Идентификация родственных связей Смоковницы Закхея посредством молекулярного анализа

Смоковница (сикомора Ficus sycomorus L.) Закхея произрастает в городе Иерихон (Палестина) на территории музейно-паркового комплекса, который принадлежит в настоящее время правительству Российской Федерации. Это дерево является христианской святыней и упоминается в Библии в связи со встречей Иисуса Христа со сборщиком податей Закхеем. Вследствие проведенных под патронажем Императорского Палестинского Православного Общества в последние годы агромероприятий произошло улучшение состояния Смоковицы Закхея, которое проявилось в хорошей облиственности кроны, уменьшении числа отмерших ветвей, активном формировании плодовых образований. 

Однако, несмотря на все восстановительные мероприятия, смоковница Закхея не может жить бесконечно долго, в связи с чем актуален поиск её достойной молодой преемницы. Молодое дерево расположено в центре музейно-паркового комплекса и имеет возраст около 500 лет. С целью установления родственных связей между Смоковницей Закхея и молодой смоковницей проведен молекулярный анализ. При использовании 6 изученных маркеров амплифицируемые продукты у Смоковницы Закхея и молодой смоковницы совпадали по размеру, причем оба растения были гетерозиготны идентичными аллелями по нескольким локусам молекулярных маркеров, что свидетельствует в пользу предположения о генетической близости Смоковницы Закхея и молодой смоковницы. Поэтому с достаточно высокой долей вероятности Смоковницу Закхея и молодую смоковницу можно признать идентичными. Молодая смоковница является потомством Смоковницы Закхея и в будущем сможет служить её преемницей.

Библейская смоковница мытаря Закхея
© Фотоархив Иерусалимского отделения ИППО

Смоковница (сикомора Ficus sycomorus L.) Закхея произрастает в городе Иерихон (Палестина) на территории музейно-паркового комплекса, который принадлежит в настоящее время правительству Российской Федерации. Это дерево является христианской святыней и упоминается в Библии в связи со встречей Иисуса Христа со сборщиком податей Закхеем.

В связи с большим возрастом к началу 2000-х годов состояние Смоковницы Закхея резко ухудшилось, много ветвей погибло, образовались дупла как в основании ствола-ксиля, так и в стволах первого порядка ветвления. Поэтому под патронажем Императорского Палестинского Православного Общества, начиная с 2008 г., началась большая работа, направленная на улучшение состояния Смоковницы. В 2010 г. выполнена санитарная обрезка кроны, очищена поверхность основания ствола от гипса и отмершей коры, обработана антисептиком внутренняя часть дупла, приведена в порядок территория с перепланировкой участка, смонтирована система полива [1]. В апреле 2013 г. специалистами ГНУ ВСТИСП для улучшения состояния Смоковницы Закхея был проведен комплекс очередных агромероприятий: осуществлена детальная санитарная обрезка кроны Смоковницы с удалением засохших ветвей; обработаны специальным варом срезы; выполнена санация дупла в основании ствола-ксиля; продезинфицированы и загерметизированы малые дупла на высоте 4-6 м; под длинную скелетную ветвь установлена опора [2].

Вследствие проведенных в последние годы агромероприятий произошло улучшение состояния Смоковницы Закхея, которое проявилось в хорошей облиственности кроны, уменьшении числа отмерших ветвей, активном формировании плодовых образований. Однако, несмотря на все восстановительные мероприятия, смоковница Закхея не может жить бесконечно долго, в связи с чем актуален поиск её достойной молодой преемницы. И такое дерево имеется: оно расположено в самом центре музейно-паркового комплекса, на расстоянии около 50 м от Смоковницы Закхея, и имеет возраст около 500 лет (фото 1). Состояние молодой смоковницы в целом хорошее, хотя в 2013 г. на высоте 2,5 м внутри ствола-ксиля было обнаружено дупло, и проведена его санация с герметизацией верхней части.

Молодое дерево смоковницы на территории Российского музейно-паркового комплекса в Иерихоне.
Возраст примерно 500 лет
© Фотоархив Иерусалимского отделения ИППО

Молодая смоковница, предположительно, может являться потомством Смоковницы Закхея [1]. Поэтому целью данной работы явилось установление родственных связей между Смоковницей Закхея и молодой смоковницей путем молекулярного анализа.

С деревьев Смоковницы Закхея и молодой смоковницы были заготовлены листья. В условиях лаборатории их высушивали в электрическом суховоздушном термостате ЕС-1/80 при температуре 42 °С в течение 7 часов. Высушенные листья подвергали молекулярному анализу, который проводили путем секвенирования на 16-канальном секвенаторе Abi 3130 х1 в Центре биотехнологии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Из каждого образца осуществляли по два независимых выделения ДНК. На каждое выделение и с каждым маркером ставили от 3 до 7 независимых ПЦР реакции с фрагментным анализом (в зависимости от маркеров). Использовали большинство известных в научной литературе к настоящему времени идентификации генома Ficus sycomorus L. микросателлитных маркеров: MFC1, MFC2, MFC5, MFC7, Fsyc06 и Fsyc08 [3, 4].  Синтез праймеров осуществляли в ООО «Синтол». В качестве контрольного образца брали листья Ficus carica L., а как отрицательный контроль использовали воду.

