Волгоградские учёные-биологи из ФНЦ агроэкологии РАН ведут молекулярно-генетические исследования и разработку эффективных методов микроклонального размножения ценных генотипов растений в лабораторных условиях. Актуальность анализа вызвана необходимостью сохранения видового разнообразия биосистем с учетом их географической и локальной популяционной изменчивости
Изменение экологических и климатических условий, антропогенный фактор, выпас скота на заповедной территории становятся причинами снижения численности ценных, редких, краснокнижных видов растений, увеличивающими риск исчезновения и затрудняющими процесс воспроизводства их популяции. В таком случае важная роль отводится биотехнологическим и молекулярно-генетическим аспектам сохранения редкого вида растений: ученые создают генетические банки редких и ценных видов растений и изучают особенности и возможности их культивирования in vitro (в пробирке).
Специалисты ФНЦ агроэкологии РАН (г. Волгоград) ведут исследования по решению проблемы сохранения биоразнообразия и разрабатывают методы для создания искусственных популяций ценных древесно-кустарниковых растений, включая формирование видовых коллекций в лабораторных условиях. Так, сотрудники новой Молодежной лаборатории, применяя метод клонального микроразмножения в культуре in vitro, планируют воспроизвести древесно-кустарниковые хозяйственно ценные виды растений.
Ольга Олеговна Жолобова – кандидат биологических наук, заведующая лабораторией, ведущий научный сотрудник лаборатории биотехнологий ФНЦ агроэкологии РАН (г. Волгоград) – рассказала о том, чем вызвана потребность изучения генетических банков растений, о методах проведения генетического мониторинга редких и малоизученных видов, о создании репрезентативной коллекции in vitro, а также о текущем исследовании, основанном на методе микроклонального размножения и проходящем в новой молодежной лаборатории биотехнологий, которую она возглавляет.
Развитие методов молекулярной генетики и работа по созданию генетических банков растений способствуют сохранению генетического разнообразия редких и исчезающих видов растений.
По замечанию Ольги Жолобовой, «основной задачей научных институтов в сохранении биологического разнообразия является комплексное изучение и сохранение ценных генетических ресурсов природной флоры путем пополнения и поддержания коллекций живых растений (ex situ, т.е. в природе, в естественных местах произрастания), а также разработка эффективных методов сохранения in situ (в культуре, создание специальных питомников, генетических банков хранения материала). Генетические банки подразделяются на несколько видов: полевые генетические банки (чаще всего это клоновые посадки плодовых и лесных пород, корневых и клубневых культур), семенные генетические банки, банки растительного материала в культуре in vitro (культура тканей и клеток растений в условиях замедленного роста)».
Для проведения генетического мониторинга редких и малоизученных видов волгоградским специалистом еще в рамках диссертационного исследования были разработаны RAPD и AFLP-методы мультилокусного анализа.
«Когда речь идет об эффективном сохранении вида, необходимо понимать, насколько широко его генетическое разнообразие в природе. Одним из наиболее рациональных подходов к описанию внутривидового разнообразия является использование молекулярно-генетических маркеров, которые позволяют легко идентифицировать отдельные генотипы и оценить степень генетического полиморфизма внутри отдельных популяций и вида в целом. Поскольку большинство редких видов растений относятся к числу малоизученных в генетическом плане объектов, то для них возможно использование маркеров универсальных для всех видов растений и животных: RAPD и AFLP, ISSR и некоторых других», – пояснила ученый.
Ольгой Жолобовой эти методы ранее были применены для мониторинга популяции Левкоя душистого. Исследователь уточнила, как они работают на практике и что помогают выявить:
«Первым этапом работы при использовании молекулярных методов исследования является получение очищенной геномной ДНК из растительных тканей. Для проведения RAPD-анализа (не требует каких-либо знаний о последовательности ДНК, случайная амплификация полиморфной ДНК) генома Левкоя душистого было использовано 11 десятичленных праймеров, ранее успешно применяемых для маркирования генома пасленовых, злаков и представителей родов Stachys, Syringa и др. Всего проанализировано 40 образцов ДНК из шести популяций M. fragrans етом. При этом популяции различались между собой по уровню выявляемого полиморфизма. С помощью AFLP-анализа (полиморфизм длины амплифицированных фрагментов) также были выявлены различия между популяциями и внутрипопуляционный полиморфизм левкоя. AFLP-анализ также выявил уникальные для каждой популяции амплифицируемые фрагменты ДНК. В RAPD-спектрах выявлено 22 мономорфных фрагмента, в AFLP-спектрах – 28. Ряд общих фрагментов, по-видимому, можно считать маркерами вида.
Сходство результатов, полученных при использовании двух различных методов, говорит о правомерности использования каждого из них по отдельности. В то же время более простая методика проведения RAPD-анализа, большее количество уникальных фрагментов, выявляемых в каждой популяции по сравнению с AFLP-анализом, а также хорошее разделение популяций при статистической обработке результатов RAPD-анализа позволяет сделать вывод о правомерности использования RAPD-метода (несмотря на то, что в последнее время многими исследователями этот метод рассматривается как “морально устаревший”) при генетическом мониторинге популяций Левкоя душистого. С другой стороны, объединение RAPD- и AFLP-методов позволяет более точно оценить генетическое разнообразие и генетические особенности популяций, поскольку характеризует более обширные области генома изучаемого растения».
Как подчеркнула Ольга Жолобова, «проведенная работа дала возможность перевести исследования редких и исчезающих видов растений на качественно новый уровень. Полученные в работе результаты показали высокую внутривидовую генетическую дифференциацию с использованием ДНК-маркеров, что, в свою очередь, позволяет говорить о возможности проведения полномасштабного генетического мониторинга. Исходя из полученных данных, очевидно, что при разработке стратегии сохранения редких видов ex situ отбор и количество образцов целесообразно проводить, опираясь на данные об уровне и характере генетического разнообразия вида в целом, а мероприятия по сохранению отдельных популяций in situ организовывать, проводя предварительный генетический мониторинг с учетом географической межпопуляционной и локальной внутрипопуляционной изменчивости».
Сохранению и воспроизведению редких видов растений способствуют методы биотехнологии, благодаря которым редкие и исчезающие виды растений в культуре in vitro вошли в репрезентативную коллекцию.
Полная версия интервью доступна на портале “Научная Россия”.
Роскосмос запускает сервис мониторинга земель
АО «Терра Тех» (входит в холдинг «Российские космические системы» Госкорпорации «Роскосмос») в июле 2023 года завершит первый этап масштабного тестирования...
Инновации: ФНЦ агроэкологии РАН разработало приложение «Пустыня. РФ»
В соответствии с поручением премьер-министра России Михаила Мишустина, на базе Федерального научного центра агроэкологии Российской академии наук создан центр по...
В Камышине школьники попробовали вырастить сосну и оценили важность труда лесоводов
В среду, 24 мая, Нижневолжскую станцию по селекции древесных пород — филиал ФНЦ агроэкологии РАН (питомник ВНИАЛМИ) посетили учащиеся 6...
Астраханская область станет пилотным регионом программы по борьбе с опустыниванием
Астраханская область войдет в число 14 пилотных регионов России национальной программы действий по борьбе с опустыниванием. Об этом стало известно...
