Тополь сдал ДНК-анализ

Хотя наука уже владеет исчерпывающими данными о ДНК множества самых разных существ - от бактерий до человека, в списке изученных геномов до сих пор появились только два растения - арабидопсис (Arabidopsis thaliana) в 2000 году, излюбленный объект всевозможных экспериментов биологов, и рис в 2004-м.

Волосистоплодный тополь Populus trichocarpa стал третьим по хронологии, но не по значению.

Тополь очень быстро растет и широко используется в бумажной, лесной и деревообрабатывающей промышленности, потому и попал в поле зрения генетиков. Кроме того, ожидалось, что геном тополя сравнительно невелик. Правда, в итоге в геноме тополя оказалось более 45 000 кодирующих белки генов (для сравнения: человеческий геном, как считается сегодня, содержит около 20 000 генов). Но всё же геном тополя из-за малой «мусорной» части сравнительно компактен и включает 480 миллионов единиц нуклеотидов - в 40 раз меньше, чем в геноме сосны, например, и в 6,7 раз меньше человеческого.

Анализ тополиной ДНК выполнили ученые из 8 стран, в том числе США, Канады, Швеции и Бельгии, результаты их трудов в ближайшие дни опубликует журнал Science. ДНК для исследования извлекли из тополей, растущих в бассейне реки Нискуолли в штате Вашингтон.

Генетический код тополя исследователи сравнили с разновидностью арабидопсиса, имеющей общую с родом тополей «родословную». Как выяснилось, после того, как эволюционные пути растений разошлись, тополь удвоил свой геном.

Работа, по мнению генетиков, имеет не только академическое значение, но и позволит создать возобновляемое биологическое топливо и лучшую по качеству бумагу и древесину.

Генетические данные о рисе уже используются для разработки более устойчивых и урожайных сортов. Как писала «Газета.Ru», недавно выведен особый водостойкий сорт риса, актуальный для подверженных наводнениям районов.

Сегодня волосистоплодный тополь все еще считают «диким», хотя и выращивают на древесину и целлюлозу. Исследователи рассчитывают в ближайшее время создать новые, полностью «одомашненные» разновидности тополя, «настроенного» расти выше и быстрее, требовать меньше воды и питательных веществ, чем любое другое дерево, и лучше сопротивляться болезням и вредителям.

Параллельно начнётся работа по выведению тополей - борцов с глобальным потеплением, которые смогут впитывать больше углекислого газа из атмосферы. Обещано, что первые результаты станут заметны уже через 3-5 лет, а через 15 зашумят настоящие генно-модифицированные тополиные леса.

Чтобы создавать такие тополя, необходимо правильно отобрать нужные гены. На сегодня ученые вычленили уже 93 гена, связанных с синтезом целлюлозы, хемицеллюлозы и лигнина, которые формируют стенки растительных клеток.

Проблема экологически чистого, в отличие от бензина, и потенциально неисчерпаемого биотоплива давно занимает ученых. На январь запланирована расшифровка генома сои Glycine max, главного потенциального источника биотоплива. Идёт и изучение генетики персиковых и эвкалиптовых деревьев с теми же целями. Открывший часть своих генетических тайн тополь теперь может стать более перспективным с этой точки зрения.

На сегодняшний день производство биотоплива из деревьев признано нерентабельным:

требуются слишком большие участки земли, а «урожай» - этанол, который получают из целлюлозы, - оказывается невысоким. Расшифровка генома тополя должна способствовать усилиям в энергетической сфере: генетически усовершенствованные тополя будут содержать более высокие пропорции целлюлозы и лигнина, которые, в свою очередь, легче преобразовать в этанол и глюкозу. В оптимальных условиях дерево способно расти на 3-4 метра в год и достигать зрелости уже через 4 года.

Кстати, Китай уже сеет целые рощи генетически измененных тополей, которым не страшны насекомые, чтобы помешать распространению пустынь. Всего в мире тополя, по оценкам специалистов, занимают около 75 млн гектаров.