Сосны и ели используют одни и те же гены для адаптации к холоду

Pinus contorta
Сосна скрученная широкохвойная (Pinus contorta).

Международная группа исследователей, в которую вошли специалисты шести научных организаций Австралии, Канады и США, продвинула нас в понимании генетических механизмов адаптации деревьев к меняющимся условиям окружающей среды. Показано, что два связанных дальним родством вида деревьев используют одни и те же гены для решения сходных задач. Материалы исследования опубликованы в журнале Science.

«Главный вопрос биологии: как повторяется эволюционный процесс? Один из способов ответить на заданный вопрос — изучить, как различные виды приспосабливаются к похожим условиям, и проверить, используются ли одинаковые генетические решения при такой адаптации», — говорит один из авторов исследования, профессор Джейсон Холлидей (Jason Holliday).

В течение пяти лет около тридцати человек изучали два вида хвойных деревьев, растущих в западной части США и в Канаде — сосну скрученную широкохвойную (Pinus contorta) и канадскую ель (Picea glauca). Были собраны образцы из более чем 250 мест, после чего геном каждого из деревьев (23 тысячи генов) был секвенирован.

Анализ полученных данных показал, что сосна и ель используют один и тот же набор из 47 генов для адаптации к изменениям температуры, зависящих от расположения места обитания растения. Это интересный результат, ведь общий предок данных деревьев жил около 140 млн лет назад. У близких видов часто развиваются сходные черты, но в какой степени сходны на уровне генома наблюдаемые признаки разных видов, до сих пор не проверялось.

Picea glauca
Канадская ель широко культивируется как декоративное растение. Выведено множество сортов. На фото — сорт Sanders Blue.

«Поскольку мы находим одни и те же гены у разных видов, с большой вероятностью можно говорить о том, что они появились в ходе естественного отбора, а не случайно», — отметил один из авторов работы, профессор экологии и эволюционной биологии Университета Калгари (University of Calgary) Сэм Йиман (Sam Yeaman).

Одним из результатов данного исследования может быть понимание генетически обусловленных ограничений возможности вида к изменениям в ответ на вызовы изменяющейся среды.

«Зная, как деревья адаптируются к изменениям климата, мы можем увидеть, что определённое растение не соответствует больше местным условиям из-за таковых изменений, — пояснила один из авторов исследования, профессор Университета Британской Колумбии (University of British Columbia) в Ванкувере Салли Эйткен (Sally Aitken). — Это поможет лучше планировать работы в области ведения лесного хозяйства, высаживать деревья, которые быстрее приспособятся к изменениям климата и будут процветать».

Хвойные (лат. Pinophyta или Coniferae) — один из 13—14 отделов царства растений, к которому относятся сосудистые растения, семена которых развиваются в шишках. Все современные виды — древесные растения, преобладающее большинство — деревья, но есть и кустарники.

Типичные представители — кедр, кипарис, пихта, можжевельник, лиственница, ель, сосна, секвойя, тис и каури.

Хвойные растения произрастают в диком виде почти во всех частях света. Часто они преобладают над другими растениями, например, в таких биомах, как тайга. Хвойные растения имеют неоценимое экономическое значение, в основном в качестве лесоматериала и сырья для производства бумаги. Древесина хвойных относится к типу так называемых «мягких» пород.