Выявлены ассоциации генов, связанных с адаптацией ладанной сосны к окружающей среде

Результаты работы в журнале BMC Genetics. Исследования поддержаны Pine Integrated Network: Education, Mitigation, and Adaptation Project (PINEMAP).

Ладанная сосна — один из основных источников деловой древесины во всем мире. Ее используют в жилищном и производственном строительстве, в судо- и вагоностроении, в мебельной промышленности, для изготовления телеграфных столбов, рудничных стоек, железнодорожных шпал.

Древесина ладанной сосны отличается высокой прочностью и не гниет. Так, это растение очень важно в промышленности, а потому необходима разработка методов отбора еще на стадии семян и саженцев, а также выведение сортов, обладающих повышенной устойчивостью к неблагоприятным факторам, например, к засухе.

В своей работе ученые планировали выявить гены, изменчивость которых связана с адаптивными признаками ладанной сосны, а также влияющих на экспрессию (проявление) генетической информации и уровень метаболитов.

Для этого они применили полногеномный подход, описав последовательность нуклеотидов всех экзонов организма, то есть участков ДНК, кодирующих белки.

В качестве маркеров биологи использовали однонуклеотидные полиморфизмы – отличия двух последовательностей на один нуклеотид, возникающие в результате точечных мутаций и устойчиво передающиеся из поколения в поколение.

Столь незначительное, на первый взгляд, изменение способно кардинально повлиять на организм.

Проект полноэкзомного секвенирования генома ладанной сосны (в рамках генетической части проекта PINEMAP) позволил использовать более 2,8 млн однонуклеотидных полиморфизмов и выделить среди них те, что связаны с адаптивными свойствами растения. Ученые сумели найти соответствие между изменчивостью исследованных однонуклеотидных полиморфизмов и экспрессией ряда генов, а также соответствующих последним признаков растения.

В результате получились генные сети, анализ которых позволил выявить ключевые гены, отвечающие за адаптацию к разнообразным факторам окружающей среды, в том числе к засухе.

«Впервые в мире использовано почти 3 млн маркеров ДНК, представляющих более сорока тысяч генов ладанной сосны — наиболее экономически ценного вида древесных в мире — для изучения связей с экспрессией генов, отвечающих за важные адаптивные и селекционные признаки», — рассказывает Константин Крутовский, ведущий научный сотрудник Института общей генетики имени Н. И. Вавилова Российской Академии Наук, руководитель лаборатории лесной геномики Сибирского Федерального Университета, профессор Техасского А&М университета (США) и Гёттингенского университета (Германия).

В исследовании принимали участие биологи Техасского А&М университета (США), Университета Калгари (Канада) и Центра сельскохозяйственных исследований департамента сельского хозяйства США.