Без пуха и пера: ученые нашли способ снизить аллергенную нагрузку в городах
Российские ученые разработали тест-систему, которая способна решить проблему тополиного пуха в городах и снизить аллергенную нагрузку на их жителей. Дело в том, что опушенные семена распространяют только женские особи растения. Новый генетический тест позволит отбирать их на этапе саженцев и озеленять местность исключительно мужскими особями. Экологи считают, что такое решение позволит в конечном итоге решить проблему пушения и помочь аллергикам легче переносить период цветения.
Мужское и женское
Ученые совместной лаборатории сравнительной геномики и транскриптомики Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН и МФТИ разработали тест-систему, позволяющую по ДНК, выделенной, из листа тополя, точно, быстро и недорого определять пол как у взрослых деревьев, так и у молодых саженцев, готовящихся к посадке. Благодаря этой тест-системе можно отбирать для высаживания только мужские деревья, рассказали ученые. Это позволит сократить количество женских растений, которые и доставляют неприятности аллергикам в городах.
— Тополя — двудомные. Есть мужские и женские растения, и пух (опушенные семена) образуется только на женских деревьях. Однако внешне их невозможно отличить до достижения ими 5–7-летнего возраста, когда дерево становится уже почти 10 м в высоту. Существует миф, что в неблагоприятных городских условиях мужские тополя меняют пол на женский, — рассказал «Известиям» ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией сравнительной геномики и транскриптомики ИМБ РАН, доцент МФТИ Алексей Дмитриев.
Однако масштабное исследование нескольких сотен тополей Москвы показало, что проблема пуха в городах связана совсем не со сменой пола деревьями , а происходит от ошибочного высаживания женских особей, пояснил ученый. Теперь специалисты нашли участки генома растений, которые помогают определить их половую принадлежность на раннем этапе.
В работе специалистов использован метод высокопроизводительного секвенирования. Ими изучены последовательности ДНК 379 деревьев, относящихся к видам и гибридам черных и бальзамических тополей, собранных в Москве и еще 15 регионах России — Оренбургской и Новосибирской областях, на Алтае, в Хакассии, Якутии, Приморском крае и т. д. Также были исследованы растения из пяти других стран — Италии, Казахстана, Киргизии, Монголии и Узбекистана. В работу были включены образцы из коллекции Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина.
— Секвенированные последовательности полового локуса и еще ряда участков генома тополя позволили надежно отличить мужские растения от женских, а также точно определить, к какому из наиболее распространенных в озеленении Москвы гибридов относится растение — тополю сибирскому, тополю петровскому или тополю Разумовского, причем даже в тех случаях, когда по морфологии этого сделать не удавалось, например, из-за кардинальной обрезки, — рассказал Алексей Дмитриев.
Вуаля – тополя
Результаты генетического анализа показали, что при озеленении Москвы только для тополя Разумовского был обоснованно высажен мужской клон. Для дерева петровского сажали преимущественно два клона — мужской (оправданно, по словам ученых) и женский (ошибочное решение), а для тополя сибирского в основном сажали только женские растения, что привело к массовым проблемам с тополиным пухом.
— Результаты генетических исследований позволяют отбирать только мужские растения и решить проблему с тополиным пухом, — резюмировал Алексей Дмитриев.
Тополя считаются незаменимыми деревьями для озеленения городов средней полосы России: они неприхотливы, быстро растут — до 2 м в год, имеют большую площадь листовой поверхности, благодаря чему выделяют много кислорода и эффективно очищают воздух. Они абсорбируют тяжелые металлы и эффективно очищают почву. Ни одно другое дерево не может сравниться с ними по этому комплексу ценных качеств.
Основная проблема, связанная с этим деревом, — это пух, который доставляет множество неудобств жителям и городским службам. Бытует мнение, что тополиный пух — аллерген, но это не так. Он гипоаллергенен, однако переносит и распространяет пыль и пыльцу других растений, что приводит к обострению аллергических заболеваний.
Огромная пылинка
По своей сути тополиный пух — огромный сорбент-пылинка, к которой прилипает пыльца и смолы, включая выхлопы от сгораемого топлива и фабрик, рассказал «Известиям» научный сотрудник Научно-исследовательского института фундаментальной и клинической иммунологии Михаил Болков.
— Кроме того, пух раздражает дыхательные пути. И вот эта смесь позволяет пыльце и другим аллергенам травмировать эпителий и вызывать иммунный ответ. Таким образом, не столько сам пух, сколько его комбинация с продуктами горения нефтепродуктов и другими аллергенами вместе приносит все беды, — сказал эксперт.
В настоящих реалиях важно создавать в городах комфортную среду, учитывая ориентированность и на биомассу зеленого каркаса, и на безопасность для жителей города, подчеркнула эколог, заместитель директора института экологии РУДН имени Патриса Лумумбы Ирина Головачева.
— Конечно, выросшие тополя женского пола необходимо гармонично заменять на те же тополя, но мужского, и создавать новые зеленые насаждения, которые в дальнейшем не принесут проблем. Разработанная тест-система, позволяющая по выделенной ДНК определить у молодых саженцев пол до того, как они вырастут и начнут распространять пух в период цветения, даст возможность грамотно осуществлять замену, — прокомментировала она работу российских ученых.
В целом, исследования в области генетики деревьев перспективны и необходимы для решения множества экологических и социальных проблем, сказал заместитель директора ФГБУ «ВНИИ Экология» Вадим Петров. А представленная работа позволяет отбирать мужские тополя для посадки в городах, что снижает количество пуха, вызывающего аллергию у людей, резюмировал он.
