ИСТИНА

Вечномерзлотные плейстоценовые толщи Колымско-Индигирской низменности в Якутии содержат многочисленный и разнообразный палеоэкологический материал и представляют собой потенциальный источник генетического материала древних организмов с превосходной сохранностью древней ДНК. Восстановление древних растений может дать исключительный материал для понимания хода эволюционного процесса, для точных реконструкций условий плейстоценового периода. В нижнем течении реки Колымы в урочище Дуванный Яр из ископаемых норок берингийского суслика (Urocitellus parryii) с глубины 38 метров под слоем вечной мерзлоты сотрудники лаборатории криологии почв Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН извлекли семена более чем 60 видов растений (Gubin and Khasanov, 1996), возраст которых, согласно радиоуглеродному датированию, составляет более 30000 лет. В лаборатории криобиологии и биофизики воды Института биофизики клетки РАН часть ископаемых семян, характеризовавшихся высокой сохранностью, была введена в культуру тканей in vitro. Удалось прорастить семена щавеля (Rumex arcticus) до стадии развития семядолей, затем индуцировать каллусогенез в эксплантах из семядолей, высаженных на агаровую среду. В 2012 году с использованием культуры тканей и микроклонального размножения впервые в мире удалось получить растения-регенеранты смолевки (Silene sp.), которые зацветали и давали семена с высокой всхожестью. Органогенез побегов был индуцирован in vitro непосредственно из фрагментов плацентарной ткани незрелых плодов возрастом 31800+/-300 лет. Для инициации органогенеза были использованы модифицированные питательные среды Мурасиге-Скуга и Андерсона (Yashina et al., 2012). Авторы определили растения как Silene stenophylla, однако, такая идентификация вида была подвергнута сомнению Oxelman et al. (2012) на основании ряда морфологических признаков. Было высказано предположение, что древнее растение относится к группе S. linnaeana, а по ареалу распространения – к S. samojedora. Таким образом, особый интерес представляла задача уточнить видовую принадлежность регенерантов смолевки, полученных из ископаемого позднеплейстоценового и современного материала. Для этого нами был привлечен современный гербарный материал по секциям Graminiformes и Physolychnis рода Silene L. с территории Сибири и Дальнего Востока. Изучено 42 образца 8 видов: секция Graminiformes: S. jenisseensis Willd. и S. stenophylla Ledeb.; секция Physolychnis: S. ajanensis (Regel et Tiling) Vorosch., S. linnaena Vorosch., S. samojedora (Sambuk) B.Oxelman, S. uralensis (Rupr.) Bocquet., S. villosula (Trautv.) V.V.Petrovsky et Elven и S. violascens (Tolm.) V.V.Petrovsky et Elven. Проведен морфологический анализ образцов. Для установления филогенетического положения регенерантов внутри рода Silene проведен молекулярно-филогенетический анализ тех же образцов и регенерантов двух линий (древних и современных растений) по ITS 1-2 ядерной рДНК и интрону rps16 пластидной ДНК с привлечением обширного материала из Генбанка, охватывающего основное таксономическое разнообразие рода. Анализ по ITS 1-2 включал 107 образцов, по rps16 – 92 образца. Сделан вывод о том, что обе линии регенерантов относятся к видовому комплексу Silene linnaeana sensu lato секции Physolycnis подрода Behenantha, а не к виду Silene stenophylla из секции Graminiformes (секции Siphonomorpha s. l.) подрода Silene, как предполагалось ранее (Yashina et al., 2012). В процессе работ по восстановлению древней смолевки отработаны ключевые подходы, основанные на методе культуры тканей растений in vitro, с помощью которых можно индуцировать прорастание ископаемых семян либо инициировать каллусообразование с последующей дифференциацией вплоть до полной регенерации растения. Таким образом, метод культуры in vitro предоставляет возможности получить новые древние регенеранты на основе биоматериала, извлеченного из ископаемых нор грызунов в ледниковых отложениях северо-востока Сибири. Молекулярно-генетические и филогенетические подходы позволяют получить качественную сборку древних геномов и определить точное таксономическое положение регенерантов. На основе сравнения геномов ископаемых и современных регенерантов можно оценивать скорость и характер эволюции видов растений в позднем плейстоцене и голоцене в условиях Арктики.