Новости

2 июля, 2019 19:47

Репортаж из Никитского ботанического сада, где выращивают не подверженные вирусам растения

Учёные Никитского ботанического сада выращивают растения, не подверженные вирусам. Первые экземпляры фруктовых и декоративных культур, крымских эндемиков в пору их молодости и зрелости избавлены от болезней.
Источник: Крымские известия

На юге России известно о 200 возбудителях, поражающих плодовые и декоративные культуры. Питомники по выращиванию «безвирусных саженцев» станут настоящей палочкой-выручалочкой для сельхозпроизводителей. Научный прорыв совершён в единственной в стране биотехнологической лаборатории, открытой при поддержке гранта Российского научного фонда. В ней создают высокоурожайные сорта культур. Более 10 тысяч образцов таких растений собраны в генобанке. В планах НБС — обеспечить хозяйства «молодняком», не требующим химических обработок, стойким к вирусам и непростым климатическим условиям. Учёные обещают выращивать до миллиона таких саженцев в год. У специалистов Сада есть опыт.

— Посадочный материал, продающийся в магазинах, часто заражён различными заболеваниями. Садоводы, естественно, недовольны урожаем, который болезни снижают на 30, а то и 90 процентов. Выращенные же у нас деревья и кустарники здоровы и устойчивы к болезням, — говорит заведующая отделом биологии развития растений, биотехнологий и биобезопасности, доктор биологических наук Ирина Митрофанова. — Растения нельзя излечить химией, да мы такую цель и не ставим. Мы «очищаем» от вирусов меристему — верхушку, наиболее активную часть растения, способную к делению и образованию новых клеток. Помещаем её в пробирку с определённым химическим реактивом — вироцитом и, воздействуя антисептиками, освобождаем от бактерий и грибов. Затем погружаем в питательную среду и выращиваем в ней здоровые микропобеги. Если, скажем, стоит задача получить безвирусные экземпляры, подбираем условия, освещение, температуру, состав питательной среды, фитогормоны, регуляторы роста для всех этапов множения побегов и их укоренения. Процесс, в зависимости от культуры, занимает от трёх месяцев до двух лет.

Методы ухода за декоративными культурами в Никитском саду разработаны ещё в 70-е годы прошлого века в первичных лабораториях. Их в стране было две — в Институте физиологии растений в Москве и в НБС. Даже после распада СССР эксперименты не прекращались. На семь лет хватило запасов реактивов. После пришлось искать гранты за рубежом, чтобы хоть как-то быть в теме. Затем начался спад, возможность исследований сошла на нет.

— В то время мы ездили работать в лаборатории Англии, Греции, Венгрии, Германии и, сравнивая, видели, как стремительно наша наука катится вниз. Но после возвращения Крыма в Россию в нашей биотехнологии наступил рассвет. Мы смогли так модернизировать лабораторию, что коллеги, приезжавшие к нам на конференции из Италии, Германии, Финляндии, Бразилии, Индии, Таиланда, диву давались и говорили, что это возможно только в России, — делится И. Митрофанова.

Как происходит процесс оздоровления на практике, Ирина Вячеславовна предложила посмотреть в комплексе «Биотрон». Он запущен в 2015 году. Здесь проводят исследования по биотехнологии, биоинженерии, физиологии и биохимии, вирусологии и диагностике растений. Комплекс разделяется на чистую и стерильную зоны. Прежде чем войти в лабораторию, надеваем халаты, сменную обувь, обрабатываем руки специальным раствором. Ирина Вячеславовна открывает шлюзовые двери, и мы как будто попадаем в космический корабль. Всё продумано до мелочей — от прочного и моющегося покрытия на стенах, подвесного потолка, за которым скрыто множество коммуникационных систем, до кондиционирования воздуха и обработки помещений дозарами и бактерицидными лампами. Воздух настолько чистый и приятный, будто ты в можжевеловой роще и дышишь фитонцидами. То есть комфортные условия созданы и для сотрудников, и для их «подопечных».


Фото взято из открытых источников

В чистой же зоне растения готовят к различным манипуляциям, делают для них питательные среды и буферные растворы. Создана специальная система очистки воды, которую будут пить капризные молодые ростки. Все приборы и инструменты постоянно стерилизуются.

Первым делом учёные обследовали свою коллекцию образцов. В диагностической лаборатории выявили их болезни. После первичной стерилизации отправляют на оздоровление, затем обрабатывают антисептиками, подобранными индивидуально для каждого экземпляра. И тогда приходит время отобрать из них перспективные.

…Мы переходим в стерильную зону. Снова меняем обувь, халаты, обрабатываем руки. В этих залах всегда определённая температура, определённое давление воздуха. Тут — in vitro — живущие и размножающиеся в пробирках отдельные клетки здоровых растений. В небольших стеклянных и пластмассовых колбах — меристемы разных видов. В специальном шкафу их разделяют, очищают, обновляют, пересаживают в свежую среду, чтобы дала больше почек и микропобегов.

