НАШИ В ПОЛЯХ: ГОРНАЯ ОХОТА ЗА СВЕЖЕЙ ДНК

Закрытые границы государств многих заставили пересмотреть планы на лето. Ботаники не исключение. Вместо отложенных на более благоприятное время поездок в Казахстан, Киргизию и Узбекистан для ревизии рода ковыль (Stipa) в мировом масштабе, отряд граминологов под руководством старшего научного сотрудника научно-исследовательской лаборатории «Гербарий» ТГУ Полины Гудковой отправился в 10-дневную экспедицию в Республику Алтай (2–12 июля). Даже внутри республики некоторые территории, например, Кош-Агачский район, были закрыты на карантин, что, с одной стороны, вынудило исследователей отклониться от первоначальной траектории экспедиции, но, с другой стороны, позволило посетить интересные местообитания изучаемых злаков.

Полина Гудкова: В этой поездке мы собирали представителей семейства злаки (Poaceae), но большое внимание уделили изучению видов рода овсяница (Festuca). Это очень древняя, полиморфная, а потому сложная в систематическом плане группа. Овсяницы имеют важное хозяйственное значение, прежде всего кормовое, являясь основой пастбищ в аридных районах – степях и полупустынях. А дачники наверняка знают, что овсяницы входят в состав многих газонных травосмесей и широко применяются в декоративном цветоводстве. Тем не менее эти растения во многом остаются загадочными. На примере изучения мятликов (Poa), ковылей и других злаков стало ясно, что таксономические выводы о представителях этого семейства необходимо строить на результатах популяционных исследований. Внутри популяции могут встречаться особи с варьирующими качественными и количественными морфологическими признаками, что во многом затрудняет их идентификацию. Гербарные сборы по овсяницам с Алтая довольно старые и имеются обычно в одном-двух экземплярах из каждого местонахождения. Нам же необходимо выделить ДНК из 20–30 свежесобранных растений из каждой популяции для генетических, морфометрических и анатомических исследований. При этом мы старались в поле выявить особи, которые могут оказаться гибридными. Изучение рода овсяница оказалось очень захватывающим и таящим много сюрпризов. Бывает так, что в процессе долгого и кропотливого анализа появляется стройное видение эволюционных процессов изучаемой группы растений, и вдруг в природе встречаешь образец, который полностью разрушает эту гипотезу, и ее нужно выстраивать заново.

Томские ботаники опираются на работы Николая Николаевича Цвелева и Нины Сергеевны Пробатовой, а также относительно недавнее (2007 года) исследование овсяниц Алтайской горной страны Дмитрия Витальевича Чусовлянова. Углубить представления о филогении злаков ботаникам сегодня помогает усовершенствованная методологическая база: молекулярно-генетические методы, статистическая обработка больших массивов данных, экологическое моделирование. Но, помимо навыков высокотехнологичной научной работы, исследователи растений должны обладать и качествами выносливых путешественников.

Полина Гудкова: Кроме должности начальника экспедиции, мне выпала еще и роль водителя, что возлагало на меня дополнительную ответственность. В составе отряда были магистранты Елизавета Крючкова и Дарья Рыжакова. Мы останавливались в организованных кемпингах, что гарантировало безопасность, готовили еду на походной плите и ночевали в палатке. От мест стоянок мы совершали радиальные маршруты, по возвращению из которых до позднего вечера закладывали в силикагель и этикетировали собранный материал. Три дня мы провели в Курайской степи, поднимаясь в верховья Ортолыка и к долине Чуи. По пути мы преодолевали довольно сложные подъемы и спуски, проходили осыпи, привыкали к легкому дефициту кислорода на высоте почти 3 тысячи метров, – в общем, ботаника – это точно не для слабаков.

Экспедиция небольшого отряда специалистов, по словам Полины Гудковой, имеет много преимуществ, позволяющих слаженно и эффективно работать, сосредоточившись на одной общей цели. В результате экспедиции удалось собрать более 300 образцов для секвенирования ДНК и биометрии. Наряду с исследованием эволюционных процессов ковылей и овсяниц на Алтае граминологи ставят перед собой задачу сравнить широко распространенные виды Festuca, произрастающие на Алтае и в Европе. Это направление исследований планируется проводить в коллаборации с коллегой из Польши, известным флористом и специалистом по злакам Марчином Нобисом, который также является сотрудником НИЛ «Гербарий» ТГУ.

Полина Гудкова: Это исследование будет проведено в рамках гранта Президента и ляжет в основу кандидатской диссертации Елизаветы Крючковой. Кстати, в этой экспедиции прошла защита ее магистерской работы. В день защиты мы остановились в Акташе, где была стабильная Интернет связь и подключились к онлайн процедуре защиты. Ожидая очереди Елизаветы, мы не теряли времени и, слушая доклады других магистрантов, перебирали гербарий. Получился любопытный пример заботы о перспективе:  оказывается, можно защищать магистерскую диссертацию в процессе сбора материала для кандидатской.

Экспедиция проведена в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук (проект «Таксономическая ревизия рода Festuca L. Алтайской горной страны» (МК-88.2020.4).