Вывести необычные гибриды, обеспечить здоровое потомство заболевшим кустарникам, размножить исчезающие виды ⸺ этим и многим другим занимаются ученые, выращивающие растения «в пробирках». Клональное микроразмножение растений в условиях in vitro ⸺ одно из быстроразвивающихся направлений биотехнологии, в том числе и в Барнауле.
Очень важен процесс перевода растения из стекла в почву — этим также занимаются ученые, но уже в теплицах. Побегам нужно перестроиться на новый световой режим, в этот период желательны искусственные грунты, поливы питательными растворами. Если все сделать грамотно, то растения адаптируются и даже начнут развиваться быстрее своих собратьев, благодаря запасу гормонов, накопленных во время нахождения в «пробирке».
В Барнауле клональным микроразмножением растений занимаются ученые Алтайского государственного университета, Алтайского государственного аграрного университета, а также отдела НИИСС имени Лисавенко, входящего в состав Федерального Алтайского научного центра агробиотехнологий (ФАНЦА). Последние клонируют in vitro хризантемы, сирень, флоксы, клематис — и это лишь часть обитателей лабораторий ФАНЦА. Вузы специализируются на других культурах: например, в Алтайском центре прикладной биотехнологии АлтГУ выращивают безвирусный семенной картофель, воспроизводят редкие исчезающие виды. А отдел НИИСС имени Лисавенко поддержал мировой интерес к ежемалине и в ближайшие годы собирается вывести подходящие для сибирских условий гибриды из местных зимостойких сортов малины и лучших сортов ежевики.
На самом деле ростки живут не в пробирках, а в стеклянных колбах или баночках.
«Мы используем искусственную стерильную среду, в которой есть все необходимые питательные вещества и гормоны для роста растения, — объясняет Ольга Мочалова, заведующая лабораторией биотехнологии и цитологии Отдела НИИСС имени Лисавенко ФАНЦА. — В эту среду помещаются маленькие кусочки ткани растения. В зависимости от того, что требуется селекционерам, это могут быть почки, цветы, семена, фрагменты листьев или побегов. Под искусственным освещением, при постоянной температуре и хорошем питании эти ткани развиваются в растения. Таким образом, в частности, из зародышей выращивают гибриды, которые в поле получить невозможно».
Редкие и гибридные
Лаборатория Института имени Лисавенко была первой в крае: уже в середине 1980-х годов здесь были наработки по культуре in vitro. Успешно сотрудники лаборатории работали с черной смородиной, земляникой, начинали работать со сливой и яблоней. В 1990-е на первый план вышла селекция облепихи. Заказ селекционеров был на сорта с плотной ягодой, с легким отрывом от плодоножки, чтобы ее легко было собирать. Поэтому пытались скрестить облепиху с другими представителями семейства лоховых – лохом, шефердией, чего невозможно достичь в обычных условиях, без помощи биотехнологов. Эти исследования не были завершены, но возможно их продолжение в ближайшие годы.
С 2015 года с культурой клеток и тканей растений работает Алтайский центр прикладной биотехнологии на базе АлтГУ. Здесь нарабатывают профессиональные навыки студенты и аспиранты.
«Клональное микроразмножение — это современный метод биотехнологии растений, связанный с культурой клеток и тканей, который позволяет оздоровить растение от вирусной инфекции и за короткий период получить большое количество посадочного материала, идентичного по сортовым характеристикам изначальной культуре, – рассказывает Ольга Мироненко, кандидат биологических наук, директор Алтайского центра прикладной биотехнологии АлтГУ. — Наш центр работает, в частности, с редкими и исчезающими растениями: так, в прошлом году мы вводили в культуру in vitro сибирку алтайскую, рододендрон Ледебура и смотрели, насколько эта методика применима к данным растениям. В качестве экспланта мы использовали почки с молодых вегетирующих побегов. Эксперименты проводились в разные месяцы, не всегда удавалось ввести их в культуру in vitro, в итоге мы выявили наиболее подходящий период, в июне, когда сформированные почки обладают значительной активностью и в то же время не очень заражены патогенной микрофлорой. Также мы работаем и с востребованными культурами, например, земляникой, ремонтантной малиной, картофелем. А в этом году по запросу промышленного партнера мы активно работаем с сортовым хмелем. Это более 10 сортов, и для каждого из них ведем подбор питательных сред, технологию адаптации, потому что даже на разных сортах одной культуры технология очень отличается. У хмеля выявилась яркая сортоспецифичность: одни сорта хорошо вводятся в культуру in vitro, другие вообще ввести невозможно. В целом отработка технологии клонального микроразмножения требует настойчивости и творческого подхода от исследователя».
Промышленный интерес
Проблему сортоспецифичности сегодня изучают и в ФАНЦА. Ольга Мочалова отмечает, что в ближайших планах лаборатории биотехнологии и цитологии — разработка универсальной питательной среды для как можно большего количества сортов малины.
«Этот запрос направлен на промышленные лаборатории, чтобы у них была технология, применимая к любому сорту, рассчитанная на большие объемы продукции, — поясняет Ольга Владимировна. — У каждой лаборатории свои ноу-хау, вот и мы предлагаем использовать неординарную среду, которая раньше использовалась для других культур, но показала свою эффективность для малины».
Создание универсальных технологий Ольга Мочалова называет одним из трендов в биотехнологических лабораториях. На первый план вышли промышленные интересы: масштабировать новые сорта, закладывать плантации с оздоровленными сортами, прошедшими культуру in vitro.
«Сейчас наблюдается вспышка заболеваемости даже у тех растений, которые раньше не болели, например, у жимолости. Вишня страдает от шарки — это карантинное вирусное заболевание, от которого растения гибнут. Из-за него у нас сейчас практически нет селекции вишни, и население не может получить новые сибирские сорта, а пользуется европейскими или размножает старые сорта, — говорит заведующая лабораторией. — Культура in vitro хороша тем, что когда растения, полученные из меристем – то есть маленьких делящихся участков ткани — проходят через нее, они оздоравливаются. В меристемах не бывает вирусов, они находятся в других частях растения».
