Продолжительность одного из этапов образования мужских репродуктивных органов – мейоза – у сибирских елей, произрастающих в пределах Красноярска, несколько увеличилась. На отдельных стадиях мейотических делений клеток у этих растений были зафиксированы отклонения развития. Однако, по оценке учёных, ель сибирская обладает высокой адаптивной способностью в условиях изменяющейся среды. Результаты исследования опубликованы в научном издании «Ботанический журнал».

Сибирская ель широко распространена на территории России от границы лесотундры на севере до степной зоны на юге. Из-за изменения климата ареал этого вида может измениться. Ученым важно понимать, как деревья будут приспосабливаться к изменяющейся среде, в частности, как будут размножаться при отклонении условий от оптимальных.

Исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» совместно с московскими коллегами обнаружили, что у сибирской ели, произрастающей в пределах Красноярска, при потеплении изменяются некоторые стадии мейоза – процесса деления ядра клеток и образования мужских репродуктивных органов. У таких елей также было значительно больше мутаций, обусловленных генетическими трансформациями. Все это говорит о высокой адаптивной способности данного вида к изменениям климата.

Для исследования биологи собирали с елей побеги с микростробилами – органами, в которых образуется споры и пыльца. Ученые обнаружили, что ядра половых клеток делятся неодновременно не только у разных деревьев, но и в пределах одного микроспорангия. Исследователи отмечают, что такой сильной асинхронности ранее не наблюдалось у ели сибирской ни в естественных популяциях Сибири, ни даже в экстремальных условиях Крайнего Севера. К тому же у городских елей ядра начинали делиться при значительно меньших суточных температурах, и размножение продолжалось дольше, чем в естественных популяциях елей. Пыльцевые зерна в основном, были меньше, чем обычно, а также имели аномальное количество воздушных мешков: один, три или несколько срощенных, что может затруднить перемещение пыльцы в пространстве. Ученые предположили, что это обусловлено реакцией вида на изменения условий среды, в частности, увеличением температуры почв и воздуха.

«Растения особенно чувствительны к изменениям на стадиях проростка и формирования репродуктивных органов, когда процессы образования спор приспосабливаются к новому температурному режиму и длине светового дня. Мы изучали рост ели сибирской при изменении привычных условий произрастания. В результате – выявили ответную реакцию вида на быструю смену климатических режимов. Анализ мейоза у ели сибирской показал быстрое прохождение клеточных делений, значительную асинхронность развития клеток и достаточно узкий спектр аномалий. Это может свидетельствовать о высокой жизнеспособности пыльцы. 

Результаты показывают, что ель сибирская быстро адаптируется к климатическим изменениям, по крайней мере температурным. Мы предполагаем, что этот вид обладает высоким адаптивным потенциалом, будет хорошо расселяться и занимать большие территории при изменениях климата», — рассказывает Елена Бажина, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.

Исследователь отметила, что в дальнейшем ученые планируют рассмотреть, как реагируют на непривычные внешние условия женские репродуктивные структуры и как в этих условиях происходит оплодотворение и развитие семян. Это позволит определить, каким образом изменения климата скажутся на процессе размножения сибирской ели и ее распространении.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (№ 20- 05-00540).