Можно ли вырастить из клетки целое растение, да еще и обладающее новыми полезными свойствами и качествами? Конечно же, это возможно, учитывая какими семимильными шагами продвинулась наука в области биотехнологий. Именно этим направлением для достижения селекционных целей и занимается одна из лабораторий ФГБУН «НИИСХ Крыма» – лаборатория биотехнологии селекционно-семеноводческого центра эфиромасличных культур.
Из отдельных клеток растений, выращиваемых в изолированных условиях in vitro, можно создавать новые формы, быстро размножать ценные генотипы и получать качественный посадочный материал. Крымские ученые одни из немногих в мире, кто умеет использовать клеточную инженерию для создания новых сортов эфиромасличных культур. Как это происходит на практике? Уникальным опытом делится доктор биологических наук, заведующая лабораторией биотехнологии Наталья Егорова.
— Еще полвека назад ученые поняли, что дать начало новому растению способны отдельные клетки, составляющие каллус. Это клетки, потерявшие специализацию и растущие вне растения по другим законам. В переводе с греческого каллус – «мозоль», которая обычно может возникнуть на месте повреждения. И действительно, чтобы получить каллусные клетки, растение приходится ранить. Берем любой орган растения – лист, стебель, лепесток, корень, почку – стерилизуем, выделяем с помощью скальпеля небольшой сегмент, помещаем в пробирку или колбу на специальную питательную среду. Подобрать ее правильно крайне сложно. Так как в состав входят макро- и микросоли, витамины, углеводы и, конечно же, фитогормоны, которые являются основными регуляторами роста и развития растительного организма. На поверхности изолированного органа растения начинает нарастать неорганизованная ткань, весьма похожая на опухоль. В этой каллусной ткани in vitro активно идут мутационные процессы. До 80-90% клеток в них – с генетическими изменениями, различными мутациями. Если мы сможем подобрать оптимальный состав питательной среды не только для роста каллусной ткани, но и для процесса регенерации, то из каждой отдельной клетки или групп клеток может сформироваться новое растение, — рассказывает Наталья Егорова.
Среди таких развивающихся из каллуса растений могут быть измененные формы, которые имеют мутации отдельных генов, хромосом или целых геномов. Можно таким образом получить растения с измененной морфологией (окраской и размером цветка, или листа, формой куста ) или улучшенными хозяйственными признаками, которые необходимы селекционерам. Например, повышенной урожайностью, содержанием и качеством эфирного масла. Получившиеся путем клеточной инженерии растения-мутанты в дальнейшем исследуют уже в полевых условиях и отбирают наиболее перспективные образцы, которые могут стать родителями новых сортов.
Именно благодаря клеточной инженерии три года назад в реестре появился новый сорт шалфея мускатного «Селинж». На его создание и ведение селекционного процесса ушло почти 10 лет. И не зря – новый сорт на 40% превышает основные показатели по урожайности и сбору эфирного масла по сравнению с контрольным сортом.
Ученые лаборатории биотехнологии продолжают исследования в этом направлении с другими эфиромасличными и лекарственными растениями – лавандой, розой, душицей, мелиссой, мятой и другими видами. Процесс этот довольно сложный, так как надо подобрать очень много факторов, чтобы «заставить» отдельную клетку каллусной ткани развиться в целое растение, образуя вначале зародыш, или почку. Помимо правильно подобранной питательной среды и исходного органа порой нужны специальные обработки, оптимальный температурный режим и еще сочетание множества других важнейших факторов. Тем не менее, благодаря клеточной инженерии, из изолированных клеток и тканей уже получены перспективные образцы лаванды и душицы. Изучают их в полевых условиях, чтобы отобрать самые интересные формы и передать в дальнейшем селекционерам.
Марина ПАВЛОВА
Фото Наталья Егорова
