"Детки" из клетки

"Детки" из клетки
В Волгограде растения из пробирки вытесняют традиционные сеянцы и черенки.При помощи биотехнологии сегодня в регионе клонированы: сорта «Сирени Победы», тополь-герой, редкие и, наоборот, популярные виды растений. Чем же они отличаются от экземпляров, полученных естественным путем, – из семян и саженцев? И насколько далеко в регионе зашли манипуляции с геномом растений? Ответы на эти вопросы мы искали в местном «роддоме клонов» – лаборатории биотехнологии Волгоградского регионального ботсада.

Первое, что сразу же обращает на себя внимание в волгоградской кузнице клонов, – стерильная чистота. Вход только в бахилах и спецодежде. Ведь зарождение жизни, пусть и растительной, всегда сопряжено с множеством опасностей. Сотрудникам же лаборатории эпидемии и массовая гибель «новорожденных» ни к чему. Здесь нацелены на стопроцентный результат – выжить должны все «детки».

Кстати, именно технология микроклонального размножения лучше всего позволяет получить рассаду, не зараженную вирусами, бактериями и опасными микроорганизмами.

– Работа начинается с подготовки необходимой питательной среды, которая выглядит желеобразно и содержит аминокислоты, макро- и микроэлементы – всего около 15-20 компонентов в зависимости от культуры, – рассказывает начальник научного отдела Волгоградского регионального ботанического сада Ольга Жолобова. – Затем на эту питательную среду помещаются обработанные части растений, которые нужно клонировать.

Управлять всем процессом микроклонального размножения позволяют фитогормоны. Одна группа гормонов ускоряет рост, другая способствует более быстрому образованию корней. Есть гормоны, которые заставляют растения массово размножаться. Этот «умный» коктейль задает крошечному организму направление развития.

- -Слово «клонирование» до сих пор у некоторых людей ассоциируется с чем-то неестественным, искусственным, – объясняет Ольга Жолобова. – Но это скорее относится к клонированию животных. Для растений же это совершенно обычный процесс. Разведение при помощи черенков, листьев, почек, усов, клубней – так называемое вегетативное размножение, которое противопоставляется половому, и есть клонирование растений, получение экземпляров с одинаковым набором генов. Современная наука дополнила данный процесс лишь тем, что появилась возможность выращивать новые растения из микроскопических отростков и даже группы клеток.

По словам специалистов, сегодня вырастить полноценное растение можно чуть ли не из любой его части. Объясняется это тем, что клетки растений в отличие от животных во время роста не теряют способности реализовывать всю генетическую информацию ядра. Однако разные части растения требуют различных усилий для их превращения в отростки. Поэтому лучше всего брать верхушечную почку, в которой имеется сохраняющая способность к образованию новых клеток меристемная ткань. Хотя она может присутствовать и в других частях растений – в узлах побега, в почках, в кончиках корней, в основаниях черешков листьев или цветоносах.

Арифметика индийского огурца

– Два года назад у нас было всего лишь шесть пробирок с отростками «Сирени Победы», – объясняет Ольга Жолобова. – И из этих шести пробирок мы смогли уже получить пять тысяч саженцев, часть которых была недавно высажена в Волгограде. Всего к 2015 году мы рассчитываем вырастить семь с половиной тысяч экземпляров сирени для высадки во всех городах-героях. Если же размножать черенками, то с одного взрослого растения за сезон можно получить в лучшем случае до 200 побегов.

К тому же на считанных квадратных метрах в лаборатории биотехнологии можно содержать десятки и даже сотни видов растений. Всего сейчас здесь находится около 300 видов растений, в том числе редких и краснокнижных.

Одно из последних достижений волгоградских специалистов – микроразмножение такой экзотической культуры, как момордика, которую называют еще китайской горькой дыней или индийским огурцом. Инициатива микроклонального размножения этой лианы семейства тыквенных принадлежит аспиранту из Вьетнама, который пишет кандидатскую диссертацию на данную тему. В Восточной Азии момордика используется очень широко, однако естественный процесс ее размножения достаточно трудоемкий.

