Российские генетики показали, что проблема с тополиным пухом, существующая в Москве, связана с ошибками при выборе посадочного материала и массовой высадкой женских растений, чего можно избежать в дальнейшем благодаря применению современных научных достижений. Тополь — это незаменимое для озеленения городов средней полосы России дерево, поэтому можно и нужно выбирать для посадки наиболее подходящие его гибриды, основываясь на данных о родительских видах, и высаживать только мужские растения, которые не будут образовывать пух. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Plant Science.
Найти достойную альтернативу тополю при озеленении крайне сложно, так как он неприхотлив, быстро растёт и благодаря большой листовой поверхности выделяет кислорода в несколько раз больше, чем другие деревья средней полосы России. Однако наличие пуха наносит существенный вред городам и их жителям, дискредитируя тополь. Важно отметить, что пух (опушённые семена) образуют не все тополя, а только женские, и логичным решением является посадка только мужских растений, которые не будут «пушить». В то же время в нашей стране довольно распространено мнение, что при озеленении городов именно так и поступали: высаживали мужские саженцы, которые затем сменили пол на женский, поэтому такой способ решения проблемы с тополиным пухом не работает. Однако исследование российских учёных, выполненное с использованием современных методов глубокого секвенирования на большой выборке растений, доказало, что массовое распространение в Москве женских тополей, образующих пух, не имеет отношения к смене пола деревьев с мужского на женский, а происходит от ошибочной посадки женских саженцев, причём не лучших для города гибридов.
Научная группа из Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН и МФТИ в соавторстве с представителями других организаций, в том числе ГПБУ «Мосприрода», провела анализ 379 тополей, произрастающих в 15 регионах России и ещё пяти странах мира, с использованием метода высокопроизводительного секвенирования. Изучение последовательности полового локуса дополнительно к традиционно применяемым в филогенетических исследованиях участкам генома значительно повысило достоверность оценки образцов. Объединение полученных молекулярно-генетических данных с морфологическими и географическими подтвердило ряд спорных гипотез о происхождении исследованных видов и гибридов тополя и позволило представить схему взаимоотношений между таксонами секций Aigeiros Duby и Tacamahaca Spach, которые наиболее часто использовались для озеленения городов. Учёным удалось установить происхождение наиболее распространённых в Москве тополей и определить пол изученных образцов на основе последовательности ДНК, что важно для понимания того, какими гибридами озеленялась Москва и как сейчас сделать этот процесс более эффективным, в том числе выбрать наиболее пригодные генотипы для города и решить проблему тополиного пуха.
Учёные уделили особое внимание исследованию пола тополей. Известно, что тополиный пух, вызывающий массу проблем у горожан, образуют только женские растения. Однако непонятно, почему не удалось посадить в Москве только мужские саженцы, решив таким образом вопрос пуха, и максимально использовать все преимущества этого дерева для озеленения городов. На примере трёх наиболее распространённых в Москве гибридов (тополя Разумовского, тополя петровского и тополя сибирского) исследователи показали, что источником всех проблем является неправильный выбор саженцев для озеленения.
«Только для тополя Разумовского в Москве был высажен мужской клон. Для тополя петровского для озеленения использовали преимущественно два клона — мужской и женский, а для тополя сибирского в основном сажали только женские растения», — сообщает Елизавета Сигова, старший лаборант лаборатории сравнительной геномики и транскриптомики ИМБ РАН, студент МФТИ.
Полученные результаты опровергают встречающееся среди москвичей мнение, что изначально были посажены мужские растения тополя, которые затем из-за неблагоприятных условий сменили пол на женский, что и привело к проблеме с тополиным пухом.
«Массовое распространение женских тополей в Москве связано с ошибками в определении пола саженцев и неправильным выбором посадочного материала и не имеет отношения к смене пола в ходе роста и развития растения. В городах необходима посадка исключительно не образующих пуха мужских деревьев. Кроме того, гибриды тополя для озеленения должны быть наиболее приспособлены к выращиванию в городских условиях, что можно предсказать по данным об их родительских видах», — добавляет Екатерина Дворянинова, младший научный сотрудник лаборатории сравнительной геномики и транскриптомики ИМБ РАН, аспирант МФТИ.
Определение пола саженцев тополя по морфологическим признакам возможно только после начала цветения — через несколько лет от момента посадки. Проведённый исследователями молекулярно-генетический анализ позволил разделить по полу все изученные образцы на мужские и женские, что полностью соответствовало наличию мужских или женских серёжек на деревьях, доказывая точность использованного метода.
«В дальнейшем можно избежать повторения ошибок, сделанных при посадке тополей в Москве. Используя ДНК-маркеры, можно точно определять пол даже у саженцев тополя, которые зацветут только через несколько лет, а также выбирать наиболее пригодные для озеленения клоны определённых гибридов», — резюмирует Алексей Дмитриев, руководитель лаборатории сравнительной геномики и транскриптомики ИМБ РАН, доцент МФТИ.
Результаты выполненной работы показывают, какие ошибки были допущены при озеленении Москвы тополями, и предлагают решения для выбора гибридов, наиболее подходящих для озеленения городов и соседствующих с ними территорий (прежде всего неблагополучных по экологической обстановке, таких как крупные дороги и свалки), основанные прежде всего на генетическом тестировании растений маточных питомников и посадочного материала. Высадка таких гибридов позволит решить проблему тополиного пуха и улучшить экологическую обстановку в городах, что положительно скажется на качестве жизни населения.
Источник новости: habr.com
