Лаборатория микроклонирования открылась в КГУ им. К. Э. Циолковского семь месяцев назад. О первых успехах и захватывающих перспективах беседуем с заведующим Ботаническим садом, кандидатом биологических наук Евгением Константиновым и лаборантом, студентом третьего курса института естествознания Виктором Черновым.
Серьёзная подготовка
– Как появилась идея открыть такую лабораторию?
Евгений Константинов: – Источник вдохновения – наш ботанический сад, где есть редчайшие виды растений. Некоторые из них очень сложно размножить, а технология микроклонирования позволяет получить практически неограниченное количество экземпляров. К примеру, у нас есть два уникальных вида непентесов, которые мечтают получить коллеги из ботанических садов Москвы и Санкт-Петербурга. Взамен они готовы пополнить нашу коллекцию редких растений.
Виктор Чернов: – Прошлым летом мы посетили несколько ведущих столичных лабораторий, в том числе при Главном ботаническом саде и при аптекарском огороде МГУ. Побывали и в подмосковной промышленной лаборатории микроклонирования, которая поставляет в питомники декоративные и плодовые культуры. У них этот сложный технический процесс максимально оптимизирован. Вооружившись идеями и получив поддержку университета, с начала года мы приступили к отработке методики и запуску процесса. Французский ученый Жорж Морель впервые получил клоны орхидей в конце 50-х годов прошлого века. В 1962-м была разработана стандартная питательная среда Мурасиге-Скуга, которую до сих пор применяют для выращивания эксплантов.
Дьявол в деталях
– Как происходит процесс микроклонирования? Что самое сложное?
В. Ч.: – Сложно уберечь эксплант от инфицирования, добиться его выживания и прорастания. Мы берем фрагмент растения, стерилизуем, помещаем в стерильную питательную среду и создаем условия для его прорастания. За основу берем стандартную среду Мурасиге-Скуга, которую адаптируем для разных видов растений: меняем концентрацию, «играем» с макро- и микроэлементами, гормонами. Когда зеленая часть сформируется, пересаживаем клонированное растение в другую среду, куда добавлен стимулятор роста корней.
Все манипуляции проводятся в специальном прозрачном шкафу – ламинаре, в потоке стерильного воздуха. В процессе работы даже дышать приходится за стеклом шкафа. Однажды я нечаянно кашлянул, и на питательной среде выросли кокки! Обычно после работы в ламинаре вся лаборатория засыпана мелким мусором – его просто бросаешь в поток воздуха. Выращенные клоны могут стать маточниками для получения большого количества новых экземпляров этого вида.
Е. К.: – На следующем этапе главная сложность – адаптировать растение, выращенное в искусственных условиях, к естественной среде обитания. Сначала его высаживают в стерильный грунт и поливают дистиллированной водой, притеняют. Чтобы на первых порах защитить растение от условно патогенных микроорганизмов, применяют биопрепараты. Постепенно происходит заселение грунта естественной микрофлорой. Технический процесс уже хорошо известен и отработан, оборудование и компоненты доступны, поэтому микроклонированием растений занимаются не только серьезные научные лаборатории, но и энтузиасты-любители. Некоторые из них делятся своими наработками в блогах, и кое-что мы у них подсмотрели. Например, используем для отделения экспланта от материнского растения не скальпель, а когтерезку для кошек и собак – это очень удобно для работы с полуодревесневшими побегами непентеса и цветоносами фаленопсиса. Бесконтактный термометр, оставшийся со времен пандемии, помогает оценить температуру стерильной среды. У коллег из промышленной лаборатории мы переняли опыт стерилизации эксплантов при помощи «Доместоса». Оказалось также, что клоны быстрее растут в среде с добавлением обычного активированного угля, который адсорбирует продукты распада. Технология микроклонирования растений в наши дни получила широкое распространение: от 50 до 70 % декоративных и плодовых растений, которые выращивают в промышленных питомниках, получены при помощи этого метода.
– Сколько видов у вас в работе? Есть ли растения, которые вы вырастили от экспланта до взрослого состояния?
Е. К.: – Мы еще не успели дойти до стадии перевода полученных клонов в естественную среду, но уже есть достаточно крупные экземпляры in vitro, которым 3–4 месяца. Сейчас мы выращиваем экспланты 10 видов, сортов и гибридов экзотических растений: непентесов, фаленопсисов. Когда досконально отработаем технологию, приступим к микроклонированию наших уникальных экземпляров. Многие комнатные растения – результат микроклонального размножения. Промышленные компании практикуют глобальное разделение труда: например, клоны орхидей производят в лабораториях Голландии, а доращивают до взрослого состояния в Тайланде.
«Хранилище Судного дня»
– Какие задачи позволит решить лаборатория микроклонирования растений?
В. Ч.: – Цели лаборатории, прежде всего, научные и учебные. На ее базе студенты института естествознания смогут проводить исследования для курсовых и дипломных работ. Вот лишь несколько направлений: подбор уникальных комбинаций компонентов среды для конкретных видов растений, эксперименты по выращиванию клонов в разных условиях освещенности, а также по адаптации клонов к условиям внешней среды. Тем, я думаю, хватит на несколько поколений студентов. В дальнейшем можно будет перейти к практическим задачам и даже, возможно, к коммерческим.
Е. К.: – Наверное, вы слышали про так называемое «Хранилище Судного для» на Шпицбергене, где находятся семена растений из разных уголков планеты на случай глобальных природных и техногенных катастроф. Мы хотели бы сделать его региональный аналог. В специальном холодильнике с подсветкой могут храниться in vitro клоны всех краснокнижных видов растений области на случай, если потребуется их реинтродукция в естественные условия. В этом направлении уже работают несколько вузов России.
Научные термины – простыми словами
Микроклонирование – биотехнологический метод вегетативного размножения растений in vitro, который позволяет получать большое количество генетически идентичных копий исходного материнского растения.
Эксплант – отделённый от материнского растения фрагмент, способный воспроизвести новый организм.
In vitro – эксперименты, которые проводят «в пробирке», то есть в искусственных условиях, вне организма или естественной среды.
Екатерина ШЕВЕЛЕВА
Фото автора и Евгения Константинова
