Проекты

Описание инициативы (проектной идеи)

Описание инициативы (проектной идеи)
Проблема. В 2013–2018 годах в национальном парке «Красноярские Столбы» произошло массовое усыхание пихты сибирской, вызванное вспышкой размножения опасного инвазивного вредителя − уссурийского полиграфа. Погибло до 75% взрослых насаждений (Харук и др., 2026). Это событие создало уникальную ситуацию для изучения генетических последствий катастрофического сокращения численности древесных растений.
Научная проблема. Неизвестно, сохранился ли достаточный уровень генетического разнообразия в уцелевших взрослых деревьях, и представляет ли молодое поколение (естественное возобновление) генетически полноценную основу для восстановления популяции. Для Красноярского края практически отсутствуют данные о генетическом разнообразии, структуре и дифференциации популяций пихты сибирской.
Цель проекта. Оценить генетическое разнообразие пихты сибирской в национальном парке «Красноярские Столбы» после массового усыхания и определить оптимальные подходы к мониторингу генетического состояния популяции.
Задачи:
1. Провести отбор образцов хвои сохранившихся взрослых деревьев и молодых деревьев естественного происхождения на территории национального парка.
2. Выделить ДНК и провести генотипирование образцов по панели ядерных микросателлитных маркеров.
3. Рассчитать показатели генетического разнообразия (число аллелей, эффективное число аллелей, наблюдаемая и ожидаемая гетерозиготность, коэффициент инбридинга) для взрослых деревьев и молодого поколения.
4. Сравнить уровни генетического разнообразия между возрастными классами и оценить наличие признаков инбридинга.
5. Разработать научно обоснованные рекомендации по мониторингу генетического состояния пихты и сохранению генетического потенциала популяции.
Методология. Планируется отбор образцов от 100 взрослых деревьев и 100 молодых деревьев естественного происхождения (всего 200 образцов). Генотипирование будет выполнено по 10 наиболее полиморфным ядерным микросателлитным локусам. Статистический анализ включает расчёт показателей генетического разнообразия, анализ молекулярной изменчивости (AMOVA) и оценку отклонений от равновесия Харди–Вайнберга.
Научная новизна. Впервые будет проведена комплексная оценка генетического разнообразия пихты сибирской на территории национального парка после катастрофического усыхания. Впервые для этого региона будет применена панель ядерных микросателлитных маркеров. Результаты позволят оценить генетические последствия массовой гибели деревьев и дать научно-обоснованные рекомендации по сохранению и восстановлению пихтовых насаждений.
Ожидаемые результаты.
 Данные о генетическом разнообразии сохранившихся взрослых деревьев и молодого поколения пихты сибирской в национальном парке, включая матрицу генотипов (индивидуальные генотипы каждого дерева) и рассчитанные на её основе показатели (NA - число аллелей, NE - эффективное число аллелей, HO - наблюдаемая гетерозиготность, HE - ожидаемая гетерозиготность, FIS - коэффициент инбридинга, PIC - информативность маркеров).
 Сравнительная оценка генетического разнообразия разных возрастных классов.
 Оценка наличия/отсутствия признаков инбридинга и снижения генетического разнообразия в молодом поколении.
 Научно обоснованные рекомендации по мониторингу генетического состояния пихты сибирской.
Проект включает четыре этапа.
Этап 1 (март–май 2027г.): подготовительный. Планирование маршрутов и пробных площадей, закупка необходимого оборудования и расходных материалов. Установление научного сотрудничества с Национальным парком «Красноярские Столбы», Институтом леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН и Филиалом ФБУ «Рослесозащита» — «ЦЗЛ Красноярского края».
Этап 2 (июнь–август 2027г.): полевой. Отбор образцов хвои от 100 сохранившихся взрослых деревьев и 100 молодых деревьев естественного происхождения на территории национального парка. Всего — 200 образцов.
Этап 3 (сентябрь–декабрь 2027г.): лабораторный. Выделение ДНК из собранных образцов. Генотипирование по 10 ядерным микросателлитным локусам. ПЦР-амплификация с флуоресцентно-меченными праймерами, фрагментный анализ на генетическом анализаторе.
Этап 4 (январь–август 2028г.): аналитический и заключительный. Расчёт показателей генетического разнообразия для взрослых и молодых деревьев. Сравнение возрастных классов, оценка наличия признаков инбридинга. Разработка научно обоснованных рекомендаций по мониторингу генетического состояния пихты сибирской. Подготовка итогового отчёта.