Международная группа учёных, возглавляемая профессором Гёттингенского университета и Сибирского федерального университета Константином Крутовским, экспериментально изучает геном и транскриптом одного из древнейших деревьев на нашей планете — секвойи — и её возможность приспособиться к климатическим условиям современной Западной Европы. Результаты исследования опубликованы в престижном международном журнале издательской компании Springer Nature. Сообщается, что в работе приняли участие биоинформатики СФУ.

Секвойи уже растут в некоторых тёплых и влажных районах Европы, и благодаря глобальному потеплению климата таких районов становится всё больше. Несмотря на это, секвойи периодически страдают от минусовых температур, и задача данного проекта, финансируемого Федеральным министерством продовольствия и сельского хозяйства Германии, состоит в том, чтобы отобрать морозоустойчивые клоны секвойи и изучить генетические механизмы их устойчивости.

Эти деревья относятся к уникальному роду секвойя (Sequoia), состоящему из одного единственного вида Sequoia sempervirens, сформировавшемуся около 300 млн лет назад и процветающему во времена динозавров. Такие же гигантские, как древние ящеры, но, в отличие от них, выжившие и сохранившиеся до нашего времени в почти неизменном виде, эти деревья — живые ископаемые, когда-то занимавшие громадные территории. Секвойям принадлежит несколько биологических рекордов — они одни их самых крупных (весом свыше 1 тыс. тонн), высоких (выше 100 м) и долгоживущих (свыше 2 тыс. лет) организмов.

По словам авторов исследования, секвойя быстро растёт, имеет высококачественную древесину и обладает уникальными адаптивными признаками — у неё толстая кора, надёжно защищающая дерево от пожаров, и высокая способность к вегетативному росту (из корней и пеньков срубленных, поваленных и погибших деревьев вырастают новые деревья). Кроме того, секвойя способна и клональному размножению, что позволяет легко умножать ценные с точки зрения лесной отрасли генотипы и клоны секвойи. Хвоя «живого ископаемого» способна конденсировать влагу в утренние и ночные туманные часы и даже поглощать её из воздуха, что помогает секвойям выжить в засуху. Это дерево можно назвать идеальным для лесной промышленности, если бы не один нюанс — тепло- и влаголюбивость секвойи! Именно эти особенности препятствовали до сегодняшнего дня широкому распространению плантаций за пределами ареала естественного произрастания дерева — Тихоокеанского побережья США.

«Секвойя — самое поразительное дерево на земле. Если вы хоть раз побывали в нетронутых рубкой лесах, расположенных узкой полосой вдоль северного побережья Калифорнии, где растут эти сказочные гиганты, никогда не забудете волшебного ощущения от увиденного. Переехав в Германию в 2012, я был удивлён, встретив здесь секвойи не только в дендрариях. Почему же в некоторых регионах Германии это дерево чувствует себя комфортно и растёт даже в открытом грунте? Ведь зимы в этой стране достаточно холодные. Так возникла идея изучить генетические механизмы адаптации секвойи к более суровым условиям обитания. Проект поддержало федеральное министерство сельского хозяйства Германии, заинтересованное в плантационном выращивании секвойи на территории Западной Европы для нужд лесной промышленности», — сообщил Константин Крутовский.

Чтобы проверить возможность адаптации секвойи к более суровым условиям обитания, чем Калифорния, учёные провели эксперимент по ее выращиванию в лабораторных климатических камерах, имитирующих температуру, освещенность и влажность в зимнее время в некоторых районах Германии. Эксперимент показал, что можно выбрать особые морозостойкие генотипы секвойи, перспективные для выращивания в Европе.

«Проведя секвенирование тотальной РНК, мы изучили дифференциальную экспрессию (преобразование наследственной информации в РНК и затем белок) генов разных клонов секвойи под воздействием низких температур, используя автоматические программируемые климатические камеры, в которых можно контролировать температуру, освещённость и влажность. Это была имитация условий зимней Германии», — продолжил учёный.

Исследователи справились с важнейшей задачей получения референсного транскриптома секвойи — его сборки из сотен миллионов просеквенированных фрагментов РНК и функционального аннотирования.

«Учитывая размер и сложность транскриптома гексаплоидной секвойи, геном которой «ушестерился» в процессе эволюции, это колоссальная биоинформатическая задача, решаемая только с помощью суперкомпьютера. В центре высокопроизводительных вычислений СФУ под руководством заведующего кафедрой высокопроизводительных вычислений Дмитрия Кузьмина мы смогли собрать транскриптом из более чем 600 тыс. уникальных транскриптов, представляющих полногеномный анализ экспрессии нескольких сотен тысяч генов секвойи, и этим внесли свой вклад в международное исследование», — отметил соавтор публикации, сотрудник центра Вадим Шаров.

По мнению экспертов, эксперимент показал, что из-за глобального потепления всё больше районов в Европе и, возможно, даже в России могут стать пригодными для выращивания секвойи, особенно если получится отобрать морозоустойчивые клоны.

«Рискну сделать небольшое научное предсказание. Если потепление климата будет происходить так, как прогнозируют современные климатологи и специалисты лесной отрасли, мы сможем однажды увидеть реликтовые секвойи даже в Сибири. Основываясь на имеющиеся у нас данных, генетики вполне могут подобрать соответствующие клоны секвойи, которые вполне успешно смогут выживать в условиях смягчающейся сибирской зимы и жаркого лета», — подытожил Константин Крутовский.

