Учёные завершили секвенирование геномов секвойи вечнозелёной и секвойядендрона

Исследователи завершили секвенирование геномов секвойи вечнозелёной (побережной) и секвойядендрона гигантского. Работа, официально опубликованная на этой неделе в журнале G3: Genes, Genomes, Genetics, помогает лучше объяснить генетическую основу способности этих видов адаптироваться к меняющейся среде. Исследование указывает, что геном секвойи вечнозелёной произошёл от одного вида-предка.

Многолетняя работа была проведена учёными из Калифорнийского университета в Дэвисе, Университета Джонса Хопкинса, Университета Коннектикута и Северного Аризонского университета при финансировании организации Save the Redwoods League. Исследование закладывает основу для лучшего понимания реакции красных деревьев на климатические воздействия и патогены.

Ранее, в ноябре 2020 года, исследовательская группа уже предоставила доступ к завершённому геному секвойядендрона.

Геномные ресурсы и инструменты скрининга, разработанные в этом проекте, помогут исследователям быстро оценить эволюционный адаптивный потенциал этих лесов и, в конечном итоге, информировать планы по восстановлению и управлению лесами.

Геном секвойи вечнозелёной

Секвойя вечнозелёная — самое высокое дерево в мире, и её геном является одним из самых сложных из секвенированных. Он почти в девять раз больше человеческого генома и занимает второе место по размеру. Геном секвойи содержит 26,5 миллиардов пар оснований ДНК и является гексаплоидным, то есть у секвойи шесть наборов хромосом. У человека 3 миллиарда пар оснований ДНК, и он диплоиден (два набора хромосом).

Сравнив геном секвойи с геномами других хвойных, исследователи обнаружили сотни уникальных для неё семейств генов. Многие из них помогают деревьям реагировать на стресс и бороться с ним, сопротивляться болезням и восстанавливаться после повреждений.

Геном секвойядендрона гигантского

Секвойядендрон — самый крупный по массе вид деревьев в мире и один из самых древних на планете. Как сообщила исследовательская группа в 2020 году, его геном содержит 8,125 миллиарда пар оснований ДНК. Подобно человеческому, геном секвойядендрона является диплоидным. Референсный геном, полученный в этом исследовании, представляет собой первый секвенированный геном в семействе Кипарисовые и закладывает основу для использования геномных инструментов в целях сохранения и управления популяциями секвойядендрона.

Геномы хвойных в 3–10 раз больше человеческого. Они высоко повторяющиеся и сложные. Первыми секвенированными геномами хвойных стали геном ели европейской (2013) и сосны ладанной (2014), спустя 10 лет после завершения работы над геномом человека.

О проекте Redwood Genome

За последние 160 лет коммерческие рубки и сплошные вырубки уничтожили 95% ареала секвойи вечнозелёной и около трети ареала секвойядендрона. В 2020 году, по оценкам, от высокоинтенсивных лесных пожаров погибло 10–14% секвойядендронов, а в некоторых районах погиб и банк семян в почве.

Два пожара в 2021 году также охватили большие участки ареала секвойядендрона, и, по текущим оценкам, гибель затронет ещё 5% зрелых деревьев. В результате оба леса понесли значительные потери как в общей площади, так и в генетическом разнообразии.

Организация Save the Redwoods League, используя это и будущие генетические исследования, намерена информировать усилия по восстановлению и поддержанию генетического разнообразия, а также повышению устойчивости этих видов перед лицом быстрых и беспрецедентных изменений окружающей среды.