Китайские исследователи выяснили, что продуктивность привитых деревьев катальпа определяется в первую очередь генетикой привоя – верхней части растения, а не особенностями подвоя или их сочетанием. Открытие, опубликованное в журнале BMC Plant Biology, позволяет ускорить селекцию и отбирать наиболее перспективные саженцы на ранней стадии.
Ученые под руководством Фэн Ли и Вэньцзюня Ма провели эксперимент, в ходе которого на один и тот же тип подвоя – двухлетние сеянцы Catalpa ovata – привили черенки 18 различных гибридов. Такой подход позволил изолировать влияние генетического материала привоя на рост и развитие дерева. В ходе наблюдений измеряли скорость газообмена, содержание хлорофилла и другие физиологические параметры.
Один из гибридов, полученный от скрещивания видов Catalpa fargesii и Catalpa bungei, продемонстрировал исключительные результаты. Средняя высота его саженцев достигла 312 см, а скорость фотосинтеза и эффективность использования азота значительно превосходили показатели других гибридов. Это означает, что растение не просто быстрее росло, но и более экономно расходовало ресурсы для выработки органических веществ.
Анализ флуоресценции хлорофилла показал, что фотосинтетический аппарат гибрида-лидера работал без сбоев. В то же время у одного из инбредных (близкородственных) сортов выявили структурный дефект в ключевом белковом комплексе, который отвечает за расщепление воды. Эта неисправность на молекулярном уровне становилась узким местом, которое тормозило весь процесс фотосинтеза и, как следствие, замедляло рост дерева.
Результаты исследования имеют прямое практическое применение. Селекционеры получают инструмент для ранней диагностики перспективных саженцев, что избавляет от необходимости проводить многолетние полевые испытания. Оценив физиологические показатели листа, можно с высокой точностью спрогнозировать, насколько продуктивным будет взрослое дерево. Это особенно актуально для лесной промышленности, которая заинтересована в быстрорастущих породах для заготовки древесины и связывания углерода.
Авторы уточняют, что выводы сделаны на основе эксперимента в конкретных климатических условиях южной части равнины Хэнань и требуют дальнейшей проверки в других регионах. В работе принимали участие специалисты из Китайской академии лесного хозяйства, университетов Гуйчжоу и Юго-Западного лесного университета.