Источники

Благодаря глобальному потеплению гигантские секвойи смогут расти в Сибири
Научно-инновационный портал СФУ (research.sfu-kras.ru), 12/08/2020
МЕЖДУНАРОДНАЯ ГРУППА С УЧАСТИЕМ УЧЕНОГО СФУ ДОКАЗАЛА, ЧТО СЕКВОЙИ МОГУТ РАСТИ В ЕВРОПЕ
Биотех 2030 (biotech2030.ru), 10/08/2020
Реликтовые деревья-гиганты могут появиться в Западной Европе
Глагол инфо (glagol-info.com), 08/08/2020
Доисторические деревья-гиганты могут появиться в Европе, считают ученые
Український лісовод (lisportal.org.ua), 07/08/2020
Международная группа с участием ученого СФУ доказала, что секвойи могут расти в Европе
Город финансов (gorodfinansov.ru), 07/08/2020
Доисторические деревья-гиганты могут появиться в Европе, считают ученые
Дикая природа Белоруси (wildlife.by), 07/08/2020
Международная группа с участием ученого СФУ доказала, что секвойи могут расти в Европе
Научная Россия (scientificrussia.ru), 06/08/2020
В Европе могут появиться гигантские леса
Gismeteo (gismeteo.ru), 06/08/2020
Древнейшие деревья планеты могут заполонить Европу
Бакинский рабочий (br.az), 05/08/2020
Одно из древнейших деревьев на планете будут выращивать в Европе
ИА Красная весна (rossaprimavera.ru), 03/08/2020
Ученые предложили разводить в Европе "деревья-гиганты" из Америки
Сноб (snob.ru), 03/08/2020
Доисторические деревья-гиганты могут появиться в Европе, считают ученые
РИА Новости, 03/08/2020

Похожие новости

  • 23/08/2018

    Международная Летняя Полевая Школа в ИМКЭС СО РАН

    ​10-15 сентября 2018 г. на базе Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (г. Томск) состоится Международная Летняя Полевая Школа, посвященная вопросам применения новых полевых, лабораторных и информационно-статистических методов исследования, направленных на сбор, анализ, синтез и представление данных об экологических изменениях природной среды Сибири и Дальнего Востока России.
    1883
  • 13/10/2017

    В Красноярске проходит VI Экологическая конференция «Охрана окружающей среды и промышленная деятельность на Севере»

    ​Состояние окружающей среды в арктических территориях, где ведется активная промышленная деятельность, на сегодняшний день таково, что необходимо срочно найти баланс между дальнейшим промышленным развитием и сохранением экологии, считают участники экологической конференции "Охрана окружающей среды и промышленная деятельность на Севере", которая начала свою работу в Красноярске.
    2410
  • 08/08/2020

    В Сибири нашли растение-дивергент, адаптирующееся к среде изменением формы листьев

    ​​​Учёные Сибирского федерального университета совместно с коллегами из Алтайского государственного университета обнаружили генетическую особенность растения ветреницы енисейской (Anemone jenisseensis) адаптироваться к окружающей среде за счет изменения формы листьев.
    544
  • 18/10/2018

    Наука спасать озера: репортаж с конференции лимнологов

    В конце августа в городе Нанкин прошел 34-й конгресс Международной ассоциации лимнологии. Своими впечатления об одном из самых значимых событий для водных экологов всего мира поделился участник конгресса, ведущий научный сотрудник Красноярского научного центра СО РАН, доцент Сибирского федерального университета и популяризатор науки Егор Задереев.
    1138
  • 22/03/2017

    Алтайский государственный университет – участник Сибирской сети по изучению изменений окружающей среды

    В начале 2017 года Алтайский государственный университет подписал Соглашение о создании консорциума – Сибирской сети по изучению изменений окружающей среды (SecNET), среди участников которого – 10 ведущих научных и образовательных центров Сибири: Национальный исследовательский Томский государственный университет, Югорский государственный университет, Институт водных и экологических систем СО РАН, Институт биологических систем криолитозоны СО РАН (Якутск), Северо-Восточный федеральный университета им.
    2297
  • 02/10/2018

    Сибирские ученые подводят итоги полевого сезона на научно-исследовательской станции «Остров Самойловский»

    Как и в предыдущие годы, для детального всестороннего изучения арктической мерзлоты был сформирован междисциплинарный отряд: в него вошли геологи, геофизики, палеонтологи, почвоведы и ботаники из Сибирского отделения РАН.
    1325
  • 03/09/2020

    Сибирские учёные изучили тлей, строящих «дома» на тополях

    Сибирские учёные изучили группу «уличных» тлей из рода Pemphigus, повреждающих тополя в Восточной Сибири. Пемфиги обладают способностью оставлять на растениях так называемые «галлы» — наросты на листьях и побегах.
    362
  • 07/12/2018

    Ученые реконструировали влияние лесного пожара на вечную мерзлоту

    ​Экологи реконструировали влияние лесного пожара на глубину сезонного оттаивания вечной мерзлоты в Центральной Сибири. Для этого ученые использовали метод дендрохронологии – изучения структуры древесных колец – применительно к корням деревьев.
    1196
  • 27/07/2020

    Чего боится лес? В Красноярске состоялся лесопромышленный форум

    Лесопромышленный форум — уже традиционное для Красноярска осеннее мероприятие. Формат его устоялся: открывается мероприятие пленарным заседанием, после которого участники расходятся по «круглым столам» для обсуждения отдельных тем более подробно.
    622
  • 01/11/2017

    СФУ и Университет Барселоны запустили учебную программу по экомониторингу

    ​Институт экологии и географии Сибирского федерального университета (ИЭиГ СФУ) запустил новую магистерскую программу по подготовке специалистов в области экологии и природопользования "Экологический мониторинг" с двуязычным русско-английским учебным модулем, разработанным совместно с преподавателями Университета Барселоны, сообщили РИА Новости в пресс-службе СФУ.
    1609