Неполные данные приводят к снижению генетического разнообразия и способствуют сокращению популяции.

Часто называемый «цветком трупа», Amorphophallus titanum находится под угрозой исчезновения по нескольким причинам, включая утрату среды обитания, изменения климата и инвазивные виды. Теперь исследователи из Северо-Западного университета и Чикагского ботанического сада выявили еще одну важную угрозу: неполные исторические данные.

В недавнем исследовании ученые проследили родословную цветков трупов, находящихся в ботанических садах и институциональных коллекциях по всему миру. Они обнаружили значительный пробел в стандартизированных и последовательных данных. Без полной информации о разведении специалисты по охране природы сталкиваются с трудностями при принятии обоснованных решений. В результате 24% исследованных цветков трупов оказались клонами, а 27% — результатом инбридинга между близкородственными особями.

Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Annals of Botany.

«Существует множество рисков, связанных с низким генетическим разнообразием», — сказала Оливия Муррелл, ведущий автор исследования. «Со временем снижение генетического разнообразия приводит к снижению жизнеспособности. Как правило, инбридированные растения могут производить меньше пыльцы или погибать сразу после цветения. Одна из организаций сообщила, что, возможно, из-за инбридинга все потомки их цветков трупов были альбиносы, и они не выжили, так как не имели хлорофилла для фотосинтеза. В целом популяция также не имеет необходимого разнообразия для выживания. Если болезнь или вредитель затронет растения, которые все генетически похожи, все растения в этой популяции с большей вероятностью пострадают. Мы не думаем, что люди сознательно решают скрещивать свои растения с целью инбридинга. Просто они не знают, что у них есть, поскольку данные неполные».

На момент проведения исследования Оливия Муррелл была магистрантом по биологии растений в Программе по биологии растений и охране природы, партнерстве между Колледжем искусств и наук Университета Северо-Западного и Чикагским ботаническим садом. Сейчас она является аспирантом Манчестерского метрополитенского университета в Великобритании и исследователем по охране природы в зоопарке Честера. Старшие авторы исследования из Программы по биологии растений и охране природы — Жереми Фант, Нирии Зерега и Кейри Хейвенс. Фант, Зерега и Хейвенс также являются учеными-охранниками в Институте охраны растений и науки о действиях Negaunee при Чикагском ботаническом саду.

Капризный цветок

Получивший прозвище за свой запах, цветок трупа издает аромат, напоминающий гниющее мясо, когда распускается. Это хитрое эволюционное приспособление — резкий запах привлекает мух и жуков падальщиков, которые являются основными опылителями растения. Поскольку цветение редкое и недолгое — длится всего 24-48 часов — ботанические сады часто устраивают мероприятия, чтобы посетители могли почувствовать этот знаменитый запах на собственном опыте.

«Обычно, чтобы почувствовать запах цветка, нужно подойти к нему поближе», — сказала Муррелл. «Но это не касается цветка трупа. Как только вы входите в его теплицу, запах буквально врезается вам в лицо. Он очень сильный. Растение также нагревается во время цветения, что помогает распространять запах на большую дистанцию».

Ботанические сады прилагают большие усилия для ухода за этими харизматичными растениями. Цветок трупа — одно из нескольких «исключительных растений», статус, присваиваемый видам, чьи семена невозможно эффективно сохранять в семенных банках. В случае с цветком трупа его семена теряют жизнеспособность после высыхания, что является необходимым этапом для долгосрочного хранения семян. Вместо этого цветки трупов и другие исключительные растения сохраняются в «живых коллекциях» в исследовательских учреждениях, ботанических садах и арборетумах.

Поскольку мужские и женские цветки трупа распускаются в разное время, растения в этих живых коллекциях зависят от людей, чтобы сохранить свои родословные. Однако их заботливые смотрители сталкиваются с рядом трудностей.

«Сначала распускаются женские цветки, а затем позже мужские», — сказала Муррелл. «Поэтому к моменту, когда пыльца уже произведена, женские цветки становятся непригодными для опыления. Растение также цветет редко и непредсказуемо. Оно может не цвести семь-десять лет. А когда цветки все-таки распускаются, женские цветки пригодны для опыления всего пару часов. С таким ограниченным временем для опыления охранники природы вынуждены использовать все, что есть под рукой. Это может быть пыльца с предыдущего цветка того же растения, что приводит к инбридингу».

Увядшие записи

Чтобы лучше понять, что происходит в таких ситуациях, Муррелл обнаружила все живые коллекции по всему миру, в которых содержатся цветки трупов. В итоге она получила данные о почти 1 200 отдельных растениях из 111 учреждений Северной Америки, Азии, Австралии и Европы. Данные поступили в виде рукописных записок, текстов, списков и таблиц.

Идеально, чтобы записи о растении содержали подробную информацию о его происхождении, родителях, характеристиках, здоровье и размножении. Эти данные крайне важны для усилий по охране природы, так как помогают специалистам поддерживать генетическое разнообразие и здоровье растений, предотвращая их исчезновение. Без такой информации люди не могут принимать обоснованные решения о том, какие растения следует скрещивать для разведения.

После того как Муррелл организовала всю информацию, полученную от учреждений, она обнаружила, что данные были сильно неполными. Учреждения часто не записывали источники и происхождение отдельных растений. Даже когда записывались источники семян, не указывалась информация о том, чья пыльца использовалась для скрещивания.

«Наибольшее количество пропущенных данных было, когда растения перемещались в новые места», — сказала Муррелл. «Растения перемещались, но их данные не следовали за ними. Поэтому записи легко терялись с течением времени, когда растения перемещались».

Клоны и скрещивания

Чтобы определить распространенность инбридинга, Муррелл и ее команда проанализировали записи о клонировании и скрещивании между близкородственными растениями. Из 1,188 индивидуальных растений в базе данных 287 (24%) были клонами, а 27% — потомками близкородственных особей. Менее одной трети скрещиваний происходило между неродственными особями.

Чтобы подтвердить эти выводы, Муррелл провела небольшое молекулярно-генетическое исследование на 65 растениях. Секвенируя ДНК растений, команда подтвердила низкое генетическое разнообразие и высокий уровень инбридинга во всех коллекциях.

Цветы трупа, являющиеся эндемиками Суматры, продолжают сокращаться. По последней оценке, опубликованной в журнале Biodiversity and Conservation, в дикой природе осталось всего 162 индивидуальных цветка трупа. Снижающаяся численность подчеркивает необходимость обеспечить этим растениям процветание в живых коллекциях, чтобы в будущем их можно было реинтродуцировать в дикую природу.

«Популяции нужно разнообразие для выживания», — сказала Муррелл. «Если ничего не изменится, она может заинбридиться до исчезновения. Поэтому так важно поддерживать постоянные, стандартизированные и централизованные данные. Отсутствие данных имеет явные последствия для охраны природы. Между тем, наше исследование предоставляет ценную информацию о взаимосвязях между существующими коллекциями, которая может помочь определить, какие скрещивания будут наиболее успешными.»

Чтобы улучшить коллекции цветков трупа и других видов, Муррелл и ее соавторы сделали пять рекомендаций. Они призвали учреждения: (1) документировать родителей и места назначения растений, собранных в дикой природе, (2) стандартизировать данные в разных коллекциях, (3) отслеживать родительские растения между учреждениями, (4) передавать данные вместе с растениями при их перемещении в новые учреждения и (5) установить общий язык для ведения записей, чтобы все определения были последовательными.