Учёные секвенировали геном угрожаемой белокорой сосны
Исследователи секвенировали геном белокорой сосны, что открывает новые возможности для помощи этому угрожаемому высокогорному дереву в противостоянии экологическим вызовам.
«Секвенирование референсного генома белокорой сосны — важный научный вклад, — заявил руководитель проекта Дэвид Нил, почётный профессор Калифорнийского университета в Дэвисе. — Это первый шаг в создании геномных инструментов для быстрого скрининга деревьев на устойчивость к болезням и адаптацию к климату».
Полученная последовательность доступна в базе данных геномов лесных деревьев TreeGenes. Препринт научной статьи размещён на bioRxiv и проходит процесс рецензирования.
Ключевой вид в упадке
В январе 2023 года Служба охраны рыбных ресурсов и диких животных США внесла белокорую сосну в список угрожаемых видов после гибели более 325 миллионов деревьев из-за ряда факторов. Угрозы включают интродуцированный грибковый патоген — пузырчатую ржавчину белой сосны, вспышки численности горного соснового лубоеда, лесные пожары и изменение климата.
Упадок вида вызывает беспокойство, учитывая его роль ключевого вида на территории ареала в 80,6 млн акров на западе США и в Канаде. Дерево, встречающееся вплоть до границы леса в западных горах, находится в особой опасности в Скалистых горах, на тихоокеанском северо-западе и в северной части Сьерра-Невады.
Эти деревья защищают снежный покров, способствуя продлению стока, обеспечивают критически важные пищевые ресурсы для гризли и красных белок, а также имеют культурную ценность для коренных народов. Белокорая сосна также состоит в особых мутуалистических отношениях с кедровкой, основным распространителем её семян.
25 000 генов выделены из дерева из Орегона
Секвенирование геномов хвойных сложно, поскольку они в 3–10 раз больше человеческого. На сегодня секвенированы геномы сосны ладанной, псевдотсуги Мензиса, сосны Ламберта, секвойи вечнозелёной, секвойядендрона гигантского и теперь — белокорой сосны. Проект использовал генетический материал 150-летнего дерева из национального леса Дешут в Орегоне.
Исследователи идентифицировали 25 362 гена и картировали 87% генетического материала в 12 парах хромосом сосны. Эти данные могут углубить понимание естественной генетической устойчивости к ржавчине, лубоеду, засухе и другим климатическим экстремумам.
Новые возможности для восстановления
Секвенирование генома приближает лесных менеджеров к созданию экономичных инструментов геномного скрининга для выявления важных для выживания признаков.
Предыдущие методы включали идентификацию устойчивых к ржавчине деревьев, сбор шишек, двухлетнее выращивание сеянцев в теплице, трёхлетнее тестирование их на устойчивость и мониторинг ещё 5–10 лет перед высадкой. Этот процесс стоил около $1200–1800 за дерево.
Секвенирование генома предлагает более быстрый и эффективный подход, который может снизить стоимость до $100 за дерево и время до нескольких недель, поскольку для выявления генов устойчивости нужны лишь небольшие образцы хвои.
Следующие шаги включают привлечение финансирования для изучения связи между различными условиями среды и генетическими вариациями в популяциях белокорой сосны.
«Секвенирование всего одного дерева, как мы сделали для референсного генома, недостаточно, — отметил Нил. — Нам необходимо понять генетическую изменчивость вида, чтобы разработать инструменты для быстрого скрининга и информировать усилия по восстановлению этого знакового вида».