Topolové chmýří nejenže inspiruje hudebníky k psaní hitů, ale také zvyšuje nebezpečí požáru, ucpává odtoky, ucpává se v radiátorech a ventilačních systémech a také přenáší alergeny. Je možné chovat topoly bez chmýří, mohou tyto stromy skutečně změnit pohlaví a jak uniknout z chmýří právě teď – v materiálu “Snob”
Utility pracovníků proti chmýří
Topoly se v zemích bývalého SSSR začaly vysazovat v polovině minulého století v rámci programu obnovy a zazelenění měst po válce. Tyto stromy rostou velmi rychle, jsou nenáročné na péči a dokonale čistí vzduch od toxických látek obsažených ve výfukových plynech, říká Alexander Ermoshin, docent katedry experimentální biologie a biotechnologie UrFU. Jeden topol vyprodukuje za den dostatek kyslíku pro čtyři lidi, aby mohli dýchat. Pro srovnání: sedm smrků, čtyři lípy nebo tři borovice vyprodukují stejné množství.
Se všemi výhodami má topol obrovskou nevýhodu – pubescentní semena, bouře pro komunální služby a noční můra pro alergiky. Topolové chmýří se okamžitě vznítí z jakékoli jiskry a oheň se může rozšířit na vše, co mu přijde do cesty: stromy, auta a dokonce i elektrické rozvodny. Nyní se pracovníci veřejných služeb snaží ořezávat větve květenstvím, ale holé kmeny bez listů nezdobí město a nepřinášejí žádný užitek.
Zdálo by se, že není těžké vyřešit problém s chmýřím – vysaďte pouze samčí stromy. Topol je totiž dvoudomá rostlina. Na samčích stromech se tvoří prašníky, které uvolňují pyl, a na samičích stromech se tvoří semena se stejným nešťastným chmýřím. Sazenice však vypadají stejně a pohlaví rostliny lze určit pouze podle jejich poupat, a k tomu budete muset počkat, až stromy vyrostou a začnou kvést – proces, který trvá asi 5-8 let. . Tento způsob určování pohlaví je dosud jediný patentovaný v Rusku (podle Yandex.Patents). Když tedy v minulém století vysazovali topoly zaměstnanci městských služeb nebo dokonce jen účastníci „subbotníků“, i když se snažili vybrat výhradně „muže“, nebylo to příliš úspěšné.
Genetici při hledání pohlaví
Určení pohlaví topolů pomocí genetického výzkumu také není jednoduché. Jedna z nejkratších částí genomu pro složité mnohobuněčné organismy, pouze asi 100 tisíc párů bází („písmena“ v DNA), je zodpovědná za rozdíly mezi pohlavími v těchto stromech. Pro srovnání: u lidí je délka chromozomu Y 59 milionů párů bází a chromozom X 153 milionů, a to zdaleka není limit. Pokud je navíc u lidí homogametické pohlaví (tedy se dvěma podobnými chromozomy X) ženské a heterogametické (s chromozomy X a Y, které jsou velmi odlišné) mužské, pak u topolů je tomu naopak – alespoň se to donedávna myslelo. Nový výzkum vyvrátil důkazy, že pohlaví samčích rostlin je homogametické a vědecká práce v tomto směru pokračuje.
Ruští vědci z Ústavu molekulární biologie pojmenovaní po. V. A. Engelhardt RAS (IMB RAS) se výzkumem topolů zabývá již několik let. Před několika lety se jim podařilo identifikovat sadu DNA markerů, které v budoucnu pomohou určit pohlaví těchto stromů (v roce 2017 bylo publikováno několik publikací o genetické diverzitě topolů v moskevské oblasti). Genetický testovací systém založený na polymerázové řetězové reakci vám pomůže rozlišit rostliny různých pohlaví během několika hodin. „Vyvinuli jsme tuto metodu. Pokud se to zavede do praxe, pak opravdu můžeme zbavit Moskvu a další města topolového chmýří,“ říká Anna Kudryavtseva, vedoucí postgenomické výzkumné laboratoře Ústavu biomedicíny Ruské akademie věd.
Vědci navrhují vysadit samčí exempláře v několika fázích po dvou až třech letech a nahradit staré a nemocné topoly novými sazenicemi. Pokácené stromy lze použít při výrobě buničiny, překližky a biopaliva. Nyní vědci pokračují v genetickém výzkumu a učí se šlechtit topoly bílé (Populus alba) samec přes výhonky.
Neplodnost versus „transgenderové“
Vysadit samčí exempláře ale nestačí: vědci z Ekologického ústavu Povolží Ruské akademie věd se domnívají, že ve stresujících podmínkách mohou topoly změnit pohlaví. Podle místních obyvatel byly takové případy pozorovány během abnormálního sucha v roce 2010 v Samaře, ale neexistují o tom žádné vědecké důkazy. Má se za to, že důvodem změny pohlaví u topolů může být reakce na stres – například sucho, zasolení a kontaminace půdy těžkými kovy, nedostatek živin (s tím vším se lépe vyrovnávají samčí exempláře), ale i horko a ničivé účinky ultrafialového záření (jsou vůči nim odolnější).ženský).
