Учёные раскрыли секрет морозостойкости якутских берёз

Учёные Института биологических проблем криолитозоны СО РАН выяснили, как берёзы Центральной Якутии приспосабливаются к экстремальным морозам. Оказалось, что выживать при температурах ниже −60 °C деревьям помогают специальные защитные белки — дегидрины. Результаты исследования опубликованы в журнале «Физиология растений».

Якутия считается одним из самых суровых регионов планеты для древесной растительности. Здесь деревья растут в условиях многолетней мерзлоты, резких перепадов температур и продолжительной зимы. При этом берёза повислая (Betula pendula Roth) успешно сохраняется и является одним из важных лесообразующих видов Северо-Восточной Евразии.

Исследователи изучали образцы почек берёз, произрастающих в лесопарковой зоне Якутска. В течение года специалисты отслеживали изменения в составе белков, отвечающих за устойчивость растений к холоду.

Главную роль в защите деревьев от мороза играют дегидрины — особые белки, способные связывать воду и защищать клетки от повреждений при обезвоживании и замерзании.

Учёные установили, что количество этих белков меняется в зависимости от сезона. Весной, когда начинается сокодвижение и распускаются почки, уровень дегидринов практически исчезает. Однако в конце августа — начале сентября, с сокращением светового дня и снижением температуры, их количество начинает быстро увеличиваться.

Максимальной концентрации защитные белки достигают в октябре, перед наступлением устойчивых морозов, и сохраняются на высоком уровне всю зиму — с ноября по февраль.

Исследование также показало, что накопление дегидринов связано с изменением количества воды в тканях растения. Летом в почках берёз содержится около 50–60% воды. Осенью этот показатель снижается до 35–40% и остается таким в течение зимы.

По сути, дегидрины работают как своеобразные «молекулярные губки»: они удерживают воду внутри клеток и препятствуют образованию разрушительных кристаллов льда при сильных морозах.

Кроме того, учёные обнаружили, что разные деревья даже внутри одной популяции имеют различный набор защитных белков. Наиболее устойчиво у всех исследованных берёз проявлялся дегидрин с молекулярной массой 17 кДа.

По мнению специалистов, полученные данные помогают лучше понять механизмы выживания растений в условиях экстремального холода. В дальнейшем эти знания могут использоваться при подборе морозоустойчивых пород для лесовосстановления, северного озеленения и сохранения растительных тканей при сверхнизких температурах.

Исследование якутских берёз показало: даже в условиях, где температура опускается ниже отметки −60 °C, природа обладает собственными механизмами адаптации и защиты.

По материалам Российской академии наук.