Гербарные коллекции в молекулярно-генетических исследованиях

Abstract

В мире существует более 3400 научных гербариев, насчитывающих около 390 миллионов образцов, собранных за последние 400 лет, которые документируют растительное разнообразие Земли. Информация, хранящаяся в виде гербарных коллекций, не устаревает со временем и создает фундамент для проведения исследований по биоразнообразию. Настоящим прорывом в методологии изучения гербарных образцов в последние два десятилетия явилось привлечение ДНК-технологий, что стало возможным благодаря разработке все более совершенных методов выделения ДНК, ПЦР-анализа и секвенирования. Все чаще гербарные образцы становятся объектом комплексных исследований по систематике и филогении, изменению генетической структуры популяций в различные исторические периоды, изучению генофонда и истории интродукций отдельных видов растений как с использованием классических ботанических методов, так и с привлечением методов молекулярной генетики. Для изучения исторических эпифитотий и ко-эволюции системы патоген-хозяин проводятся параллельные исследования гербарных растений и сохранившихся на них вредных организмов. В данном обзоре рассмотрены перечисленные выше направления исследований гербарных коллекций, выполненные с привлечением молекулярно-генетических методов. Молекулярно-генетические исследования гербарных образцов сопряжены с рядом методических трудностей. Анализ литературных данных указывает, что изменения ДНК могут быть вызваны различными причинами и факторами, связанными как с гербаризацией растений, так и с длительным хранением гербарных образцов. В ряде работ показана зависимость качества выделенной ДНК от возраста гербарного образца, а также от состояния сохраняемых растений. При этом скорость фрагментации ядерной и пластидной ДНК у гербарных растений может различаться. Использование модифицированных методик, направленных на удаление окисленных полифенолов и выделение даже небольших фрагментов, позволяет преодолевать проблемы загрязнения препаратов и потерь значительных фракций деградированной ДНК при выделении. Рассмотрены перспективы исследований гербарных коллекций с использованием методов секвенирования нового поколения (NGS-анализа), которое снимает многие методические ограничения.

Keywords

• генетическое разнообразие растений
• гербарные коллекции
• днк маркеры
• деградированная днк
• ngs