Biologové z Ústavu biomedicínských věd Ruské akademie věd vyvracejí fámy o masových „transgenderových přechodech“ topolů: pokud je pohlaví dáno geneticky, není tak snadné jej změnit. Možným mechanismem jsou mutace vlivem transposonů, mobilních nebo tzv. skokových genetických prvků. Alespoň toto je vysvětlení pro záhadné příběhy o transgender topolech, které loni navrhli čínští vědci. Souhlasí s nimi i Alexander Ermoshin z UrFU: „Významná část topolů má deterministické pohlaví – buď samice, nebo samce. Existuje ale malá část topolů, které mají ve svém genomu samčí i samičí genetické markery. A takové rostliny mohou změnit pohlaví. To se obvykle děje za stresových podmínek, například když jsou vážně prořezávány.“
Je pozoruhodné, že různé druhy topolů snadno tvoří hybridy. Jsou mezi nimi i sterilní, které neprodukují pubescentní semena: například odrůda „Valentina“, kterou vyšlechtila Valentina Obodovskaya, biologická inženýrka z kazašského města Kostanay. Před několika lety byly ve městech Kazachstánu vysazeny tisíce takových stromů a v Astaně dokonce vytvořili „valentýnskou“ alej.
V Rusku se také snaží vyvinout sterilní hybridy. Pro roli jejich předků se může hodit pyramidální odrůda topolu černého nebo topolu Simonova. Podle chovatelů rychle rostoucí ruský hybrid „Voroněžský obr“, který se také nazývá elitní sazenice-38 Veresin, nevytváří chmýří. Loni ji začali vysazovat v Nižněkamsku.
Bdělost a mokré čištění
Testovací systém od IMB RAS je slibný vynález, ale zatím byl implementován pouze na papíře. Kromě toho, pokud bude spuštěn, bude trvat nejméně několik let, než se staré elektrárny nahradí. A toto léto chci přestat trpět topolovým chmýřím.
Alergie na pyl nebo semena topolu je kupodivu vzácná, ale jeho chmýří přenáší pyl ze stromů nebo lučních trav, na který reaguje imunitní systém. Lidem, kteří se v období květu necítí dobře, lékaři doporučují dočasně se vyhýbat potravinám, které způsobují zkřížené reakce, a zásobit se antihistaminiky.
Různé přírodní alergeny můžete sledovat pomocí záložek na Gismeteo a tematických stránkách jako „Pylový KLUB“ nebo MyAllergo, kde bdělí alergici zveřejňují fotografie kvetoucích rostlin na mapě a informují o jejich zdraví.
Každodenní mokré čištění vám pomůže zbavit se chmýří v bytě a sítě na oknech pomohou zabránit tomu, aby se objevovaly. Ložní prádlo, koberce a další látky, kde se mohou hromadit vlákna, se vyplatí držet dál od oken.
Vyhnout se můžete i oblastem, kde jsou topoly nejhojnější. V Moskvě, soudě podle nedávno zveřejněné mapy, se jedná o správní obvody Severozápad, Severovýchod, Jihozápad a Zelenograd. Pokud se přesto musíte dostat ven do těchto oblastí, maska, sluneční brýle a speciální spreje pomohou chránit sliznice nosu a očí. Lékaři navíc radí dát si vlasy do drdolu, aby se na nich neusazovaly alergeny, a po návratu domů se osprchovat.
Genetický výzkum umožní opustit samičí rostliny
Topol je pro velkoměsta nepostradatelná rostlina: je nenáročný, snadno se množí, rychle roste, účinně čistí vzduch a díky velkému povrchu listů uvolňuje kyslík několikrát více než jiné stromy, které zelenají města středního Ruska. Topol má však vážnou nevýhodu: vzrostlé stromy produkují chmýří, což představuje nebezpečí požáru, ucpává odtoky a ventilační systémy a shromažďuje a přenáší pyl a prach – alergeny.
Ukončete režim celé obrazovky
Rozbalte na celou obrazovku
Samčí (nahoře) a samičí (dole) generativní orgány (jehnědy) topolu
Foto: RIA Novosti
Topol je dvoudomá rostlina: na některých stromech se tvoří pouze samičí generativní orgány, na jiných pouze samčí. Zatímco u zvířat je toto oddělení pohlaví běžné, u rostlin je poměrně vzácné – pouze u 5–6 % druhů. To, co nazýváme dolů, jsou ve skutečnosti chlupatá semena, která produkují pouze samičí stromy, a právě ta způsobují škody městům a jejich obyvatelům. Pro efektivní využití topolů v krajinářských úpravách je nutné pěstovat výhradně samčí rostliny a je nutné je vybírat v počátečních fázích vývoje a ne po sedmi až deseti letech, kdy topoly začnou kvést a jsou již velkými stromy a to vyžaduje znalosti o mechanismech určování pohlaví a genetických rozdílech mezi samčími a samičími rostlinami.
