Powstają bardziej zrównoważone lasy sosnowe
Drzewa iglaste, takie jak sosna, świerk i jodła, pełnią bardzo ważną funkcję w regulacji dynamiki lasów i klimatu na kontynencie europejskim. Mają one istotny wpływ na stan ekosystemów, a ponadto odgrywają ważną rolę ekonomiczną ze względu na wytwarzane z nich produkty drewniane i niedrewniane. W ramach projektu PROCOGEN (Promoting a functional and comparative understanding of the conifer genome - implementing applied aspects for more productive and adapted forests), finansowanego ze środków UE, przeprowadzono badania genomiczne na drzewach iglastych, aby usprawnić ich hodowlę oraz gospodarkę leśną. W tym celu w prace zaangażowano badaczy, wykładowców akademickich i przedstawicieli przemysłu z Europy i Ameryki Północnej, tworząc multidyscyplinarny zespół. Uczeni pracowali nad porządkowaniem genomu, genotypowaniem drzew iglastych oraz identyfikacją genów przenoszących ważne cechy związane ze wzrostem i przystosowaniem do zmian zachodzących w środowisku, a także z zaletami ekologicznymi i ekonomicznymi. Wykorzystano najnowsze narzędzia i testy genomiczne, badając zgromadzony materiał genetyczny, a w szczególności cztery europejskie gatunki: sosnę nadmorską, sosnę zwyczajną, świerk pospolity i świerk sitkajski. Dokonano pionierskich odkryć w różnych dziedzinach badań podstawowych, takich jak genomika strukturalna dużych i złożonych genomów roślin. Stworzono nowe genomy referencyjne sosen, określono zmienność genomu na podstawie badań polimorfizmu pojedynczego nukleotydu (SNP) oraz przygotowano obszerny katalog genów odpowiedzialnych za odpowiedzi adaptacyjne i produktywne. Analiza funkcjonalna dostarczyła informacji nie tylko na temat kontroli genetycznej cech adaptacyjnych i produktywnych, ale także potencjalnej roli mechanizmów epigenetycznych w molekularnej kontroli plastyczności fenotypowej, stanowiącej niezwykle istotną kwestię dla zwiększenia odporności na zmianę klimatu. Analiza porównawcza pozwoliła na zbadanie makro i mikrosyntenii gatunków iglastych na różnych poziomach. Uzyskane w ten sposób informacje mają implikacje nie tylko dla wiedzy na temat ich ewolucji w porównaniu z roślinami okrytonasiennymi, ale także dla szybszego zastosowania narzędzi genomicznych w odniesieniu do innych gatunków iglastych. Rezultaty z dziedziny genomiki translacyjnej, oparte na wielocelowym modelowaniu hodowli i studiach przypadku, mają podstawowe znaczenie dla wyboru rozwiązań do zastosowania w wspomaganym przez narzędzia modelowaniu hodowli oraz zarządzaniu zasobami drzew iglastych. Narzędzia z zakresu hodowli wstępnej (np. testy genotypowania do rekonstrukcji pochodzenia), wychwytywanie eksomu i genotypowanie poprzez sekwencjonowanie (GBS) wykorzystano do oceny różnorodności genomowej oraz naturalnego zasięgu gatunków, a także ponownego zdefiniowania zbiorów podstawowych. Znaczenie nowych rozwiązań dla bioinformatyki dotyczy przede wszystkim nowych narzędzi potrzebnych do analizy tak dużych i złożonych genomów. Wśród innych ważnych działań można wymienić przegląd istniejących metodologii i ocenę głównych parametrów populacji, analizy możliwości genomicznej selekcji modelowych gatunków iglastych w Europie czy opracowanie narzędzi symulacyjnych i ich zastosowanie do szeregu rożnych scenariuszy dotyczących hodowli. Zgromadzone dane udostępniono społeczności naukowej oraz ogółowi społeczeństwa przy pomocy przyjaznych użytkownikom i wysoce zintegrowanych środowisk. Po zakończeniu badań, zespół opublikował ich wyniki, przygotowując grunt pod przyszłe prace. Uczeni zaproponowali strategie pozwalające na poprawę produktywności lasów oraz ich adaptacji do zmiany klimatu, przyczyniając się do stworzenia bardziej zrównoważonego paradygmatu dla europejskich lasów. Omawiane badania mogą zostać wykorzystane zarówno w odniesieniu do lasów na terenie UE, jak i w innych regionach (np. Rosji, Nowej Zelandii, Japonii czy obu Amerykach), czego efektem będzie bardziej zrównoważony rozwój i złagodzenie zmiany klimatu w skali globalnej.
Słowa kluczowe
Sosna, iglaste, PROCOGEN, genom, gospodarka leśna, genomika