Рис. 1. Размеры амплифицируемых продуктов у различных образцов при использовании молекулярного маркера MFC1: К - контроль (Ficus carica L.), М - молодая смоковница, С - Смоковница Закхея, К - отрицательный контроль (вода)

При использовании маркера MFC1 амплифицируемые продукты у образцов Смоковницы Закхея и молодой смоковницы совпадали по размеру и имели в обоих случаях по 2 пика на уровне 177 и 197 пар нуклеотидов (рис. 1). У контрольного образца Ficus carica L. размер амплифицируемого продукта отличался от образцов смоковницы и имел 2 максимума: 174 и 190 пн.

Рис. 2. Размеры амплифицируемых продуктов у различных образцов при использовании молекулярного маркера MFC2: К - контроль (Ficus carica L.), М  -  молодая смоковница, С  -  Смоковница Закхея, К - отрицательный контроль (вода)

При применении маркера молекулярных масс МFС2 амплифицируемые продукты у обоих образцов смоковницы также совпадали по размеру и характеризовались наличием 2 максимумов на уровне 165 и 175 пар нуклеотидов (рис. 2). У образца Ficus carica L. размер амплифицируемого продукта отличался от образцов смоковницы и имел 1 пик на уровне 168 пн.

Рис. 3. Размеры амплифицируемых продуктов у различных образцов при использовании молекулярного маркера Fsyc08: К - контроль (Ficus carica L.), М  -  молодая смоковница, С  -  Смоковница Закхея, К - отрицательный контроль (вода)

При использовании маркера Fsy08 амплифицируемые продукты у образцов Смоковницы Закхея и молодой смоковницы совпадали по размеру и имели по 2 максимума на уровне 194 и 205 пар нуклеотидов (рис. 3). У контрольного образца Ficus carica L. размер амплифицируемого продукта отличался от образцов смоковницы и имел 1 максимум 198 пн.

Аналогичная картина имела место и при использовании маркеров МFСЗ (по 2 одинаковых максимума на уровне 105 и 110 пн у молодой смоковницы и Смоковницы Закхея), МFС5 (по 3 одинаковых максимума на уровне 123, 131 и 140 пн), Fsус06 (по 2 одинаковых максимума на уровне 190 и 196 пн). Маркер МFС7 не обеспечивал воспроизводимую амплификацию на исследуемых образцах.

Следовательно, при использовании всех изученных маркеров амплифицируемые продукты у Смоковницы Закхея и молодой смоковницы совпадали по размеру, что может являться доказательством идентичности геномов этих двух деревьев.

Ficus carica L. относится к диплоидам и содержит в своем геноме 26 хромосом [4]. По большинству маркеров образцы двух смоковниц показывали более чем один максимум, что можно интерпретировать как гетерозиготность. При этом оба растения были гетерозиготны идентичными аллелями по нескольким локусам молекулярных маркеров, что ещё раз свидетельствует в пользу предположения о генетической близости Смоковницы Закхея и молодой смоковницы.

У контрольного образца Ficus carica L. размер амплифицируемого продукта всегда отличался от образцов, взятых с двух смоковниц. Это свидетельствует о видовых различиях Ficus csycomorus L. и Ficus carica L.

На всех изученных маркерах наработка амплифицируемого продукта у Смоковницы Закхея проходила менее активно, чем у молодой смоковницы. Это может быть связано со спецификой биохимического состава двух деревьев и более высокой концентрацией соединений, ухудшающих амплификацию, в тканях Смоковницы Закхея по сравнению с более молодой смоковницей.

Укоренение черенков Смоковницы Закхея (слева) и молодой смоковницы (справа). 

Зеленый черенок смоковницы с зачатками корней


Растение, полученное из зеленого черенка смоковницы


Плодоношение смоковницы в условиях светокомнаты

Таким образом, с достаточно высокой долей вероятности Смоковницу Закхея и молодую смоковницу можно признать идентичными. Молодая смоковница является потомством Смоковницы Закхея и в будущем сможет служить её преемницей.

В дальнейшем необходимо продолжить научно-исследовательские работы по изучению генетических и биологических особенностей Смоковницы Закхея.

1. Куликов И.М., Карпун Ю.Н. Смоковница Закхея в Иерихоне. Прошлое, настоящее, будущее // Садоводство и виноградарство, 2010. № 2. - С. 45-48.

2. Куликов И.М., Упадышев М.Т. Смоковница Закхея: мониторинг состояния и агромероприятия по поддержанию жизнеспособности // Садоводство и виноградарство, 2013. № 3.    С.24-25.

3. Ahmed S. Dawson D.A., Compton S.G. Characterization of microsatellite loci in the African fig Ficus sycomorus L. (Moraceae)// Molecular Ecology Notes, 2007. - № 7. – P. 1175-1177.

4. Khadari B., Hochu I., Santony S., Kjellberg F. Identification and characterization of microsatellite loci in the common fig (Ficus carica L.) and representative species f the genus Ficus// Nolecular Ecology Notes, 2001. – № 1-P. 191-193.

5. Mihretie Z., Dagne K. Chromosome numbers of some indigenous tree species of Ethiopia // Ethiopian J. Biol. Sciences, 2013. – Vol. 12. – № 1- P. 41-49.

Журнал «Садоводство и виноградарство» № 1, 2014  Читать статью в формате pdf