Генетическую основу «мрамора» карельской березы разгадали ученые
Российские ученые нашли участок ДНК «природного мрамора» карельской березы
Гены, благодаря которым формируются уникальные «узоры» карельской березы, нашли учёные Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета имени С.М. Кирова (СПбГЛТУ). Работа, о которой сообщили в Минобрнауки России, была опубликована в международном научном журнале Scientific Reports.
Древесину карельской берёзы нередко называют древесным мрамором: такой сложный и каждый раз неповторимый рисунок формируют её ткани. Его ценят и производители мебели, и резчики по дереву. К примеру, в Финляндии спрос на карельскую березу так велик, что ее продают на вес, а не на кубометры.
Ученые давно установили, что узорчатая текстура древесины карельской берёзы — это следствие аномалии роста формы берёзы повислой. Её уникальный «мраморный» рисунок формируется из-за сложного сочетания генетических особенностей и влияния внешних условий.
Основную роль играет камбий — слой клеток, отвечающий за рост ствола в толщину. В местах, где формируется узор, в его работе возникают отклонения от нормы. Во-первых, изменяется характер деления клеток: вместо преимущественно продольных перегородок клетки камбия начинают делиться поперечно. Во-вторых, нарушается правильная дифференциация (разделение) тканей. Все вместе и приводит к аномальным структурам в стволе, образующем «узор» на поперечном срезе: годичные кольца выглядят извилистыми, среди светлых волокон попадаются темные включения, создающие эффект мраморного рисунка.
Не всегда условия для развития аномалии у повислой березы способствуют образованию узоров, даже при семенном размножении березы ценный признак проявляется не у всех потомков, – его наличие можно определить только на 8-15 год после посадки.
Генетики давно стремятся по ДНК молодого дерева определить его предрасположенность к образованию «мраморного рисунка». Два года назад они опубликовали работу, в которой говорилось о связи узора с определенным участком 10-й хромосомы у деревьев из двух известных семейств. В новой работе ученые решили проверить, работает ли «правило 10-й хромосомы» у берез другого происхождения.
В ходе исследования было проанализировано 96 различных образцов из коллекций Института леса Карельского научного центра РАН. Были изучены березы из Карелии, Финляндии, Белоруссии и Ленинградской области. По образцам ученые сопоставили почти 63000 различий в геноме с присутствием или отсутствием рисунка. В итоге связь с 10-й хромосомой была подтверждена: большинство образцов с мутацией в этом участке имели «мраморный узор» на срезе.
Для надежности специалисты провели для шести деревьев полногеномное секвенирование, то есть, определили полный их геном. Затем проверили отобранные молекулярные маркеры на их потомстве и на не родственных деревьях. В итоге, суммировав все полученные данные, генетики пришли к выводу, что за сильную связь с узором отвечает участок 10-й хромосомы, состоящий из 275 тысяч нуклеотидов (или «букв» ДНК), определяющих работу 22 генов.
Полученные данные помогут в будущем выявлять перспективные сеянцы карельской березы задолго до появления внешних признаков.
Справка «МК». Карельская берёза внесена в Красную книгу Республики Карелия.
Между тем, специалистами было замечено, что на появление березы «с рисунком» могут влиять и внешние факторы. К примеру, освещённость (при недостатке света рисунок может формироваться только с одной стороны ствола), плодородие почвы (умеренный дефицит азота может усиливать узорчатость) и плотность посадки (при слишком густой формирование «мраморного» ствола может замедляться).