— Многие ошибочно полагают, что, поместив материал в пробирку, автоматически получаешь здоровое растение. Это не так. Вылечить клетку можно только с помощью химиотерапии, — рассказывает Ирина Митрофанова.

Аспирант Вячеслав Фёдоров аккуратно, с филигранной точностью пересаживает в свежую питательную среду меристему персика. В будущем это здоровое дерево будет давать солидные урожаи. Все побеги находятся под пристальным наблюдением сотрудников лаборатории. В журнале фиксируются малейшие изменения во всей коллекции. Учёные оценивают возможности фотосинтеза, анатомические изменения листьев и биохимию. Смотрят, как ведут себя образцы в стрессовой ситуации. И потом прогнозируют, как растения будут чувствовать себя в и других условиях.

— Мы фиксируем, насколько долго побегам будет комфортно при разных температурах. Вот этот инжир был посажен 2016 году. При гармоничной температуре он сохраняет все свои свойства. Раз в полгода мы тестируем его — погружаем в стандартные условия и смотрим на реакцию, — продолжает посвящать меня в тонкости дела Ирина Митрофанова.

Благодаря гранту Российского научного фонда закуплены холодильники для хранения растений, учёным удалось провести в них эксперименты и проследить изменения здоровых микропобегов при разных температурах. В небольших баночках, колбах, пробирках и сосудах — нежно-зелёные побеги розы эфиромасличной, лаванды, лавандина, клематиса, канны, хризантемы, хурмы восточной и инжира. Им подбирали оптимальную температуру, чтобы растения медленно развивались и при этом были способны закладывать вегетативные почки и микропобеги. Сейчас они живут вне времени и пространства, словно спят, их рост максимально замедлен, но они способны цвести и размножаться. И даже если на первый взгляд кажутся суховатыми — жизнеспособны. Маленькие деревца инжира, побеги лаванды и лавандина, крымские эндемики укореняются самостоятельно. В этом — особый успех технологии Никитского сада.

— Главный эффект в том, что, когда после криозаморозки мы помещаем растения в стандартные условия, коэффициент их размножения значительно повышается, иногда в десять раз. Растение лучше укореняется, легко адаптируется, становится закалённым и выносливым, — сообщает Ирина Вячеславовна.

Вроде бы всё предусмотрено, но не так всё просто, признаётся Ирина Митрофанова. Некоторые вирусы встраиваются в геном клетки. Их извлекают и подвергают заморозке при температуре до минус 196 градусов и сохраняют для экспериментов в жидком азоте в криомашинах.

В будущем в НБС планируют расширять генобанк. В рамках нового проекта по гранту Российского научного фонда в него заложат разные сорта персика и абрикоса. Также будут изучать виноград и фундук, поскольку для Крыма эти растения важны стратегически, у аграриев к ним особый интерес.

Учёными уже созданы и высажены в открытый грунт шесть сортов лаванды, четыре высокопродуктивных сорта лавандина селекции НБС. Заложены участок по выращиванию безвирусного инжира 50-ти сортов, а в Джанкое — плантация эфиромасличных роз.

Помимо комплекса «Биотрон» и лаборатории «Геномика», где расшифровываются геномы, устанавливаются функциональные взаимосвязи на генетическом уровне, доводятся сорта садовых культур с использованием современных генных технологий, возводится новая теплица «Фитотрон». Это современное строение с регулируемыми температурой, освещением и подачей воды. Её метеостанция будет формировать условия, оптимальные для проведения полномасштабных исследований дикорастущих и культурных растений.

«Биотрон» — «Геномика» — «Фитотрон» — такой научной «цепочки» пока нет нигде в России.

Однако почивать на лаврах рано. Грант, срок которого недавно закончился, обеспечивал функционирование всех направлений, в том числе биотехнологии, требующей много реактивов. И сейчас руководству Сада необходимо искать партнёров или способы зарабатывать, продавая свои открытия. Ещё одна проблема — нехватка молодых, перспективных кадров, увлечённых наукой.

Зато сегодня у учёных НБС — высокая публикационная активность и возможность побывать во многих странах, чтобы представлять на конференциях свои наработки.

— За четыре года я побывала практически на всех континентах, в Чили, Штатах, Бразилии, Новой Зеландии, Австралии, в азиатских странах. 20 научных сотрудников участвуют в международных исследованиях по цветоводству. В прошлом году на базе Сада впервые в России прошла конференция Международного общества исследований в сфере садоводства ISHS, в которой участвовали представители 14 государств.


18 января, 2022
Ученые придумали простой способ определять поддельную колбасу
Часто недобросовестные производители колбас и полуфабрикатов используют вместо дорогих сортов мяса...
9 декабря, 2021
Новосибирские ученые работают над новыми сортами сои с заданными качествами
Новосибирские учёные выиграли грант Российского научного фонда 30 миллионов рублей. Грант выдел...