Учёные выяснили, как берёзы выживают при −60 °C и ниже
23.07.2026
Сотрудники Института биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения Российской академии наук изучили, как берёзы адаптируются к экстремальным морозам Центральной Якутии. Это один из самых суровых регионов на планете, где зимние температуры доходят до −60°C и ниже. Результаты опубликованы в журнале "Физиология растений" (№4, 2026).
Согласно исследованию, главную роль в этом процессе играют белки-дегидрины. Это высокогидрофильные структуры, которые связывают воду и защищают клеточные структуры от повреждений при обезвоживании и замерзании. Они накапливаются в растениях в ответ на холод, засуху и другие стрессы.
"Доминирующее распространение в лесных ландшафтах Якутии древесных видов, вероятно, связано с их широкой экологической пластичностью, способствующей развитию их необычайно высокой морозоустойчивости. Береза повислая (Betula pendula Roth) — один из лесообразующих лиственных видов, широко представленных в Северо-Восточной Евразии. На территории Якутии проходит северо-восточная граница ареала берёзы, где древесные растения [...] подвержены наибольшему воздействию стрессовых факторов", — рассказали авторы исследования.
В ходе научной работы учёными в течение года были собраны в лесопарковой зоне г. Якутска образцы почек берёзы, произрастающей в условиях экстремально холодного климата и многолетней мерзлоты. Затем с помощью метода иммунодетекции, который предполагает применение антител для поиска целевых белков, специалисты идентифицировали две группы дегидринов — низкомолекулярных и среднемолекулярных. К первым они отнесли полипептиды с молекулярной массой 15–21 кДа (килоДальтон), ко вторым — структуры размером порядка 66–69 кДа.
Как сообщили специалисты, главный результат работы — обнаружение чёткой сезонной динамики низкомолекулярных дегидринов. Весной, когда начинается сокодвижение и распускаются почки, эти белки полностью исчезают и появляются вновь в конце августа — начале сентября, когда дни становятся короче и среднесуточные температуры снижаются. Затем их количество быстро нарастает и достигает максимума к октябрю, когда наступают устойчивые холода. В зимние месяцы (ноябрь–февраль) уровень данных белков остаётся стабильно высоким.
Также исследователи выяснили, что у разных берёз даже в одной популяции набор дегидринов различается. Например, у многих деревьев присутствовали дополнительные изоформы — с молекулярной массой 15 и 18 кДа. Наиболее стабильно и в большом количестве у всех берёз присутствовал дегидрин с массой 17 кДа.
Учёные выявили связь между накоплением берёзами дегидринов и обезвоживанием их тканей. Так, летом в почках содержится около 50–60 % воды. Осенью, с появлением защитных белков, количество жидкости постепенно снижается до 35–40 % и остаётся на этом уровне всю зиму. Весной, когда они исчезают, оводнённость тканей снова возрастает. Это означает, что дегидрины выполняют роль "молекулярных губок" — они связывают оставшуюся воду и не дают кристаллам льда повредить клетки растений в условиях низких зимних температур.
"Высокий уровень полиморфизма дегидринов в почках отдельных экземпляров центрально-якутской популяции берёзы повислой может свидетельствовать о значительном потенциале морозоустойчивости данного вида", — пояснили авторы публикации.
Как считают исследователи, практическая ценность работы — в изучении природы экстремальной морозоустойчивости деревьев. Полученные знания могут быть применены в отборе устойчивых к холодам генотипов берёз и других древесных пород, что необходимо для лесовосстановления и развития северных лесных хозяйств и для озеленения городов в суровых климатических условиях. В перспективе дегидрины могут найти применение в составе средств для сохранения живых тканей при сверхнизких температурах.
Источник: Российская академия наук
Согласно исследованию, главную роль в этом процессе играют белки-дегидрины. Это высокогидрофильные структуры, которые связывают воду и защищают клеточные структуры от повреждений при обезвоживании и замерзании. Они накапливаются в растениях в ответ на холод, засуху и другие стрессы.
"Доминирующее распространение в лесных ландшафтах Якутии древесных видов, вероятно, связано с их широкой экологической пластичностью, способствующей развитию их необычайно высокой морозоустойчивости. Береза повислая (Betula pendula Roth) — один из лесообразующих лиственных видов, широко представленных в Северо-Восточной Евразии. На территории Якутии проходит северо-восточная граница ареала берёзы, где древесные растения [...] подвержены наибольшему воздействию стрессовых факторов", — рассказали авторы исследования.
В ходе научной работы учёными в течение года были собраны в лесопарковой зоне г. Якутска образцы почек берёзы, произрастающей в условиях экстремально холодного климата и многолетней мерзлоты. Затем с помощью метода иммунодетекции, который предполагает применение антител для поиска целевых белков, специалисты идентифицировали две группы дегидринов — низкомолекулярных и среднемолекулярных. К первым они отнесли полипептиды с молекулярной массой 15–21 кДа (килоДальтон), ко вторым — структуры размером порядка 66–69 кДа.
Как сообщили специалисты, главный результат работы — обнаружение чёткой сезонной динамики низкомолекулярных дегидринов. Весной, когда начинается сокодвижение и распускаются почки, эти белки полностью исчезают и появляются вновь в конце августа — начале сентября, когда дни становятся короче и среднесуточные температуры снижаются. Затем их количество быстро нарастает и достигает максимума к октябрю, когда наступают устойчивые холода. В зимние месяцы (ноябрь–февраль) уровень данных белков остаётся стабильно высоким.
Также исследователи выяснили, что у разных берёз даже в одной популяции набор дегидринов различается. Например, у многих деревьев присутствовали дополнительные изоформы — с молекулярной массой 15 и 18 кДа. Наиболее стабильно и в большом количестве у всех берёз присутствовал дегидрин с массой 17 кДа.
Учёные выявили связь между накоплением берёзами дегидринов и обезвоживанием их тканей. Так, летом в почках содержится около 50–60 % воды. Осенью, с появлением защитных белков, количество жидкости постепенно снижается до 35–40 % и остаётся на этом уровне всю зиму. Весной, когда они исчезают, оводнённость тканей снова возрастает. Это означает, что дегидрины выполняют роль "молекулярных губок" — они связывают оставшуюся воду и не дают кристаллам льда повредить клетки растений в условиях низких зимних температур.
"Высокий уровень полиморфизма дегидринов в почках отдельных экземпляров центрально-якутской популяции берёзы повислой может свидетельствовать о значительном потенциале морозоустойчивости данного вида", — пояснили авторы публикации.
Как считают исследователи, практическая ценность работы — в изучении природы экстремальной морозоустойчивости деревьев. Полученные знания могут быть применены в отборе устойчивых к холодам генотипов берёз и других древесных пород, что необходимо для лесовосстановления и развития северных лесных хозяйств и для озеленения городов в суровых климатических условиях. В перспективе дегидрины могут найти применение в составе средств для сохранения живых тканей при сверхнизких температурах.
Источник: Российская академия наук