Карельская берёза — редкое дерево с уникальной древесиной, которую ценят за декоративный рисунок. Однако разведение этой породы остаётся сложной задачей: при посеве семян ценный признак проявляется далеко не у всех потомков, а понять, будет ли древесина узорчатой, можно лишь через 8–15 лет, когда дерево достигнет зрелости. Селекционеры годами ухаживают за растениями, которые в итоге дают обычную прямослойную древесину. Решить эту проблему поможет ранний молекулярный отбор, но для него нужно точно знать, какие участки генома отвечают за формирование узорчатого рисунка.
Учёные подтвердили связь узорчатой древесины карельской берёзы с определённым участком генома и сузили область поиска в четыре раза. Результаты опубликованы в Scientific Reports.
Чтобы проверить и уточнить результаты предыдущих работ, группа учёных проанализировала 96 неродственных образцов берёзы из Карелии, Финляндии, Беларуси и Ленинградской области. Сопоставив почти 63 тысячи точечных различий в ДНК с наличием узорчатости, они подтвердили, что признак действительно связан с участком 10-й хромосомы. Дополнительно было проведено полногеномное секвенирование шести деревьев — четырёх узорчатых и двух с обычной древесиной.
Это позволило не только подтвердить прежние выводы, но и значительно сузить зону поиска: вместо участка длиной около 1,2 миллиона «букв» ДНК внимание учёных теперь сосредоточено на интервале в 275 тысяч нуклеотидов. Внутри него located 22 гена, кодирующих белки. Три из них показали особенно сильную и воспроизводимую связь с признаком как в неродственной выборке, так и в семьях полных сибсов.
Главный результат
Формирование узорчатой древесины связано с одним ключевым участком генома, а не с множеством разрозненных генов. Этот вывод подтверждён на деревьях разного происхождения — как в семьях от контролируемых скрещиваний, так и среди неродственных особей из разных регионов. Это укрепляет представление о «мажорной» генетической архитектуре признака, хотя конкретный ген и мутация, отвечающие за узорчатость, пока не установлены.
Полученные данные открывают путь к раннему отбору карельской берёзы с помощью молекулярных маркеров. После дополнительной проверки подход позволит выявлять перспективные сеянцы задолго до появления внешних признаков узорчатости. Это особенно важно для сохранения генетических ресурсов вида, который внесён в Красную книгу Республики Карелия и нуждается в поддержке как в природных популяциях, так и в культуре.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, грант № 22-16-00096-П.
Участники исследования: СПбГЛТУ; Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт лесного хозяйства; Институт леса Карельского научного центра РАН; Сколковский институт науки и технологий.
Фото: СПбГЛТУ
Источник: Минобрнауки России
