_ Cercetarea dezvăluie enigma crețului mesteacăn și sugerează un marker pentru a-l recunoaște în stadiul de încolțire

Mesteacănul creț – sau Karelian – este un copac misterios cu o textură de lemn cu model și o formă bizară a trunchiului. Spre deosebire de mesteacănul tradițional elegant cu tulpină albă, cel din Karelian poate părea inestetic la prima vedere: este un copac cu creștere joasă, sinuos, cu umflături și bule. Dar mesteacănul de Karelian este renumit pentru lemnul său. Cu nuanța sa frumoasă, modelele și durabilitatea, materialul a fost folosit încă din secolul al XVIII-lea la fabricarea de mobilier, chiar și pentru camerele regale. Din acest motiv, mesteacănul Karelian a fost numit „copacul regal” și „marmura de lemn”.

De mai bine de o sută de ani, au existat multe dezbateri cu privire la modul în care mesteacănul a dobândit astfel de proprietăți. O echipă de oameni de știință de la Skoltech, Universitatea Forestieră de Stat din Sankt Petersburg și Institutul de Cercetare Forestieră al Centrului de Cercetare Karelian al Academiei Ruse de Științe (FRI KarRC RAS) a reușit să rezolve misterul mesteacănului Karelian și a descoperit că modelul său de lemn rezultă din o mutație a unei gene. Studiul este publicat în Scientific Reports.

„Cel mai probabil, aceasta este o mutație a unei gene și știm pe ce cromozom se află această genă. Presupunem că defalcarea acestui locus provoacă perturbarea formarea normală a xilemului — principalul țesut purtător de apă din plantă — și manifestarea modelului mesteacănului de Karelian în aspectul său”, a spus Elena Potokina, șeful studiului și profesor la Agro Center.

Ceea ce complică cercetarea și cultivarea mesteacănului de Karelian este problema determinării acestui soi. Există două moduri de a „recunoaște” un mesteacăn de Karelian: fie de a vedea modelul de pe tăietură, fie de a determina caracteristicile trunchiului din vedere — a doua metodă este adesea folosită de pădurari experimentați. Semnele mesteacănului de Karelian devin vizibile numai după opt până la 15 ani de creștere. Chiar dacă obțineți semințe prin încrucișarea a doi mesteacăni din Karelia, doar 60% din toți mesteacănii s-ar putea dovedi a fi kareliani zece ani mai târziu.

„Am fost norocoși să cooperăm cu Universitatea Forestieră de Stat din Sankt Petersburg și FRI KarRC RAS. . Am primit de la colegi o listă de fenotipuri — aproximativ 200 de arbori în total — și frunze de mesteacăn de Karelian, de la care am obținut ADN. Specialiștii FRI KarRC RAS ​​au reușit să protejeze două populații de urmași de încrucișarea mesteacănilor de Karelia", a continuat Potokina. .

„O populație a fost crescută până la vârsta de 16 ani, iar cealaltă la vârsta de 35 de ani. Fiecare arbore a primit o evaluare profesională de la celebra specialistă în mesteacăn creț Lidiia Vetchinnikova cu privire la ce mesteacăni sunt kareliani și care nu sunt."

"Am generat biblioteci de ADN și le-am secvențiat folosind tehnologia GBS, care presupune secvențierea unor regiuni aleatorii ale genomului. După secvențiere, am primit informații în întreaga populație despre acele mutații (polimorfisme cu nucleotide unice) care au intrat în grupul de secvențe aleatorii”, a spus Rim Gubaev, primul autor al studiului, absolvent al programului de Științe ale Vieții la Skoltech.

„După aceea, am evaluat structura populației pe baza acestor mutații. și a arătat că fenotipul creț este distribuit uniform în cadrul a două populații: asta înseamnă că pădurarii nu au greșit și că acest fenotip nu are nimic de-a face cu structura populației. Studiul nostru demonstrează că nu există subspecii specifice de mesteacăn de Karelian într-un sens larg. Există un loc în genom care este responsabil pentru această trăsătură.”

Echipa a propus un marker molecular care poate fi utilizat pentru a identifica mesteacănul de Karelian în doar trei ore de proceduri de laborator (PCR). Al 10-lea cromozom , unde este localizată gena candidată, s-a descoperit că are o cantitate semnificativă de inserții și deleții.

„Am comparat această regiune a genomului din mesteacănul argintiu din Karelian și din Europa și am constatat că cea din Karelian diferă prin numeroase ștergeri. Colegii sugerează că acest lucru este cauzat de activitatea ridicată a „elementelor mobile ADN sau transpozonilor— se deplasează prin genom și sunt activați de diverși factori", a adăugat Gubaev.

"Această regiune este lungă pentru mesteacănii non-Kareliani și scurtă pentru cei din Karelian din cauza numeroaselor ștergeri. Această diferență este ușor de dezvăluit. cu o simplă PCR. Acum, pentru a determina mesteacănul de Karelian, este suficient să izolam ADN-ul, să facem un test PCR cu primerii pe care i-am găsit și să obținem un rezultat în doar trei ore. În eșantionul nostru, testul a arătat o valoare de 92% acuratețe."

"Industria primește un instrument care ajută la înțelegerea dacă un copac va avea un fenotip karelian în orice stadiu al dezvoltării plantei - chiar și la un mugur lunar - și, astfel, la alegerea unui mugur pentru Oferim un instrument puternic pentru înființarea și gestionarea plantațiilor de mesteacăn din Karelia pentru producția industrială", a concluzionat Potokina.

Cercetătorii sunt optimişti că această metodă va permite, de asemenea, protejarea acestei valoroase și rare cărți roșii. varietate de mesteacăn de la tăierea ilegală în habitatul său natural.

(Fluierul)