Drzewa iglaste, takie jak Cupressus gigantea, stoją w obliczu poważnych zagrożeń wynikających ze zmiany klimatu i działalności człowieka, co prowadzi do fragmentacji siedlisk i spadku populacji. Wyzwania te zmniejszają różnorodność genetyczną i zwiększają chów wsobny, potencjalnie kumulując szkodliwe mutacje.

Poprzednie badania koncentrowały się na genetycznych skutkach spadku populacji różnych gatunków, ale niewiele wiadomo na temat takich skutków u drzew iglastych ze względu na ich duże genomy. W oparciu o te wyzwania kluczowe jest przeprowadzenie dogłębnych badań nad obciążeniem genetycznym i selekcją oczyszczającą u gatunków Cupressus.

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Syczuanie i innych instytucji opublikował badanie w Badania ogrodnicze w dniu 11 kwietnia 2024 r., odkrywając odporność genetyczną rzadkiego cyprysu tybetańskiego (Cupressus gigantea).

Badanie, w którym wykorzystano nowo utworzony genom wysokiej jakości, ujawnia, jak długotrwały chów wsobny i historyczne zdarzenia klimatyczne wpłynęły na różnorodność genetyczną i sprawność tego zagrożonego drzewa iglastego. Porównując go z jego szeroko rozpowszechnionym krewnym, Cupressus duclouxiana, badania dostarczają cennych informacji na temat ochrony rzadkich gatunków drzew iglastych.

W badaniu wygenerowano wysokiej jakości genom Cupressus gigantea o wielkości 10,92 Gb i porównano go z genomem Cupressus duclouxiana, wykorzystując dane genomiczne od 83 osobników. Wyniki wykazały znaczne zmniejszenie wielkości populacji C. gigantea we wczesnym czwartorzędzie, przy czym do niedawna nie zaobserwowano odnowy populacji, w przeciwieństwie do regenerujących się populacji C. duclouxiana.

Pomimo mniejszej ogólnej różnorodności genomowej, C. gigantea wykazywała mniej szkodliwych mutacji, co sugeruje skuteczną selekcję oczyszczającą podczas długotrwałego chowu wsobnego. Ta czystka genetyczna prawdopodobnie pomogła zmniejszyć obciążenie genetyczne, zwiększając przetrwanie gatunku pomimo zmniejszonej wielkości populacji.

W badaniu podkreślono również, że obciążenie genetyczne C. gigantea było niższe niż oczekiwano, przy mniejszej liczbie alleli powodujących utratę funkcji i szkodliwych alleli w seriach homozygotyczności.

Odkrycia te sugerują, że zagrożony cyprys przeszedł adaptacje genetyczne, które mogą mieć kluczowe znaczenie dla jego ochrony. Spostrzeżenia genomiczne uzyskane w ramach tego badania podkreślają potrzebę skutecznego zarządzania genetycznego w celu ochrony długowiecznych gatunków drzew iglastych o dużych genomach, zapewniających ich przetrwanie w zmieniających się warunkach środowiskowych.

Dr Kangshang Mao, jeden z głównych badaczy, stwierdził: „Nasze odkrycia podkreślają znaczenie czystki genetycznej dla przetrwania zagrożonych gatunków, takich jak Cupressus gigantea. Rozumiejąc te mechanizmy genetyczne, możemy opracować lepsze strategie ochrony w celu ochrony tych rzadkich gatunków i zarządzania nimi i cenne drzewa iglaste.”

Konsekwencje tych badań wykraczają poza przetrwanie pojedynczego gatunku. Zrozumienie czystki genetycznej mogłoby pomóc w strategiach ochrony innych zagrożonych gatunków stojących przed podobnymi zagrożeniami. Co więcej, wgląd w zarządzanie dużymi genomami może przyczynić się do szerszych wysiłków na rzecz odbudowy środowiska i środowiska, zapewniając dalsze istnienie tych starożytnych drzew iglastych w zmieniającym się świecie.