Амурский ученый клонирует розы и создает копии абрикосов
Все слышали историю появления на свет овечки Долли, которая унаследовала генетическую информацию овцы-донора. Но вряд ли кто то видел, как клонируют абрикосы или папоротник. "Амурская правда" побывала в лаборатории интродукции Амурского филиала ботанического сада-института ДВО РАН в Благовещенске, где ставят такие научные опыты. Зайти туда можно только в бахилах. "Первейшее условие - стерильность во всем", - подчеркивает руководитель группы биохимии и биотехнологии растений Эдуард Некрасов, показывая, как создают клоны.
Территория ин витро
Заходя в лабораторию биотехнологии растений, ученые надевают белые халаты и переобуваются. Стеклянная химическая посуда, в которой выращивают фитоклоны, подвергается тщательной обработке. Пробирки и колбы обрабатывают в автоклаве.
- Клонирование - один из методов биотехнологии растений. Его можно разделить на четыре этапа, - рассказывал Эдуард Некрасов, открывая стеклянный стеллаж и показывая колбочку с микроабрикосом. - Сначала выбирают растение-донор, свойства которого нужны. Берут у него эксплант - это фрагмент ткани для микроразмножения. Из него в условиях ин витро, то есть в пробирках на питательных средах, выращивают побег. Делят его на микропобеги - и так повторяют несколько раз.
Причем питательных сред может быть несколько: для введения в культуру одна, для микроразмножения - другая, для укоренения - третья. Все процедуры проводятся исключительно на дистиллированной воде. Кто то спросит: "Зачем растениям такая стерильность?"
- Да потому что влажность очень высокая. На одежде можно занести в лабораторию споры плесени и других микроорганизмов. В питательной среде содержится сахар. Грибок или какая то бактериальная инфекция попадает и начинает размножаться, - пояснил ученый. - Уникальная особенность этой технологии в том, что размножение растений проводится в изолированных условиях, которые позволяют получить клоны свободными от грибковых, бактериальных и вирусных болезней. Отсутствие заболеваний - залог полноценного раскрытия потенциала растения.
Холод помогает ученым
Раз в месяц или хотя бы в два месяца необходимо пересаживать фитоклоны в новую питательную среду - иначе они погибнут. Чтобы этого не делать (нет потребности в таком количестве материала), их хранят при низкой температуре, замедляя процессы роста.
- Холодильник позволяет нам долго хранить растения без пересадки. Эту партию я только сегодня достал для адаптации. Сперва в темноте пусть день постоят, потом тусклый свет им включу, а затем уже оставляю постоянно при освещении, чтобы они зеленели и росли. Постепенно их "оживляю". Видите, какие через год выросли, - улыбается Эдуард Витальевич, любуясь кудрявой микрозеленью.
Скоро из пробирок его "детишки", которым он уделяет столько внимания, переселятся в климатическую камеру, куда мы тоже заглянули.
- Уже появились корешки. И укорененные растения проходят тут адаптацию перед тем, как мы их высадим в открытый грунт. Здесь нет такой стерильности, как в лаборатории. Но на первых порах им нужно создавать влажные условия. Поэтому первое время укрываем их полиэтиленовыми пакетами, которые периодически открываем - закрываем. Постепенно снижаем влажность и приучаем их к нормальным условиям, - объясняет ученый.
Все началось с абрикоса
Кандидат биологических наук Некрасов первый в Приамурье начал заниматься клонированием растений, еще десять лет назад.
- За территорией ботанического сада - заброшенный плодопитомник. Наши ботаники увидели там абрикос маньчжурский - дичку. Это редкий вид растений для России. В Приамурье абрикосы никогда не росли. Более ста лет назад известный садовод Иван Антонович Ефремов - его еще называли амурским Мичуриным - выписал из Северного Китая семена. Деревья, которые у него выросли, стали родоначальниками посадок абрикоса на территории плодопитомника. Им порядка 40-50 лет. Этот абрикос маньчжурский стал одним из первых объектов моих исследований, - вспоминает Эдуард Витальевич. - Он здесь прижился, размножается, плодоносит, было интересно попробовать ввести его в культуру ин витро. Затем мне предложили клонировать сорта слив амурской селекции, которые получили в нашем аграрном университете. А пять лет назад я привез из Хабаровска черенки уже сортовых абрикосов для клонирования.
