Российские биологи выполнили первое комплексное исследование геномного разнообразия тополей, произрастающих на территории страны. Работа позволила уточнить происхождение некоторых гибридных форм и по-новому взглянуть на эволюционные связи внутри рода Populus. Результаты опубликованы в журнале Frontiers in Plant Science.
Исследование провела группа ученых под руководством специалистов Института молекулярной биологии имени Энгельгардта РАН. Они секвенировали полные геномы 23 генотипов тополей, относящихся к 11 таксонам, включая как природные виды, так и гибриды, широко используемые в городском озеленении.
Полученные данные исследователи сопоставили с уже имеющимися международными геномными базами. Такой подход впервые позволил сравнить российские популяции тополей с образцами из других регионов мира на уровне полного генома.
Новые детали происхождения гибридов
Анализ подтвердил, что большинство образцов соответствуют классическим таксономическим группам рода Populus, однако обнаружились и неожиданные особенности.
Генетические данные показали, что некоторые гибридные формы, которые ранее считались результатом скрещивания с североамериканскими видами, могут иметь более сложное происхождение. По результатам анализа они оказались генетически ближе к местному виду Populus nigra. Это говорит о том, что история гибридизации у тополей может быть значительно сложнее, чем предполагалось ранее.
Интересные результаты получены и для вида Populus longifolia, происхождение которого долгое время оставалось неясным. Геномный анализ показал его близость к Populus balsamifera, что может привести к пересмотру систематического положения этого растения.
Созданная база геномных данных и рассчитанные генетические расстояния между образцами уже доступны научному сообществу. Ученые рассчитывают, что она станет основой для дальнейших исследований эволюции, селекции и систематики тополей.
Почему тополя важны для ботаники и урбанистики
Тополя широко используются в озеленении и лесном хозяйстве благодаря быстрому росту и устойчивости к городским условиям. Многие культивируемые гибриды составляют значительную часть городских посадок. Например, в Москве такие формы могут занимать до 78% всех тополей, высаженных в городской среде.
Полученные геномные данные помогают точнее определять происхождение сортов и выбирать наиболее подходящие генотипы для селекции, устойчивые к климату и болезням.
Интересные факты о тополях:
- В мире насчитывается не менее 110 видов тополей, распространенных главным образом в Северном полушарии;
- Один крупный тополь за сезон поглощает более 40 кг углекислого газа и сажи, а производимого им в процессе фотосинтеза кислорода хватает для дыхания четырех человек;
- Листья и почки тополя выделяют фитонциды, убивающие болезнетворные микроорганизмы;
- Почки некоторых видов тополя применяются в медицине и включались в фармакопею России и СССР;
- За сутки тополь поглощает из почвы 400 литров воды и пригоден для осушения болотистых местностей. Этимология названия достоверно не установлена, но по одной из версий лингвистов оно связано со словом «топь» (болото);
- Другая гипотеза — заимствование из романских языков (ср. лат populus), где первый звук п- заместился в славянских языках на т-. Но эта трактовка вызывает сомнения. ;
- Тополя делятся на женские и мужские особи, но способны в процессе жизни менять пол;
- Тополиный пух — это семена с ворсом для аэродинамики. Сам по себе пух не аллергенен. Реакцию у чувствительных людей вызывает приманивающая насекомых пыльца, которая покрывает ворсинки;
- У тополиного семечка есть всего 6 часов чтобы попасть в землю и прорасти. Потом оно погибает;
- За год тополь прибавляет 1-2 метра, это одно из самых быстрорастущих деревьев на планете;
- Корни тополей легко ломают асфальт, фундаменты домов и подземные бетонные коллекторы. Силу тополей следует учитывать при проектировании зданий и сооружений;
- Тополя живут от 100 до 400 лет.
Недавно в Греции нашли два артефакта возрастом 430 тысяч лет, признанных на сегодня самыми древними деревянными орудиями труда. Анализ показал что один из предметов изготовлен из древесины тополя или родственной ему ивы.