Новый метод, описанный в недавнем выпуске журнала Applications of Plant Sciences, позволит ученым идентифицировать клональные линии и изучать, как клональное разнообразие варьируется в пределах географического ареала этого вида. Прибрежные секвойи являются одними из самых старых живых деревьев на земле, и, хотя когда-то они занимали большую часть северного полушария, сегодняшние прибрежные леса секвойи можно найти только на 450-мильной полосе земли вдоль побережья от северной Калифорнии до южного Орегона.На сегодняшний день проведено очень мало исследований для выяснения клональных структур прибрежной секвойи.
Частично это связано с другим аспектом, который отличает секвойи от других древесных растений — они гексаплоидны, что означает, что в геноме шесть копий каждой гомологичной хромосомы вместо двух.«Генетический анализ полиплоидных организмов затруднен из-за большого количества аллелей», — объясняет Лакшми Нараян, аспирантка, руководившая исследованием Калифорнийского университета в Беркли. "Помимо гексаплоидного состояния, еще одной проблемой при определении генотипической идентичности клональных растений является возможность соматической мутации, когда происходит мутация, изменяющая генотип человека в клональной линии. Эти мутации могут затруднить исследования генотипирования стремясь определить происхождение побегов ».Нараян разработал новый протокол для преодоления проблем, связанных с мутациями и большим количеством генетических копий в ДНК красного дерева.
Нараян и ее коллеги протестировали протокол идентификации клонов, собрав образцы ДНК из 770 секвойи, и успешно идентифицировали 449 различных клонов.Ключевым аспектом нового метода является использование коротких повторяющихся последовательностей ДНК из различных типов тканей прибрежной секвойи.
Короткие последовательности ДНК, известные как микросателлиты, присутствуют во всех живых организмах и широко используются для различения людей друг от друга. Исследователи проанализировали данные микроспутников из камбия, листьев и побегов прибрежного красного дерева.«Одним из новых аспектов нашего протокола было использование различных типов тканей для проверки последовательной идентификации аллелей между образцами», — объясняет Нараян. «Требование, чтобы аллели амплифицировались в нескольких типах тканей одного и того же человека перед их подсчетом, сделало наш протокол более консервативным.
Это потенциально снизило вероятность ошибочной идентификации. Другим новым аспектом нашей работы было широкое использование моделирования данных для проверки разрешения наших генетических маркеры и протокол подсчета очков ".
Поскольку молодые секвойи являются быстрорастущими породами деревьев, они коммерчески ценятся для производства древесины, в то время как древние секвойи остаются под защитой. Генетические данные, полученные с помощью нового протокола, могут помочь в обеспечении устойчивого лесопользования в коммерческих молодняках, а также в улучшении усилий по сохранению древних популяций секвойи.
Как говорит Нараян: «Мы надеемся, что методы, представленные в этой статье, будут применимы к другим видам, помимо того, что они будут полезны для генотипирования прибрежных секвойи. В наших будущих исследованиях эта методология будет использоваться для изучения различий в уровнях клонального разнообразия во всем ареале вида. и посмотрите, как клональное воспроизводство может повлиять на физическую структуру лесов секвойи ».