Саженцы в Никитском ботаническом саду выращивают с помощью клонального микроразмножения

26.12.2022

В Никитском ботаническом саду (НБС) больше двух месяцев радовало посетителей яркое и зрелищное действо – Бал хризантем. Крымский ботсад обладает старейшей, уникальной и наиболее крупной коллекцией хризантем в России. На выставке были представлены 500 сортов и 40 тысяч кустов этих осенних цветов. Первый Бал хризантем прошёл в 1953 г., так что следующий сезон станет семидесятым, юбилейным. На выставке можно было увидеть всё: от привезённых полвека назад шедевров китайской селекции до собственных новинок. А вообще в  Никитском саду хризантемы выращивают вот уже 210 лет.

Новые виды растений, в том числе и хризантемы, в Крыму селекционеры выводят с помощью новейших достижений науки. Прошло то время, когда понятие «клональное микроразмножение» вызывало недоумение, неприятие или испуг. Сегодня это одно из наиболее востребованных направлений развития биотехнологий в Крыму. И в первую очередь речь идёт об элитных саженцах.

Рассмотрим этот механизм на примере работы с хризантемой. Тот самый случай, когда тандем практики и науки позволяет совершенствовать саму  природу. Гибридные семена, обладающие невысокой всхожестью, из-за чего зачастую работа «пробуксовывает», селекционеры НБС передают в  лаборатории. И результат не заставляет себя ждать. Такой подход, при котором исследовательская работа ведётся и на опытных участках, и в  лабораториях, позволяет создавать особенно красивые цветы самых фантастических форм и окрасок.

Рассказывает Павел Хватков, заведующий лабораторией биоинженерии растений НБС-ННЦ:

«Всё, что мы делаем, базируется на природных технологиях – ничего искусственного или насильственного. Как известно, растения  размножаются черенками в почве. А у нас это происходит в пробирке, мы просто многократно повышаем эффективность данного процесса. Растения вводятся в пробирку, где они получают полноценное питание и гормоны, что способствует их быстрому пробуждению и прорастанию. Там же обеззараживаем их от вирусов и получаем впоследствии маточные насаждения. Благодаря полученному гранту РНФ было закуплено современное лабораторное  оборудование, включая холодильники для хранения растений.
Экспериментальным путём учёные отслеживают изменения здоровых микропобегов при различных температурах. В колбах, пробирках, сосудах размещаются хрупкие побеги различных растений: розы эфиромасличной, хризантемы, лаванды, клематиса, канны, а также плодовых культур. Для них подбирается оптимальная температура, при которой растения развиваются медленно, но способны при этом закладывать вегетативные почки и микропобеги. Безусловный успех технологии Никитского сада в том, что небольшие деревца инжира, побеги лаванды и лавандина, крымские эндемики укореняются самостоятельно.
Разрабатываются нами и подходы к регенерации и модификации, когда из одной клетки регенерируем целое растение, имея к тому же возможность модифицировать её. Так нам удалось получить линии хризантемы с повышенной устойчивостью к вирусным инфекциям и ускоренным цветением. Это позволяет существенно расширить ареал возделывания хризантемы в южных областях России. 
Эксперименты по экспрессии в растениях конкретных генов проводились в том числе на сорте «Египтянка». Кстати, эта хризантема народным голосованием была признана королевой в 2016 г. Мы установили, что экспрессия определённых генов обеспечивает закладку соцветий у трансгенных растений хризантемы данного сорта ещё в условиях длинного дня (обычно у хризантем это происходит при сокращении длины дня). Благодаря этому удалось получить линии трансгенных растений хризантемы, начинающих цвести на неделю раньше контрольных.
Также установлено, что в хризантеме сорта «Пчёлка» конститутивная экспрессия определённого гена ускоряет появление цвета и приводит к изменению размера и формы ложноязычковых краевых цветков. Впервые в России в тепличных условиях были протестированы хризантемы, трансформированные тремя различными конструкциями, с применением молекулярно-биологических подходов. Данные исследования позволяют получить вирусоустойчивые хризантемы, перспективные для их дальнейшего применения в селекционном процессе».

Хризантема сорта «Египтянка» (королева Бала хризантем-2016)

Во время Бала хризантем  – 2022 среди представленных на всеобщее обозрение коллекционных образцов были  и те сорта, что обеззаражены и  размножены биотехнологическими методами. Речь идёт о двенадцати интродуцированных импортных сортах, которые не очень хорошо  произрастают в условиях Крыма и неустойчивы к заболеваниям. Чтобы довести их до «нормы» и подготовить обеззараженный посадочный материал, учёные пропускали их через культуры in vitro – наиболее перспективный метод размножения растений. Он позволяет получить генетически  однородный посадочный материал и безвирусные растения с высоким коэффициентом размножения с возможностью проводить работы в течение всего года.

Наталия Смыкова, научный сотрудник лаборатории цветоводства, селекционер, куратор коллекции крупноцветковых хризантем, поделилась своими впечатлениями.
«Трудно переоценить ту помощь, которую оказали нам сотрудники лаборатории биоинженерии растений в части сохранения и размножения, к примеру, таких сортов иностранной селекции, как «Кико» или «Антонов». Не секрет, что зарубежные сорта создаются с таким прицелом, что зачастую они уже на следующий год крайне плохо размножаются вегетативно (или не размножаются совсем). Что делать в такой ситуации? Я просто взяла образцы проблемных сортов и принесла в лабораторию. Вручила их прямо в руки молодому учёному Павлу Хваткову. Так и сказала: «Спасайте!». И что вы думаете? Очень быстро мы получили растения в достаточном количестве и с отменным качеством. Уже из пробирок высадили их в открытый грунт, и во время Бала хризантем – 2022 они были достойно представлены в коллекции на выставочном участке».

Пресс-служба НБС