Копируют древний реликт
Затем ученый занялся микроразмножением бразении Шребера. Этот водный реликт, как и лотос, "живет" на озерах. Но если последний славится красивыми цветками, то бразения с ее мелкими сиреневыми соцветиями более интересна в научных целях. Это растение называют живым ископаемым - его семена обнаружили в меловых отложениях Северной Америки, где они пролежали 135 миллионов лет! Приамурье - северная граница его распространения в мире.
Растение очень интересное по составу биологически активных веществ. Китайцы молодые побеги употребляют в пищу, а студенистую слизь, которой покрыта погруженная в воду часть бразении, они собирают и используют ее в фармакологии для получения оболочки лекарственных препаратов. Кто то спросит: а нам зачем эту водную фиалку клонировать?
- Семена бразении в условиях Амурской области не вызревают. Там, где еще сохранились очаги, она произрастает, а если очаг погиб (загрязнение экологии, строительство), новый уже не образуется. Одна из задач ботанического сада - сохранение редких и исчезающих видов растений, а клонирование - один из методов. У нас Людмила Шелихан занимается папоротниками. У нее уже шесть видов в культуре ин витро, пять из которых внесены в Красную книгу России, - рассказывает Некрасов, пока мы идем на испытательный участок. - В прошлом году Людмила Александровна с коллегами высадила первую популяцию одного вида папоротника в Благовещенском районе. Растения хорошо перезимовали и прижились.
Дикие бутоны меньше сортового оригинала
На фоне буйства зеленых красок, где то уже с оттенками желтизны (признак начала осени), выделяются великолепные розы-клоны. Крупные густо-махровые бутоны насыщенного розового окраса манили своей красотой. Сорт называется "пинк флойд". Розы названы в честь одной из самых известных рок-групп.
- Увидел их в цветочном магазине, и так они мне понравились. Название сорта тогда даже не знал. Бутоны были гораздо больше, потому что те розы выращивались для продажи, а у меня они растут в естественной среде, очень много цветоносов сразу, - ученый наклонился и осторожно раскрыл яркий бутон. - Вот, видите, на одном из нижних лепестков светлая полоска - она передается всем розам. Клоны - абсолютно идентичные организмы. Можете любой из семнадцати кустов осмотреть и везде найдете этот родительский признак. Но розы - не самое главное, просто решил попробовать.
Главный научный интерес
Главный научный интерес амурского биотехнолога - это плодовые деревья: абрикосы и сливы, которые уже цветут и дают урожай.
- Первый ряд слив - это посадки 2017 года клонов в грунт, некоторые деревья уже второй год плодоносят. Сливы сизые, вкусные, но много червивых. Деревья два раза обрабатывали, но этого явно недостаточно. Мы же ведем наблюдения, и нам важно понять, как они себя чувствуют без всякой обработки. Есть еще сорта "людмила" и "благовещенский чернослив" - у него плоды были во о-от такие крупные, - показал Некрасов, рассказывая нам о преимуществах клонального размножения.
"Для черенкования растений не нужны теплицы, как обычно это делается. Всё происходит в маленьких пробирках. Работу в лаборатории можно вести круглый год, независимо от температуры окружающей среды за окном. Культуру с заданными свойствами можно воспроизводить неограниченно долгое время. В нужное время извлекать ее на свет божий, опять регенерировать, и получать посадочный материал", - рассказывает Эдуард Некрасов о плюсах клонирования.
Получить растение со строго заданными свойствами из семян - занятие неблагодарное: в них природой не закладываются все нужные признаки. Любое культурное растение - это набор мутаций, которые селекционеры отбирали многие годы. Если взять красивое яблоко и высеять семечки, то выращенные из них деревья могут дать совсем другие плоды. Потому что все гены, которые обеспечивают сладость, крупный размер плода, для растения вредны - понижают его жизнеспособность. Поэтому при скрещиваниях они могут потеряться или, наоборот, можно получить новый сорт.
- Люди нашли выход и стали размножать растения вегетативно. Клональное микроразмножение - то же самое, что и вегетативное. Только всё происходит с маленьким количеством материала, микрочастями растения, имеющими меристему. Это точки роста - клетки, которые находятся, к примеру, в верхушках новых побегов. Мы получаем сразу единое растение одного генотипа с корнями. Если, к примеру, у привитого дерева отламывается верхняя часть - из за сильного ветра сломалась, то боковые побеги воспроизводятся от подвоя и сортовые признаки уже не сохраняются. У клона, даже если сломалась или отмерзла верхняя часть (все таки морозы у нас бывают довольно крепкие), сортовые признаки сохранятся и от боковых побегов, и от корневой поросли, - говорит ученый.