Гены устойчивости к жукам-вредителям помогут спасти ясень в Европе и Северной Америке

Ученые выявили 53 гена, которые позволяют азиатским ясеням бороться с изумрудной златкой. Этот опасный вредитель был завезен в Европу и Северную Америку и угрожает существованию местных видов ясеней. Авторы публикации в Nature Ecology and Evolution надеются, что их открытие ляжет в основу методов селекции или генного редактирования, которые помогут сохранить европейские и североамериканские ясени.

Развитие международной торговли стирает биогеографические границы и способствует быстрому распространению вредителей и паразитов. Нередко это приводит и к экологическим проблемам. Например, завезенный из Азии грибок Cryphonectria parasitica почти полностью уничтожил популяцию американских каштанов (Castanea dentata) в начале XX века. А жителям России хорошо известна печальная история колхидского самшита (Buxus colchica), который стал жертвой интродуцированного вредителя — самшитовой огневки (Cydalima perspectalis).

В последние десятилетия специалисты всерьез обеспокоены судьбой американских и европейских видов ясеней (Fraxinus sp.). Эти деревья считаются ключевыми для умеренных лесов, но над ними нависла угроза — инвазивный жук ясеневая изумрудная узкотелая златка (Agrilus planipennis). Родина этого насекомого — Восточная Азия. Местные виды ясеней приспособились сосуществовать со златкой, однако американские и европейские виды беззащитны перед ней. Неудивительно, что появление этого насекомого в Европе и Северной Америке грозит ясеням массовой гибелью. В США златки уже погубили сотни миллионов деревьев — и миллиарды могут последовать за ними в ближайшие годы.

Исследователи надеются, что, изучив азиатский ясень, способный дать отпор изумрудным златкам, можно будет найти способ защитить от вымирания американские и европейские виды. Именно этим занялись ученые под руководством Лоры Келли (Laura J. Kelly) из Лондонского университета королевы Марии. Они реконструировали филогенетические взаимоотношения 26 видов и подвидов ясеней и сравнили их устойчивость к поражению златками, оцененную экспериментальным путем.

Оказалось, что способность противостоять изумрудной златке трижды независимо возникала в роде Fraxinus. Исследователи обнаружили шесть устойчивых к вредителю видов. Все они происходят из Восточной Азии. Интересно, что некоторые из них оказались ближайшими родственниками уязвимых видов из Европы и Северной Америки. Это дает надежду на создание гибридных ясеней, которые могут спасти популяции этих деревьев.

Кроме того, команда выделила 53 гена-кандидата, которые, возможно, помогают азиатским ясеням обороняться от жуков. 48 из них независимо возникли в трех эволюционных линиях. Семь генов участвуют в синтезе защитных веществ фенилпропаноидов, а еще семнадцать связаны с распознаванием травоядных, передачей защитных сигналов и запрограммированной гибелью клеток. Анализ показал, что среди уязвимых видов некоторые из этих генов также встречаются, но они часто повреждены мутациями.

Авторы отмечают, что обнаруженные гены могут стать мишенями для селекции или генного редактирования американских и европейских ясеней. Воспользовавшись данными методами, можно будет попытаться предотвратить вымирание этих деревьев и восстановить их популяции в районах, которые уже пострадали от нашествия инвазивных жуков.

Изумрудная златка — далеко не единственный опасный вид, переселившийся на новое место жительства благодаря человеку и ставший проблемой для местных экосистем. Ученые называют такие виды интродуцентами. Больше узнать о таких видах можно узнать из нашего теста «Иммигранты или интервенты?».

Сергей Коленов