Глобальное изменение климата оказывает значительное влияние на такую метеозависимую отрасль, как лесное хозяйство. Особенно это важно для России, где температура воздуха растет в 2,5 раза быстрее, чем в среднем по миру. В связи с этим для лесных древесных пород признак засухоустойчивости приобретает особое значение. Другим важным фактором является доступность азота, лимитирующая роль которого для деревьев возрастает с увеличением концентрации СО2 в атмосфере. Виды деревьев из родов Quercus и Betula являются очень важными хозяйственно-ценными породами в лесном хозяйстве России. Дуб является основной лесообразующей породой в лесостепной и степной зонах и дубравы имеют высокую природоохранную значимость. Береза является основной лиственной породой страны и перспективна для плантационного лесовыращивания. Обе эти породы оказались чувствительными к изменению климата, приводящему к усыханию березовых и деградации дубовых насаждений. Особенную актуальность эта проблема приобретает на южной границе распространения лесов, где они наиболее уязвимы к недостатку влаги – в лесостепной зоне. Научная проблема понимания механизмов устойчивости древесных растений к абиотическим стрессам является особенно актуальной в условиях изменения климата. Комплексный подход к ее решению, включающий использование, наряду с традиционными методами исследований, также и омикс-технологий, позволит лучше понять молекулярно-генетические и физиолого-биохимические механизмы адаптации деревьев к меняющимся условиям окружающей среды, на которые они вынуждены реагировать в течение многих лет своей жизни. Изучению генетики и селекции дуба, несмотря на всю важность этой породы, в России уделяется заметно меньше внимания по сравнению с другими лиственными видами. В частности, для дуба (как и для березы) до сих пор не зарегистрировано ни одного сорта, в отличие от других лесных культур – тополя, сосны, ели. Это также подтверждает актуальность усиления селекционной работы с данными породами. Основной целью проекта является изучение механизмов устойчивости к дефициту воды и азота у древесных растений на примере ценных, но малоизученных видов - дуба и березы, для последующего использования в селекции на устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды. В этом проекте тесно связаны две научные дисциплины: с одной стороны, генетика является теоретической основой селекции, с другой – генетикам для исследований требуется растительный материал, полученный селекционерами. Уникальный селекционный материал дуба и березы будет оценен на засухоустойчивость методом дендрохронологического анализа древесины и генотипирован с помощью SSR маркеров. Отобранные контрастные генотипы будут использованы для изучения устойчивости к дефициту воды и азота в ряде экспериментов: 1) по прорастанию желудей дуба в условиях обезвоживания, 2) в тепличных исследованиях, 3) в двухлетних полевых экспериментах, проводимых параллельно в почвенно-климатических условиях лесостепной (Воронежская область) и лесной (Московская область) зон. Научная новизна проекта заключается в комплексной оценке устойчивости растений дуба и березы с использованием как методов физиологии и биохимии растений, так и анализов генома, транскриптома, протеома и метаболома. Исследования на видах Q. robur, Q. rubra, B. pendula и B. pubescens впервые позволят изучить особенности молекулярно-генетических механизмов устойчивости к засухе и дефициту азота у представителей семейств Буковые (Fagaceae) и Березовые (Betulaceae), а в пределах родов – между видами, занимающими различные экологические ниши (Betula) или имеющих различное географическое происхождение (Quercus). Это, несомненно, улучшит наше понимание эволюции механизмов устойчивости к абиотическим факторам у древесных растений. Полевые эксперименты в различных регионах позволят оценить взаимодействие генов и окружающей среды. Наконец, впервые на деревьях будет подробно изучена реакция на одновременное воздействие двух абиотических стрессов – недостатка воды и дефицита азота.