Полученные результаты опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Trees — Structure and Function.
Как пояснил доктор биологических наук Сергей Горошкевич, заведующий лабораторией дендроэкологии ИМКЭС СО РАН, «ведьмины метлы» — редкие мутации на хвойных деревьях, из-за которых формируются необычные побеги: они медленно растут, густо ветвятся и имеют короткую хвою.
“По приблизительным оценкам, их дает лишь одна из десяти миллиардов делящихся клеток. В настоящее время причины возникновения подобных мутаций еще не известны и мало изучены, что объясняется слабой изученностью и огромным размером генома кедра (он почти в десять раз больше генома человека). Однако на основе клонов «ведьминых метел» с помощью вегетативного (путем прививки черенка с «ведьминой метлой» на обычный саженец) или семенного размножения выводятся новые сорта хвойных растений”, – говорит Сергей Горошкевич.
Для реализации одного цикла селекции исследователям обычно требуется не менее 25–30 лет и сотни образцов деревьев. Учёные идентифицируют перспективные линии и семейства — способные хорошо плодоносить, или декоративные формы, которые украсят частные усадьбы и городские парки.
У каждого растения, как и у человека, имеется диплоидный набор хромосом, от обоих родителей по одной хромосоме. При доминантной мутации, как в примере с «ведьминой метлой», достаточно одной мутантной копии гена, чтобы признак проявился у потомства. Растение, несущие такую мутацию, образует два типа половых клеток: одни с мутантной копией аллеля и другие с обычной. Поэтому при оплодотворении с растением без признаков мутации половина потомков будет выглядеть нормально, а другая половина превратится в симпатичных пушистых карликов.
Учёные сопоставили копии, полученные от исходных «ведьминых метел» — как со зрелых материнских деревьев, так и от молодых носителей мутации из их семенного потомства. Выяснилось, что возраст маточного растения является ключевым фактором, определяющим различия между двумя типами наследников. Копии от старых деревьев способны к цветению и образованию шишек, тогда как потомство молодых саженцев, оставаясь в ювенильной фазе, не формирует шишек, зато образует очень компактную декоративную крону.
Больше влияние на потомство при размножении семенами оказывает рекомбинация: гены родителей перемешиваются, образуя новые генетические комбинации, и каждый носитель мутации отличается от своих собратьев по росту, форме и густоте кроны.
Это открывает безграничные перспективы для разработки новых декоративно-плодовых сортов хвойных растений, включая не только кедр сибирский, но и сосну, пихту, ель и лиственницу.
© Пресс-служба ТНЦ СО РАН
На заглавном фото: С.Н. Горошкевич и бонсай из семенного потомства «ведьминой метлы». Источник: пресс-служба ТНЦ СО РАН
Источник: Томский научный центр.
