Биологи Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Германии и Швейцарии исследовали генетическую основу адаптации европейского бука к изменениям климатических условий. Работа поможет сохранить этот вид растений. Результаты работы опубликованы в журнале Tree Genetics & Genomes. Исследования поддержаны Федеральным ведомством по охране окружающей среды Швейцарии (FOEN) и Швейцарским федеральным институтом лесных, снежных и ландшафтных исследований (WSL).
Оценивая будущие климатические условия, ученые предсказывают не только рост среднегодовой температуры, но и изменение интенсивности осадков. Частота жарких дней и летних периодов повышенной температуры (тепловых волн) растет, а холодные периоды и морозные дни становятся менее продолжительными, более редкими, менее предсказуемыми и более хаотичными. Также увеличивается продолжительность и интенсивность летних засух, и эта тенденция, как ожидается, сохранится. Такие климатические изменения влияют на сохранение лесов, их состав и распространение.
Европейский бук (Fagus sylvatica L.) считается одной из самых ценных пород дерева. Его распространение в первую очередь зависит от температуры и влажности. Предполагают, что с изменением климата ареал его распространения сместится с юга на север и сдвинется в сторону возвышенностей. Генетическое разнообразие позволяет видам приспосабливаться к медленно изменяющимся условиям, но наблюдаемые темпы климатических изменений могут превысить адаптивный потенциал некоторых из них.
Ученые отобрали саженцы и взрослые растения из 12 популяций европейского бука, произрастающих в районах с разным режимом осадков. Отличие этих условий приводит к разнице в обеспечении растений водой. Исследователи изучили закономерности изменений генетической структуры на маркерах двух типов. Первый тип — селективно-нейтральные, то есть не связанные с естественным отбором, маркеры, такие как SSR (простые повторяющиеся последовательности нуклеотидов). Второй тип — генетические маркеры, возможно, связанные с адаптацией, например, как SNP — однонуклеотидные полиморфизмы (отличия двух последовательностей ДНК на один нуклеотид, которые возникают при точечных мутациях). Исследованные генетические маркеры SNP были расположены в генах-кандидатах, потенциально связанных с такими свойствами растений, как реакция на стресс, а также с сезонной динамикой изменений в организме.
«Полученные результаты помогут нам лучше понять генетическое разнообразие, лежащее в основе адаптации европейского бука к экологическим условиям. Это имеет большое значение для разработки научных принципов управления и сохранения этого важного вида», — поясняет Константин Крутовский, ведущий научный сотрудник Института общей генетики имени Н. И. Вавилова РАН, руководитель лаборатории лесной геномики СФУ, профессор Техасского университета А&М (США) и Геттингенского университета (Германия).
Исследование позволило связать гены, которые регулируют различные биохимические процессы, с адаптацией к климатическим условиям. В исследовании принимали участие биологи, представляющие Геттингенский университет, Швейцарский федеральный институт лесных, снежных и ландшафтных исследований, Университет Базеля (Швейцария), Университет Касселя (Германия), Институт общей генетики имени Н. И. Вавилова РАН, Центр геномных исследований СФУ и Техасский университет А&М (США). 

Источник