В ноябре в Алтайском крае определили победителей ежегодного конкурса грантов губернатора в сфере биотехнологий. Один из проектов, получивших одобрение, — «Апробация технологии клонирования хмеля на образцах, востребованных в производстве», который реализуется совместно с крупной пивоваренной компанией.
Начали с нуля
В одном из помещений Алтайского центра прикладной биотехнологии Алтайского государственного университета на стеллажах — пробирки с различными растениями. Это не теплица, как сначала предполагал я, и не оранжерея, а культуральная комната, где при постоянной температуре 21-23 градуса тепла и автоматической регулировке освещения развиваются опытные образцы в условиях in vitro, то есть в стекле. Сейчас в коллекции образцы сирени, картофеля, земляники, малины, лекарственных трав, но больше всего хмеля. Есть здесь и зарубежные сорта, и отечественные, и привезённые из экспедиций.
Как поясняет директор центра кандидат биологических наук Ольга Мироненко, хмелеводство в стране привлекает всё больше внимания. Долгое время пивоваренная отрасль практически полностью зависела от зарубежных поставок хмелепродуктов, доходило до 98% импорта. Хотя в советский период площади хмельников в стране занимали до 6000 га.
— По оценкам экспертов, для полного импортозамещения на территории России к 2030 году нужно почти в 50 раз увеличить площадь хмельников. Для этого нужно организовать выращивание качественного посадочного материала, в чем могут помочь биотехнологические методы, — поясняет Ольга Мироненко. — Для многих культур, размножаемых вегетативно, — картофель, банан, земляника, декоративные культуры, — в мире успешно используются методы клонального микроразмножения. Применимы данные методы и к хмелю, но в нашей стране над этим никто не работал, пришлось начинать с нуля.
Работа с хмелем в вузе началась в 2020 году, причем инициативу проявил Чарышский сельскохозяйственный производственный кооператив имени академика С.Н. Хабарова. Когда-то в Алтайском крае и в Республике Алтай были крупные хмельники, которые в перестройку были утрачены, как и во многих регионах страны. В Чарышском районе решили дело возрождать и заинтересовали учёных АлтГУ возможностью совместных исследований. Сотрудничество продолжается до сих пор.
— Хмель — это многолетняя лиана высотой до десяти метров, у которой надземная часть в зимний период отмирает. Ценится хмель за женские соплодия, похожие на шишки, где образуется душистый лупулин. Именно эти шишки и используют в пивоварении, — рассказывает Ольга Мироненко. — Дикий хмель очень живучий и хорошо размножается, но для сортового хмеля сложно получить за короткий период много саженцев, питомники в стране отсутствуют. А на один гектар необходимо около трёх тысяч.
Предгорья и низкогорья Алтая отличаются благоприятными условиями для возделывания этой требовательной культуры: здесь достаточно влажности, плодородные почвы, много солнечных дней. Это позволяет получать хмель наилучшего качества даже ценных поздних сортов.
От пробирки до плантации
С использованием технологии клонального микроразмножения растений можно размножать ценные генотипы сельскохозяйственных культур или сохранять редкие виды.
— Чем интересно клональное микроразмножение — из одного образца мы можем получить несколько сотен или тысяч растений, если подобрать оптимальные условия, — поясняет Ольга Мироненко. — При этом мы не зависим от сезона, можем работать круглый год. Возможно сохранять ценный материал долгосрочно, с помощью методов биотехнологии можно оздоровить образцы от патогенов и получить качественные саженцы.
Все манипуляции с растениями проводят в стерильных условиях, в центре есть даже своя операционная. Именно здесь микрочеренки растений переносят стерильными инструментами — пинцетами и скальпелями — в колбы и пробирки на новую питательную среду — в раствор с удобрениями, витаминами и микроэлементами добавляется агар-агар, и в этом питательном «желе» растения чувствуют себя очень комфортно. Они отправляются в культуральную комнату под наблюдение ученых, задача которых — подобрать оптимальные условия для роста и быстрого размножения.
Работы, как говорит Ольга Николаевна, много. Хмель — культура не то чтобы капризная, но очень индивидуальная, со своими особенностями. Одни сорта понятны, а с некоторыми за четыре года работы в вузе так и не нашли общий язык.
— Дело это небыстрое, особенно на начальном этапе, и без помощи со стороны руководства вуза и правительства Алтайского края вряд ли удалось бы достичь значимых результатов. За годы работы в развитие технологии размножения хмеля вложено много ресурсов и труда, улучшилась лабораторная база, сформировался молодой сплоченный коллектив, — поясняет учёный. — Результаты экспериментов мы обнародуем в научных публикациях, отдельные элементы технологии клонирования хмеля запатентовали.
За прошедший период появилась биотехнологическая коллекция ценных генотипов. Учёные АлтГУ начали сотрудничество с Чувашским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства, на базе которого ещё со времен СССР сохранилась полевая коллекция хмеля, насчитывающая 250 образцов. В прошлом году исследования поддержал Российский научный фонд в рамках междисциплинарного проекта «Генетические ресурсы дикорастущего и культивируемого хмеля: скрининг, сохранение, использование в селекции». Исследования проводятся как в лабораториях и экспедициях, так и на плантациях в Чувашии.
Пивоварение и не только
Интерес к работе алтайских учёных проявила крупная пивоваренная компания, столкнувшаяся со сложностями с сырьём. Проект, финансируемый предприятием, на паритетной основе поддержало правительство региона.
— Компания планирует развивать свои плантации, наша задача — масштабировать технологию клонирования тех сортов, которые её интересуют, понять, можно ли её удешевить и подготовить опытную партию для доращивания на территории индустриального партнёра. Технология многоступенчатая, мы друг друга дополняем, — поясняет Ольга Мироненко. — Очень волнительно и ответственно работать с реальным сектором экономики и понимать, что твои научные разработки востребованы в производстве. При этом необходимо отработать не только технологию клонирования, но и подобрать способ перевозки до места посадки и многое другое, чтобы минимизировать потери ценного материала.
В России сейчас насчитывается чуть больше 300 гектаров хмельников, при этом только одной из крупнейших компаний необходимо 600, чтобы закрыть потребности. А ведь хмель имеет перспективы не только в пивоварении.
— Хмель в нашей стране ещё очень недооценен. Раньше он широко использовался населением вместо дрожжей в хлебопечении, и переселенцы везли в Сибирь свои ценные образцы, — объясняет Ольга Мироненко. — По последним зарубежным публикациям из хмеля экстрагируют десятки различных полезных веществ, которые можно использовать в косметологии и медицине. Хмель обладает значительным потенциалом в качестве противовоспалительного, антиоксидантного, успокоительного средства, против некоторых видов рака, коронавируса, при нарушении обменных процессов в организме. Мы пока над этим не работаем, наша задача — помочь нарастить плантации, без надежной сырьевой основы невозможно развитие промышленности, ни пивоваренной, ни фармацевтической.
