Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2019
Ключевые слова: бореальные леса, генетическая адаптация, генетические маркёры, геном, гетерозис, гомеостаз, дендрохронология, дендрофенотипы, засуха, изменение климата, лиственница, секвенирование ДНК, RADseq
Аннотация: Перед началом полевого сезона 2019 года были систематизированы и проанализированы имеющиеся в лаборатории исследовательские данные по изменчивости радиального прироста лиственницы, полученные в предыдущие полевые сезоны (2012-2018 гг.) в районе исследования (п. Вершино-Биджа). По этим данным была получена локальная хронология длитеПоказать полностьюльностью 269 лет (1750-2018 гг.). Отношения между климатом и ростом были проанализированы с помощью следующих двух подходов: (1) корреляции между хронологией ширины колец дерева и кратковременным изменяющимся климатическим рядом, и (2) оптимизация параметров имитационной модели роста дерева Ваганова–Шашкина для оценки экофизиологической характеристики вида. Выявлено, что региональное потепление сопровождалось более медленным нарастанием среднего дефицита влаги, но не самой интенсивности засух. В лесостепи деревья продемонстрировали устойчивый рост и реагировали на климат с мая по июль. Полученные результаты в данной части исследования говорят о том, что деревья в районе исследования, по-видимому, успешно адаптировались к современным климатическим изменениям.?Во время полевых выездов в июне 2019 года на пяти участках (TUIM, КАМ, SON, BOGR, BID), расположенных через 30-50 км друг от друга в лесостепной зоне вдоль предгорий Батеневского хребта были собраны образцы хвои и керны лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.). Общий объем выборки составил 183 дерева. Сбор, транспортировка и обработка 202 кернов были выполнены с использованием стандартных методов дендрохронологии. Измерения и их анализ проводили стандартными методиками, применяемыми в дендрохронологии.?Получены индивидуальные и локальные стандартизованные хронологии прироста лиственницы, имеющие длительность 168-316 лет, причем деревья старше 200 лет наблюдаются в основном на участках TUIM и KAM. Получена общая региональная хронология прироста сибирской лиственницы предгорий Батеневского хребта (BAT) длительностью 316 лет (с 1704 года по настоящее время).?Корреляционный дендроклиматический анализ ежемесячных климатических рядов показал, что из температурных переменных в течение предшествующего и текущего вегетационного сезона минимальная температура оказывает наименьшее влияние на прирост лиственницы и наоборот, отрицательный отклик на максимальную температуру наиболее выражен и наблюдается с июля по сентябрь предшествующего, в мае и июле текущего сезона. В то же время, осадки стимулируют прирост лиственницы с июня по сентябрь предшествующего сезона и с апреля по июль текущего сезона. После обобщения климатических факторов за вторую половину предшествующего и первую половину текущего вегетационного сезона (суммирование осадков, усреднение температуры) максимальные корреляции хронологий ШГК с температурой были получены для периодов июль-сентябрь и май-июль, отклик на осадки в обоих случаях начинается раньше: июнь-сентябрь и апрель-июль.?За рассматриваемый период в приросте лиственницы было отмечено 11 положительных и 12 отрицательных реперных лет (экстремально высокий или низкий прирост, соответственно), значимых в региональном масштабе. Большинство выделенных реперных лет, за исключением 1940, 1987, 1991, 1994, 2005 гг., совпадает с соответствующими по знаку экстремальными отклонениями осадков, максимальных температур и их отношения в течение второй половины предшествующего и первой половины текущего вегетационного сезона.?Из климатических экстремумов, значимо подавляющих прирост лиственницы в региональном масштабе, были выбраны несколько засух (1951, 1963-65, 1974-76 и 1999 г.), произошедших с интервалом более 6 лет (чтобы избежать перекрытия трехлетних периодов до и после засухи). Выявлено, что при относительно слабых эпизодах засухи восстановление прироста происходит в соответствии с климатической динамикой.?Впервые для лиственницы сибирской разработан и протестирован протокол ddRADseq. На основе моделирования распределения сайтов рестрикции в референсном геноме лиственницы сибирской выбрана пара рестриктаз EcoRI–MseI для получения оптимального числа фрагментов ДНК для последующего секвенирования. Разработанный протокол ddRADseq был протестирован на 6 образцах лиственницы сибирской, для секвенирования которых был использован секвенатор MiSeq Illumina и 300 циклов (2 х 150 н.о.) секвенирования парно-концевых библиотек для получения прочтений.?После очистки и первичной биоинформатической обработки было получено достаточно большое число качественных прочтений, которые с очень высокой частотой (98-99%) картировались на референсный геном лиственницы сибирской. Последующее генотипирование выявило 20479 полиморфных локусов. Из них отобраны 1019 наиболее надёжных и полиморфных снипов. Этого числа достаточно для поиска связи индивидуальной генетической изменчивости с изменчивостью индивидуальных дендрофенотипов (индексы сопротивления засухе, восстановления после засухи и устойчивости стабильности развития после засухи), но оно должно увеличится при увеличении размера выборки при дальнейшем анализе запланированном на 2020 г.