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 — незаменимое дерево для озеленения городов средней полосы России, 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 (опушенные семена) образуют не все тополя, а только женские, и логичным решением является посадка только мужских растений, которые не будут «пушить». В нашей стране довольно распространено мнение, что при озеленении городов именно так и поступали: высаживали мужские саженцы, которые затем сменили пол на женский. Однако исследование, 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.
Тополь сибирский
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 еще 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. Ученым 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.
Известно, что тополиный пух образуют только женские растения. Однако непонятно, почему не удалось посадить в Москве только мужские саженцы, решив таким образом вопрос пуха. На примере трёх наиболее распространенных 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-маркёры, можно точно определять пол даже у саженцев тополя, которые зацветут только через несколько лет, а также выбирать наиболее пригодные для озеленения клоны определенных гибридов», — резюмирует Алексей Дмитриев, руководитель лаборатории сравнительной геномики и транскриптомики ИМБ РАН, доцент МФТИ.
Выбор гибридов, наиболее подходящих для озеленения городов и соседствующих с ними территорий (прежде всего неблагополучных по экологической обстановке, таких как крупные дороги и свалки), основанный на генетическом тестировании растений маточных питомников и посадочного материала, позволит решить проблему тополиного пуха и улучшить экологическую обстановку в городах.
Текст: Екатерина Дворянинова.
Источник: «За науку».