Генетики придумали, как спасти леса от глобальных изменений климата

Международная группа ученых, включающая специалистов Сибирского федерального университета (СФУ), определила гены, отвечающие за адаптационный потенциал ладанной сосны, что позволит предсказывать реакцию лесов на изменения климата. По мнению авторов исследования, полученные результаты позволят значительно повысить эффективность лесовосстановительных программ. Работа опубликована в Journal of Heredity.

Глобальное потепление, как предполагают специалисты, в течение следующих десятилетий вызовет быстрое изменение климата, что существенно затрудняет прогноз возможностей адаптации растений к условиям окружающей среды. Как считают специалисты, разработка методов такого прогнозирования — одна из важнейших задач современной экологии.

Решая эту проблему, международный коллектив ученых сумел уточнить генетические данные об адаптационном потенциале ладанной сосны. Выбор пал на данное растение потому, что сегодня этот вид — один из основных источников древесины во всем мире. К примеру, в экономике США она занимает второе место среди всех лесных и агрокультур после кукурузы.

Ученые сопоставили 2,8 млн единичных нуклеотидных полиморфизмов (SNP), маркирующих изменчивость более 40 тысяч генов, с климатическими и географическими переменными, включая данные о температуре, осадках, широте, долготе и высоте.

"Мы нашли доказательства того, что связанные с окружающей средой SNP лежат в основе генетической структуры некоторых адаптивных признаков, включая скорость роста, диаметр ствола, уровни метаболитов и экспрессии определенных генов", — рассказал один из руководителей проекта, профессор Геттингенского университета, pyководитeль Научно-образовательного центра геномных исследований СФУ Константин Крутовский.

Используя интегративный ландшафтно-геномный подход, исследователи выявили 611 SNP, изменчивость которых связанна с 56 климатическими и географическими переменными. Кроме того, на основе моделирования адаптивной изменчивости по 44 317 маркерам исследователи предсказали, как будет меняться ареал ладанной сосны и ее изменчивость в пространстве и времени по мере изменения климата.

Проведенное исследование, как объяснили ученые, позволит разработать эффективные программы селекции генотипов, адаптированных к местной среде в изменяющемся климате, а также может быть использовано при создании руководств по адаптивному управлению лесами, что повысит эффективность лесовосстановительных программ.

Как отмечают авторы исследования, методы сравнительной геномики позволяют использовать полученные данные и для изучения генетической адаптации основных хвойных видов бореальных лесов Евразии — в первую очередь, сосны обыкновенной и сибирской кедровой сосны (кедра).

Данное исследование является частью большого междисциплинарного и межинститутского проекта "Pinemap", финансируемого Национальным Институтом Продовольствия и Агрокультуры США (USDA National Institute of Food and Agriculture).