|
|
|
|
Конец второго
тысячелетия ознаменован небывалым сокращением видового разнообразия
жизни. За последнее столетие в результате человеческой деятельности
исчезли около 25 тыс. видов высших растений. Для того, чтобы остановить
надвигающуюся экологическую катастрофу, в первую очередь необходимы меры,
направленные на защиту природы от загрязнения и вредных воздействий на
места обитания представителей различных видов. Однако, чтобы сохранить
некоторые виды растений, уже недостаточно охранных мероприятий, а необходимы
меры по их восстановлению. Знания, накопленные популяционой генетикой,
свидетельствуют, что каждый вид имеет свойственный ему, эволюционно сложившийся
уровень генного разнообразия. Программы по восстановлению видов не
должны игнорировать исторически сложившуюся внутривидовую генетическую
подразделенность и уровень ее изменчивости. Поэтому работа по восстановлению
вида должна включать изучение его генетической структуры.
Программы
сохранения редких индивидуумов часто начинаются с уточнения их таксономического
положения. Характер защитных мер будет зависеть от того, является ли нуждающийся
в защите вид редким эндемиком или исчезающей популяцией широкораспространенного
вида. Издавна применяемые для этого морфометрия и цитологические данные
недостаточны, так как могут зависеть от влияния среды на фенотипические
проявления признаков.
Прямое
изучение ДНК представителей наиболее подходит для выяснения генетической
изменчивости видов и установления генетических связей между исследуемыми
представителями. В настоящее время генетическую структуру ДНК исследуют
с помощью различных молекулярных маркеров. В качестве меры геномной вариабельности
используются белки, так как они являются продуктами экспрессии генов и
могут давать информацию о структуре и состоянии соответствующих участков
ДНК. Среди различных белковых маркеров, применяемых в таксономии и природоохранных
мероприятиях, наиболее широко используется аллозимный анализ. В последние
годы в изучении структуры ДНК получил распространение метод, основанный
на полимеразной цепной реакции ДНК с участием произвольных праймеров (RAPD-анализ).
Метод исследует локусы ДНК с помощью одиночных праймеров, узнающих комплементарные
участки на обеих цепях ДНК. В отличие от аллозимного, метод RAPD
позволяет анализировать не только уникальную, но также некодирующую часть
ДНК. Благодаря этому он успешно используется в ряде лабораторий для целей
таксономии и характеристики генетической структуры популяций (в том числе
и редких видов).
В лаборатории биотехнологии Биолого-почвенного
института ДВО РАН с помощью RAPD-анализа проводятся популяционно-генетические
исследования редких, нуждающихся в защите видов растений, а также видов,
широко распространенных, но имеющих сложные вопросы таксономического плана,
решение которых поможет прояснить эволюционную историю видов.
Предметом изучения являются виды, природные популяции и культивируемые
формы женьшеня настоящего, виды, а также континентальные и островные популяции
ирисов, популяции лиственниц.
Российское
Приморье является единственным местом на Земле, где женьшень
настоящий P. ginseng C.A. Meyer сохранился в естественных местообитаниях.
Исследование степени генетической изменчивости природных популяций
должно стать теоретической основой для разработки научно обоснованной программы
сохранения этого ценного растения. С участием нескольких произвольных праймеров
исследована ДНК представителей трех природных популяций
женьшеня - хасанской, спасской, чугуевской. Показано, что популяции
различаются по генетической вариабельности их представителей, которая выражалась
не только наличием полиморфных локусов в ДНК некоторых растений , но и
вырьированием интенсивности гомологичных фрагментов в профилях амплификации
ДНК у разных растений. Хасанская популяция оказалась практически мономорфной,
среди растений чугуевской и спасской популяции отмечены те, в ДНК которых
обнаружены изменения. Дальнейшие исследования с другими растениями и праймерами
помогут составить определенное представление о генетической структуре еще
существующих природных популяций женьшеня, которое будет использовано при
разработке охранных мероприятий. Проводятся исследования форм женьшеня,
культивируемых в природе и in vitro. Полученные результаты свидетельствуют,
что культивирование in vitro приводит к существенным изменениям в
ДНК исходных форм, что ставит под сомнение возможность сохранения вариантов
ДНК в культивируемых клетках.
Проводимые
нами исследования ирисов являются иллюстрацией возможности применения RAPD-анализа
для решения сложных вопросов, связанных со статусом некоторых таксонов.
В настоящее время не существует единой классификации рода Iris. С помощью
RAPD-метода мы провели ДНК-типирование представителей дальневосточных ирисов
- I. setosa, I. ensata, I. laevigata, I. uniflora, I. sanguineae и Pardanthopsis
dichotoma. Каждый из видов ирисов имеет специфический
спектр RAPD-продуктов, характеризующийся определенным набором фрагментов.
На основании полученных картин амплификации с праймерами, позволяющими
четко дифференцировать изучаемые виды, была построена дендрограмма
генетического сходства между ними. Полученные результаты позволяют
высказаться по спорному вопросу о статусе вида I. uniflora
и дают основания отнести его к секции Limniris. Кроме того, согласно нашим
данным, виды I. ensata и I. laevigata генетически удалены друг от друга,
что поддерживает более позднее мнение о возможной принадлежности их к разным
сериям.
Мы
также провели исследования и адаптировали метод RAPD для популяционно-генетических
исследований лиственницы (Larix Mill.) Выбран простой и не занимающий много
времени метод выделения ДНК лиственницы, подобраны эффективные праймеры
и оптимизированы условия проведения полимеразной цепной реакции.
ЖУРАВЛЕВ Юрий Николаевич, член-корреспондент РАН, директор Биолого-почвенного института ДВО РАН
РЕУНОВА Г.Д., к.б.н. , Биолого-почвенный институт ДВО РАН
КОЗЫРЕНКО М.М., к.б.н. , Биолого-почвенный институт ДВО РАН
АРТЮХОВА Е.В., к.б.н. , Биолого-почвенный институт ДВО РАН
МУЗАРОК Т.И., к.б.н. , Биолого-почвенный институт ДВО РАН
САЗОНОВА И.Ю., м.н.с. , Биолого-почвенный институт ДВО РАН
ИЛЮШКО М.В., аспирант, Биолого-почвенный институт ДВО РАН
Fax: (7-4232) 310-193
e-mail: biotech@ibss.marine.su