспериментов и ценный для производства древесины, защиты окружающей среды и энергетики). Они описали 29 затронутых генетических признаков, включая скорость роста, производство биомассы, ветвление, эффективность использования воды и структуру корней. Все изменения были вызваны модификацией гиббереллинов — растительных гормонов, влияющих на несколько аспектов роста и развития.

Диапазон и вариативность генетической модификации можно точно наблюдать и отбирать на основе уровня гормонов и экспрессии генов, что позволяет создавать деревья практически любой высоты.

Например, для декоративных целей можно было бы выращивать миниатюрный тополь или даже пихту Дугласа как горшечное растение.

Поскольку рост в высоту (в конкурентной борьбе за солнечный свет) является основным механизмом выживания деревьев, использование таких генетически модифицированных деревьев в естественной среде вызывает меньше опасений. В долгосрочной перспективе они не смогут конкурировать, будут затенены более крупными деревьями и в конечном итоге погибнут.

Ученые также могут создавать деревья с увеличенной корневой массой, что должно повысить их засухоустойчивость, эффективность использования воды, способность очищать почву от токсинов и улавливать углерод. Это может быть полезно для смягчения последствий изменения климата, биоремедиации или борьбы с эрозией.

Для некоторых целей в интенсивном плантационном лесном хозяйстве короткого оборота можно отбирать более низкие деревья с более прочными стволами, что значительно сократит количество деревьев, поваленных ветром. Более короткие, толстые и прямые стволы могут также создавать продукты из древесины более высокой стоимости у многих видов деревьев.

Некоторые полукарликовые деревья, полученные с помощью традиционных методов селекции, уже являются важной частью садоводческой индустрии, облегчая сбор фруктов и повышая урожайность. Генетическая модификация могла бы добавить новые характеристики и большую научную точность этому процессу.

"Основное ограничение — это обременительная регуляторная структура для генетически модифицированных растений в Соединенных Штатах, — отмечает Штраус. — Даже низкие, безопасные и полезные деревья вряд ли смогут выдержать высокие затраты и бюрократические проволочки, присущие получению регуляторного одобрения".