Stanovení molekulárních mechanismů určování pohlaví topolu a hodnocení jeho genetické diverzity jsou jednou z hlavních oblastí výzkumu, který v Ústavu molekulární biologie provádíme. V. A. Engelhardt RAS. Klíčovou použitou metodou je vysoce výkonné sekvenování, které umožňuje rychle generovat data o nukleotidových sekvencích genomů, transkriptomů nebo jednotlivých genů s vysokou přesností. Získali jsme kvalitní sestavy topolových genomů, které umožnily identifikovat rozdíly mezi samčími a samičími rostlinami na molekulární úrovni a doplnit naše znalosti o mechanismu určování pohlaví.
Kromě toho byly pomocí reprezentativního vzorku vzorků stanoveny nukleotidové sekvence pohlavně asociovaných oblastí genomu topolu a byly objeveny polymorfismy DNA nalezené pouze u samčích stromů. Na základě získaných dat a také výzkumů provedených výzkumnými týmy z jiných zemí jsme vyvinuli testovací systém pro určení pohlaví topolu, který je založen na metodě polymerázové řetězové reakce (PCR). Náš vývoj umožňuje vybrat rostliny požadovaného pohlaví i mezi jednoletými sazenicemi, což umožňuje použít pro městské terénní úpravy pouze samčí stromy, které netvoří chmýří.
Prokázali jsme také vysoký polymorfismus topolů rostoucích v Moskvě a navrhli genetické markery pro vytvoření kolekce stromů, které jsou vysoce adaptivní na městské podmínky, maximálně pokrývají stávající diverzitu a jsou vhodné pro další množení a efektivní využití v krajinářství. Naše práce tedy kromě svého zásadního významu vedla k vývoji DNA markerů, které umožní vybrat sazenice topolů, které jsou nejvhodnější pro krajinářské úpravy megapolí a zbavit se chmýří, a maximálně využít všech výhod tato rostlina ke zlepšení ekologie měst.
Opatření pro boj s topolovým chmýřím jsou velmi nejednoznačná. Většinou se používá razantní prořezávání stromů, ale tato metoda s nemalými finančními náklady nepřináší pozitivní výsledky: větve topolů se sice odřezávají, ale tvoří málo listů a nejsou schopny efektivně čistit vzduch a uvolňovat kyslík, a když jsou obnoveny, samičí rostliny také začnou znovu kvést chmýří. Dlouho se hovořilo o tom, že pro úpravu měst by se měli používat pouze samci topolů, ale v tomto směru nebyly podniknuty žádné výrazné kroky.
Existuje názor, že topoly mohou změnit pohlaví a je zbytečné vysazovat samčí rostliny, protože po nějaké době se změní na samičí. Rozsáhlé studie z posledních let provedené vědci v různých zemích a publikované, včetně časopisů Nature, však ukázaly, že pohlaví topolu je dáno geneticky, takže jeho změna nemůže být rozšířeným jevem. Většina druhů topolů se vyznačuje XY systémem určování pohlaví. Naše studie na reprezentativních vzorcích rostlin, včetně těch, které byly podrobeny radikálnímu řezu, z různých oblastí Moskvy prokázaly úplnou shodu mezi genotypem a fenotypem: všechny stromy s chromozomem Y tvořily samčí generativní orgány a bez něj samičí orgány. Závěr naznačuje, že důvod šíření samičích topolových rostlin ve městech, které tvoří chmýří, je spojen s používáním sadebního materiálu obou pohlaví.
Je obtížné najít náhradu za topol pro terénní úpravy ekologicky nejnepříznivějších oblastí středního Ruska a využití výdobytků moderní vědy může vyřešit problém chmýří výsadbou pouze samčích sazenic. Realizací takového projektu dojde ke zlepšení životního prostředí, snížení nemocnosti, zlepšení kvality života obyvatel a zvýšení jejich sociální a pracovní aktivity, což bude mít dlouhodobý ekonomický efekt. Právě v příštích letech se vyostřuje problém s přirozeným stárnutím aktuálně rostoucích topolů, spojený mimo jiné se zvýšenou křehkostí dřeva ze stromů starších 40 let. Otázku nahrazení starých topolů novými nelze ignorovat, protože pokud budou staré rostliny jednoduše odstraněny, město zůstane bez „plící“, což poškodí zdraví obyvatel. Výsadba a náhrada stromů musí být prováděna v několika etapách, aby byla zajištěna trvale vysoká úroveň zeleně průměrného stáří a dřevo z nahrazovaných topolových partií může být průmyslově využito – je vysoce ceněno při výrobě překližky a papíru. Realizace takto rozsáhlého projektu přitom vyžaduje podporu na federální či regionální úrovni především ze strany největší metropole Moskvy.
Popisky k fotkám
1. Samčí (nahoře) a samičí (dole) generativní orgány (jehnědy) topolu
2. Chlupatá semena na samičí rostlině topolu
Natalya Melnikova, kandidátka biologických věd, vedoucí výzkumná pracovnice v Laboratoři postgenomického výzkumu na Ústavu biomedicínských věd Ruské akademie věd
