В недавнем исследовании, которое может иметь значение для лесной промышленности, ученые из Королевского технологического института сообщают о создании генетической карты, которая позволяет по-новому взглянуть на переход ели обыкновенной от вегетативного развития к репродуктивному. Полученный генный атлас, разработанный в сотрудничестве со Шведским университетом сельскохозяйственных наук (SLU), показывает, когда и где гены активны во время формирования шишек, и позволяет выявить ключевые гены, участвующие в этом процессе. Кроме того, исследователи обнаружили ранее неизвестный ген под названием DAL55.
Известно, что норвежскую ель с ее огромным геномом и длительным жизненным циклом сложно изучать. Период ее роста может длиться более 25 лет, после чего шишки появляются редко — раз в 3-5 лет, что создает препятствия для эффективного разведения лесных деревьев. Из-за этого важные вопросы о развитии шишек остаются без ответа, несмотря на экологическую и экономическую значимость этого вида как источника древесины, строительных материалов, бумаги и других лесных продуктов.
В ходе беспрецедентного исследования, опубликованного в журнале Cell, ученые использовали технологию пространственной транскриптомики, которая позволяет увидеть, какие гены активны в ткани и где именно происходит эта активность.
«Технология позволяет нам изучать паттерны экспрессии всех генов одновременно», — говорит Стефания Джакомелло, доцент кафедры генных технологий в Королевском технологическом институте. Этот метод использовался для изучения экспрессии генов в чрезвычайно тонких срезах ткани еловой шишки толщиной всего 10 микрометров (0,01 миллиметра).
Хотя непосредственной целью было лучше понять развитие шишек у ели, работа также затрагивает более широкий эволюционный вопрос: унаследованы ли некоторые генетические механизмы, контролирующие размножение у цветковых растений (покрытосеменных, таких как яблоня) от гораздо более древнего общего предка, которого цветковые растения разделяют с голосеменными деревьями, такими как ель?
Йенс Сундстрём, исследователь в области биотехнологии растений в Шведском университете естественных наук, говорит: «Полученные результаты улучшают понимание эволюционных процессов, которые способствовали развитию всех современных семенных растений, включая как цветковые, так и хвойные».
Исследование затрагивает вопросы, актуальные для стран, экономика которых зависит от лесного хозяйства. По словам Джакомелло, полученные результаты помогут селекционерам вывести сорта ели, более устойчивые к изменению климата: «Узнав больше о молекулярных механизмах, регулирующих формирование шишек, мы надеемся ускорить селекционную работу и облегчить производство адаптированных к климату саженцев ели для лесоводов», — говорит Джакомелло.
