Нове дослідження описує геном високоцінного білого дуба. Білий дуб (Quercus alba) є ключовим видом у лісах східної Північної Америки, що має значну економічну, екологічну та культурну цінність. Незважаючи на свою чисельність, цей вид стикається зі зменшенням кількості сіянців на більшій частині свого ареалу.
У дослідженні, опублікованому в журналі New Phytologist, вчені з Інституту сільського господарства Університету Теннессі, Університету Індіани, Університету Кентуккі, Лісової служби США та інших установ уперше здійснили картування складного геному білого дуба. Їхні результати надають нові знання про еволюцію рослин, селекцію дерев та генетичне вдосконалення, що має велике значення для управління лісами та збереження виду.
Удосконалення білого дуба в межах програми UT Tree Improvement
Провідні автори дослідження – Мег Стейтон, доцентка біоінформатики та обчислювальної геноміки Університету Теннессі, та Дрю Ларсон, постдокторант Національного наукового фонду в Університеті Індіани. Вони співпрацювали з науковцями з академічних установ, Лісової служби США, державних лісових господарств та промислових компаній для збору та аналізу генетичних даних, що репрезентують популяції білого дуба.
Білий дуб є одним із пріоритетних видів у програмі UT Tree Improvement, яка протягом десятиліть працює над покращенням генетики дерев. Скотт Шларбаум, професор лісового господарства Університету Теннессі, є керівником цієї програми та співавтором статті про геном білого дуба. Дослідження також вивчає місцеві адаптації виду до високих температур і посухи. До ключових учасників проєкту належать Сет ДеБолт, професор садівництва та директор Інституту міцних напоїв Джеймса Б. Біма при Університеті Кентуккі, та Дана Нельсон із Південної дослідницької станції Лісової служби США, який також є директором Центру досліджень та освіти у сфері здоров’я лісів при Університеті Кентуккі.
Генетична різноманітність та еволюційні відкриття
У статті Стейтон і її співавтори зазначають:
“Геном білого дуба є важливим ресурсом для вивчення геномної різноманітності та еволюції роду Quercus. Крім того, точна анотація генів має вирішальне значення для правильного оцінювання еволюції R-генів (генів стійкості до хвороб) у дубів.”
Дослідження розглядає рівень генетичної різноманітності та популяційної диференціації Q. alba, а також те, як вміст генів і гени стійкості до хвороб змінювалися в ході еволюції дубів і споріднених таксонів. Автори також обговорюють філогенетичні гіпотези, що пояснюють еволюційні взаємозв’язки між видами дуба, спираючись на аналіз повного геному.
Дослідження також підкреслює, що рівень існуючої генетичної варіабельності та ступінь місцевої адаптації популяцій впливатимуть на реакцію Q. alba та інших видів білого дуба на зростаючий стрес від спеки та посухи. Ці висновки мають велике значення для збереження стійкості білого дуба у різних сферах – від економіки до екології та культури.
Посилання на дослідження
Стаття: “A haplotype-resolved reference genome of Quercus alba sheds light on the evolutionary history of oaks”, автори: Дрю А. Ларсон, Маргарет Е. Стейтон, Беант Капур, Нурул Іслам-Фаріді, Тетяна Жебентяєва, Шенгхуа Фан, Йожеф Сторк, Остін Томас, Алаа С. Ахмед, Елізабет С. Стантон, Аллан Г’юстон, Скотт Е. Шларбаум, Меттью В. Ган, Джон Е. Карлсон, Альберт Г. Абботт, Сет ДеБолт і Д. Дана Нельсон, 11 лютого 2025 року, New Phytologist. DOI: 10.1111/nph.20463
Частина проєкту була профінансована винокурнею Makers Mark Distillery та компанією Independent Stave Company. Дерево білого дуба, чий геном було секвеновано для цього дослідження, росте на території кампусу Makers Mark у Лоретто, штат Кентуккі.