Ученые представили базу ДНК-штрихкодов для редких алтайских растений

Российские биологи вместе с коллегами исследовали более 300 малоизученных и редких видов растений Алтая, многие из которых относятся к эндемикам, то есть встречаются исключительно на ограниченной территории Алтайской горной страны. Ученые провели генетическое исследование, на основании которого разработали ДНК-штрихкоды для каждого вида, а также проанализировали тысячи гербарных образцов из фондов России и зарубежья. Полученные в ходе работы базы данных ДНК помогут защитить редкие растения от незаконного вывоза за границу, а также будут полезны для ботаников по всему миру. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Systematics and Biodiversity.

Сегодня молекулярные методы используются в различных направлениях биологии и медицины, обеспечении безопасности, например при таможенном досмотре. Один из универсальных генетических методов — ДНК-штрихкодирование. Он позволяет определить принадлежность самых разных организмов — от бактерий до растений и животных — к тому или иному биологическому виду. Его суть заключается в том, что изначально собирают библиотеку с «расшифровками» определенных участков ДНК — не очень длинных, присутствующих в клетках всех представителей изучаемой группы и обладающих довольно небольшой изменчивостью внутри нее. У организмов одного вида последовательности ДНК будут практически одинаковы, а у разных, даже близкородственных видов в этих фрагментах будут отличия. В исследованиях после секвенирования (получения последовательности аминокислотных оснований ДНК) образца результат сравнивают с последовательностью ДНК в базе, и так уточняют таксономическую принадлежность.

Такие ДНК-штрихкоды используются в природоохранной деятельности, поскольку по ним легко можно распознать виды редких растений, которые, например, запрещено вывозить из страны. Кроме того, эти последовательности позволяют отличить организмы, очень схожие внешне, в частности эндемики от широко распространенных видов. Эндемиками называют виды, произрастающие только на определенной, часто довольно ограниченной территории, например, лишь в горах Алтая. Так, среди всех известных на сегодняшний день видов растений около 10% эндемичны. Часто за счет ограниченного ареала они становятся редкими, потому требуют более тщательного изучения и охраны.

Международный коллектив ученых из России, Монголии, Китая, Кореи и Казахстана исследовал редкие эндемичные виды растений Алтайской горной страны. В результате плодотворной семилетней работы биологи исследовали более 3 000 образцов 321 вида плохо или вовсе не изученных растений. Авторы проанализировали коллекции российских и зарубежных гербарных фондов, что позволило получить информацию о распространении, морфологии и особенностях как эндемичных, так и широко распространенных на территории России растений. Также исследователи выделили ДНК алтайских эндемиков и загрузили их последовательности в общедоступную базу ДНК-штрихкодов.

«Полученные нами данные будут полезны исследователям по всему миру. ДНК-штрихкоды, которые мы определили для редких видов, представляют ценность для природоохранных организаций, поскольку помогут предотвратить утерю и вывоз за границу редких растений. Кроме того, это исследование очень важно для повышения узнаваемости и рейтинга российских ученых на международном уровне», — рассказывает Андрей Эрст, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат биологических наук и старший научный сотрудник Томского государственного университета.

В исследовании приняли участие сотрудники Томского государственного университета (Томск), Федерального научного центра биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН (Владивосток), Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (Новосибирск), Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск), Алтайского государственного университета (Барнаул), Сеченовского университета (Москва), Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева (Москва), а также их коллеги из Колорадского университета (США), Чханвонского национального университета (Южная Корея), Ягеллонского университета (Польша) и Института ботаники Китайской академии наук (Китай).