Команда ученых из Китая исследовала молекулярные механизмы, позволяющие деревьям гинкго достигать удивительного долголетия. Этот вид деревьев может жить более трех тысяч лет без признаков старения.
Лист гинкго
© Pixabay
Сейчас вид гинкго двулопастной (Ginkgo biloba) — единственный представитель некогда обширной группы растений, возникшей в конце пермского периода, более 250 миллионов лет назад. В некоторых отложениях умеренного пояса Сибири мелового и юрского периодов видно, что осенью земля была покрыта сплошным слоем листьев гинкго. Ботаники предполагают, что гинкговые были родственниками ранних хвойных растений, а происходят они от древних семенных папоротников.
В современном мире гинкго двулопастной в дикой природе встречается только на двух небольших участках в заповеднике Тяньмушань, в провинции Чжэцзян на востоке Китая. Генетические исследования показывают, что эти деревья были около тысячи лет назад высажены в Чжэцзяне людьми и происходят из разных популяций. Подозревают, что это сделали буддийские монахи. В наши дни гинкго часто выращивают в ботанических садах и порой используют для декоративного озеленения городских улиц. В 2016 году был прочитан геном гинкго.
Авторы нынешнего исследования получили небольшие цилиндрические образцы древесины из стволов 34 деревьев гинкго из Анлу (провинция Хубэй) и Пичжоу (провинция Цзянсу). Получение образцов не повредило здоровью деревьев. Анализ годовых колец показал, что рост гинкго не замедлялся в течение сотен лет. Также исследователи установили, что у деревьев разного возраста не отличаются такие характеристики, как размер листьев, способность к фотосинтезу и качество семян.
Чтобы выяснить, что происходит в этих деревьях на генетическом уровне, исследователи сравнили экспрессию генов в листьях и камбии — тонком слое клеток между древесиной и корой, которые дают начало в другим тканям в течение жизни дерева. У старых деревьев гинкго слой камбия составляет всего несколько рядов клеток, так что получить образцы было нелегкой задачей. В результате команда установила последовательность молекул РНК, синтезируемых в клетках камбия, изучила выработку гормонов и проверила микроРНК — молекулы, которые могут включать и выключать определенные гены. Данные были получены от деревьев возрастом от 3 до 667 лет.
Как и ожидалось, экспрессия генов, связанных со старением, увеличилась в умирающих листьях гинкго. Но когда исследователи изучили экспрессию тех же генов в камбии, они не обнаружили различий между молодыми и старыми деревьями, то есть, хотя листья деревьев ежегодно погибают, сами гинкго вряд ли умрут от старости.
Пристальный анализ всё-таки выявил небольшие возрастные изменения у гинкго. У более старых деревьев снижается уровень гормона роста (индол-3-уксусный кислоты) и повышается уровень гормона задержки роста (абсцизовой кислоты). У деревьев старше 200 лет снижается экспрессия генов, связанных с клеточным делением и дифференцировкой, то есть их клетки камбия не будут образовывать новые кору и древесину так же легко, как у более молодых деревьев. Один из авторов исследования Цзиньсин Лин из Пекинского университета лесоводства говорит, что, возможно, если скорость деления камбиальных клеток продолжит снижаться в течение тысяч лет, рост деревьев замедлится, и они могут в конечном итоге умереть от старости. Однако для большинства гинкго куда более вероятна гибель от внешних причин — например, от вредителей или из-за засухи.
Чтобы увидеть, становятся ли деревья уязвимее к таким факторам с возрастом, исследователи изучили гены, связанные с устойчивостью к патогенам и с выработкой флавоноидов — веществ, защищающих от микробов. Они не обнаружили различий в экспрессии этих генов для деревьев разного возраста и полагают, что деревья не теряют способности защищаться от внешних стрессовых факторов. Это позволяет гинкго оставаться здоровыми даже в возрасте более тысячи лет.
Исследователи намерены в дальнейшем изучиить уровень мутаций у деревьев гинкго и другие возможные механизмы старения. Также они считают, что другие ученые могут применить их методы, чтобы исследовать процессы старения других деревьев, от недолговечных тополей до живущих тысячи лет секвой.
Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences
Источник: polit.ru
