研究揭示了卷曲桦树的奥秘，并建议用标记在萌芽阶段识别它

卷曲的或卡累利阿的桦树是一种神秘的树，有着花纹的木质结构和奇异的树干形状。与优雅的白茎传统桦树不同，卡累利阿桦树乍一看可能很难看：它是一棵生长缓慢、弯曲的树，有凸起和气泡。但卡累利阿桦树以其木材而闻名。这种材料以其美丽的色调、图案和耐用性，自十八世纪以来就被用于家具制造，甚至用于皇家宫廷。因此，卡累利阿桦树被称为“皇家之树”和“木制大理石”。

一百多年来，人们一直在争论桦树是如何获得这些特性的。来自Skoltech、圣彼得堡国立林业大学和俄罗斯科学院卡累利阿研究中心森林研究所（FRI KarRC RAS）的一组科学家成功解开了卡累利亚桦树的谜团，发现其木材图案是由一个基因突变引起的。这项研究发表在《科学报告》上

该研究的负责人、农业中心的教授Elena Potokina说：“很可能，这是一个基因的突变，我们知道这个基因位于哪条染色体上。我们认为，这个基因座的破坏会破坏正常的木质部形成，即植物中的主要携水组织，并在其外观上表现出卡累利阿桦树的模式。”

使卡累利阿桦树的研究和栽培复杂化的是确定该品种的问题。有两种方法可以“识别”卡累利阿桦树：要么看到切口上的图案，要么通过视觉确定树干的特征&mdash；第二种方法通常由经验丰富的林业工作者使用。卡累利阿桦树的迹象只有在生长8到15年后才能显现出来。即使通过杂交两棵卡累利阿桦树获得种子，十年后也可能只有60%的桦树是卡累利亚桦树

“我们很幸运能与圣彼得堡国立林业大学和FRI KarRC RAS合作。我们从同事那里收到了一份表型清单，共有大约200棵树和卡累利阿桦树的叶子，我们从中获得了DNA。FRI KarRC RAS的专家成功地保护了两个种群的后代免受卡累利亚桦树的杂交，”Potokina继续说道

“一个种群被培育到16岁，另一个种群则被培育到35岁。每棵树都接受了著名卷曲桦树专家Lidiia Vetchinnikova的专业评估，评估哪些桦树是卡累利阿桦树，哪些不是。”

该研究的第一作者、Skoltech生命科学项目的毕业生Rim Gubaev说：“我们生成了DNA文库，并使用GBS技术对其进行测序，该技术需要对基因组的随机区域进行测序。测序后，我们在整个种群中收到了关于落入随机序列库中的突变（单核苷酸多态性）的信息。”

“在那之后，我们根据这些突变评估了种群结构，并表明卷曲表型在两个种群中均匀分布：这意味着林业工作者没有犯错误，这种表型与种群结构无关。我们的研究表明，在广义上，卡累利阿桦树没有特定的亚种。基因组中有一个位点负责这种特征。”

该团队提出了一种分子标记，可以在三个小时的实验室程序（PCR）中用于识别卡累利亚桦树。候选基因所在的第10条染色体被发现有大量的插入和缺失

古巴耶夫补充道：“我们比较了卡累利阿和欧洲白桦树基因组的这一区域，发现卡累利亚的基因组在许多缺失方面有所不同。同事们认为，这是由‘移动DNA元件或转座子’的高活性引起的，它们在基因组中移动，并被各种因素激活。”

“由于大量缺失，非卡累利阿桦树的这一区域很长，而卡累利亚桦树的区域很短。这种差异很容易用简单的聚合酶链式反应来揭示。现在，要确定卡累利雅桦树，只需分离DNA，用我们发现的引物进行聚合酶链式反应测试，并在三小时内得出结果就足够了。在我们的样本中，测试显示出92%的准确率。”

”该行业收到了一种仪器，它有助于了解一棵树在植物发育的任何阶段是否会具有卡累利阿表型，即使是在每月萌芽时，也有助于为种植园选择萌芽。我们提供了一种强大的工具来建立和管理用于工业生产的卡累利阿桦树种植园，”Potokina总结道

研究人员乐观地认为，这种方法还将保护这种珍贵而罕见的红桦树品种，使其免受自然栖息地的非法砍伐