Выход был найден в волгоградской лаборатории биотехнологии. Семена лианы там освободили от толстой плотной оболочки и вырастили отросток, который затем клонировали «в пробирке». Сегодня в теплице ботсада уже растет укорененная лиана. Однако исследование этого экзотического гостя не прекратились. Теперь сотрудники лаборатории биотехнологии собираются подобрать питательную среду для получения оптимального коэффициента размножения. А вьетнамский аспирант тем временем готовится привезти со своей родины новую партию семян момордики для продолжения изучения ее размножения при помощи биотехнологии.

Специалисты ботсада развеяли еще один миф, который сложился вокруг полученных в результате микроразмножения растений: с генно-модифицированными экземплярами саженцы-клоны не имеют ничего общего. В первом случае генная структура клетки растения подвергается изменениям. Из нее удаляют отдельные гены или, напротив, добавляют новые. При микроклональном же размножении ничего подобного не происходит, и растение не получает никаких новых свойств. Кстати, именно смешение этих двух понятий приводит к тому, что некоторые граждане, не разобравшись в их сути, буквально в штыки воспринимают растения-клоны.

– Конечно, биотехнология сегодня позволяет проводить самые различные манипуляции с геномом растений, – объясняет Ольга Жолобова. – Однако мы занимаемся исключительно микроклональным размножением. Наверное, нам как специалистам опыты с геномом растений тоже были бы интересны. Однако для их проведения требуется дорогостоящее оборудование, специальные реагенты – ничего этого у нас в лаборатории просто нет.

А был ли тополь-герой?

Один из последних проектов волгоградских специалистов связан с клонированием волгоградского тополя с Аллеи Героев. С дерева недавно срезали несколько почек, очистили их от бактерий и ввели в культуру in vitro. Почки уже пошли в рост. Как только появятся новые междоузлия, они будут разрезаны и рассажены для последующего деления. Как известно, саженцы волгоградского тополя планируется подарить другим городам в память о подвиге участников Сталинградской битвы, вместе с которыми в самом пекле сражений был и тополь-герой.

А вот этическая сторона этого вопроса вызывает много споров. В какой мере полученные клоны можно будет отождествлять с родительским растением? Конечно, генетически это будут точные его копии. Саженцы получатся того же вида, с той же формой и таким же цветом листьев, ствола. Однако, помимо генетики, на формирование любого растения всегда оказывают влияние еще и условия окружающей среды. Почва, полив, температура воздуха, чередование засушливых или холодных лет, освещенность и еще десятки, а то и сотни различных факторов в итоге вообще могут привести к появлению разительно не похожих друг на друга растений, отличающихся расположением ветвей, размерами, формой, кроной, хотя и с единым набором генов.

И это уже не говоря о тех изъянах, которые каждый организм получает во время своей жизни – наростах, трещинах, дуплах, повреждениях, в том числе и полученных в Сталинградской битве «шрамах». Все эти приобретенные метины не наследуются, а являются признаками, которые рассказывают об истории растения. Новым экземплярам почти все эти атрибуты при желании можно будет добавить, «срисовав» их с оригинала. Но они будут также отличаться от полученных тополем-героем в бою увечий, как актерские шрамы отличаются от ранений настоящих защитников Родины. С другой стороны, если говорить о продолжении тополиного рода, то клоны волгоградского тополя – это действительно его прямые потомки.

– Однако что касается непосредственно видов растений, то биотехнология дает огромные преимущества для их сохранения и размножения, – уверена Ольга Жолобова. – Мы можем круглый год поддерживать растения в культуре in vitro, а когда появится необходимость, укоренить саженец и высадить его в грунт. Таким образом, всегда можно восстановить то, что пропадает в естественной среде обитания.

Если же растение нужно сохранять в течение длительного времени, то для него в волгоградской лаборатории предусмотрен «спящий режим». Такие экземпляры находятся в холодильнике с температурой воздуха плюс 4 градуса по Цельсию, при которой замедляется процесс роста и развития. Раз в год или два сотрудники лаборатории «будят» своих подопечных: растения помещают в среду с температурой воздуха 24-26 градусов, и они начинают развиваться. После того как специалисты убедятся в жизнеспособности «деток», отростки пересаживают на новую питательную среду и снова отправляют на покой.

Такая консервация позволяет сохранять растения в течение десятилетий. Сейчас в волгоградской лаборатории биотехнологии так хранятся некоторые виды с самого ее открытия в 2005 году.

Поделиться в соцсетях