Царь-дуб и тополя без пуха: как гомельские биотехнологи успешно клонируют растения

С момента, как гомельские биотехнологи удачно клонировали одно из старейших деревьев Беларуси – Царь-дуб, прошло семь лет. Первые генетические копии подросли, окрепли и переехали из лаборатории в опытные лесхозы Гомельской области. Теперь, если задаться целью, клоны могучих дубов-великанов может высадить у себя на участке обычный дачник.

Корреспондент Sputnik Татьяна Федоренко побывала в отделе генетики, селекции и биотехнологий Института леса Национальной академии наук Беларуси и оценила масштабы научной деятельности ученых.

Клоны дубов-старожилов вряд ли станут основой новых дубрав Беларуси, поскольку для лесного хозяйства нужен посадочный материал от деревьев, которые относятся к классу элитных: ровные, высокие, большого диаметра, без широких раскидистых ветвей и сучьев. Практически ни одно дерево памятника природы такими характеристиками не обладает, поэтому в промышленных масштабах их клонировать нецелесообразно. Для ученых многовековые дубы изначально представляют чисто научный интерес для изучения биологического разнообразия.

– В первую очередь нас интересовал вопрос, можно ли взять ткани столь старого дерева и их омолодить: заставить старые гены "замолчать", а гены молодости "пробудить". Технология достаточно сложная, ведь дуб одно из самых медленно растущих деревьев, и чем старше дерево, тем сложнее получить от него вегетативные саженцы. Эксперимент удался: в культуре тканей идет поэтапное омоложение с использованием фитогормонов. Данные ложатся в основу дальнейших исследований. В производственных условиях массово дубы выращивают из желудей, исключение – сохранение особо ценного генетического материала, - пояснил заведующий отделом генетики, селекции и биотехнологии Института леса Владимир Падутов.

– Такой интерес может возникнуть, но у небольшого количества людей. Микроклональные саженцы эксклюзивного дуба нельзя держать в резерве, поскольку растение перерастет, получается, что можно вырастить только под заказ. Но вы поймите, вот растение в пробирке, потом мы его высадили, пока дуб двухлетка он пригоден для высадки в грунт и пересадки, а через пять лет уже нет. И если дерево так никому не понадобилось в течение этого времени, то крупномер останется в лесном питомнике навсегда. А если речь идет о микроклонировании, то десятки дубов нужно куда-то потом пристроить.

– Дерево действительно реликтовое, но частные питомники уже давно научились их выращивать, в том числе и в Гомельской области. Там же продаются семена. Некоторые увлеченные люди по осени сами собирают семена в нашем парке и выращивают в домашних условиях маленькие гинкго, чтобы сформировать бонсай. Это не исчезающий вид, в Китае, к примеру, целые плантации этой породы, а в Нью-Йорке гинкго широко используется в озеленении. Для нашего региона оно уникально с исторической точки зрения, не более того.

– В Канаде уже сейчас занимаются селекцией елей с применением метода клонирования, но они используются как маточный материал для черенкования, то есть в целях сохранения лучших селекционных форм для создания плантаций. В Беларуси тоже клонируют хвойные породы, но опять же, надо ли клонировать, если достаточно семян из шишек? С семенами всегда проще. Если ставим задачи на далекую перспективу, то используем различные инструменты, включая культуру тканей. Можно с уверенностью сказать, что клонированные экземпляры из нашего белорусского лесного генофонда, позволят воссоздать популяцию елей и сосен при необходимости, без новогоднего дерева страну не оставим.

В Беларуси ель плодоносит с определенной периодичностью в зависимости от погодных условий, предугадать заранее и заготовить необходимое количество семян важная задача. Рубки в лесах ведутся постоянно и для ежегодного восстановления насаждений в республике созданы генетические банки семян, один из которых находится в Институте леса, где в специальных холодильниках семена хвойных пород хранят на протяжении многих лет.

В Институте леса в основном занимаются фундаментальными исследованиями, в то же время это единственное специализированное учреждение, которое отвечает за научное обеспечение лесного хозяйства республики на уровне Минлесхоза, в том числе в области экологии и сохранения лесного фонда.

– В последнее время актуальность приобретает использование древесных растений для фиторемедиации почв, то есть для ее природного очищения. К примеру, выработанный карьер, может быть засажен быстрорастущими растениями, отличающимися повышенной солеустойчивостью: ивы, тополя, осины, - легко ориентируясь в царстве баночек с растениями, рассказывает научный сотрудник Андрей Константинов.

Таких участков с засолением почв немного, но если брать в масштабе республики, то это не один десяток гектаров, где такие растения нашли бы применение, создав на безжизненной почве лесное насаждение, считают ученые. С помощью деревьев можно решить и проблему заболачивания. Ольха не любит расти на болотах, она улучшает гидрологический режим почв и исключает их возникновение.

– Если мы вырубаем ольшаник в ненужном месте, то там начинается формирование болота, эти земли невозможно в дальнейшем использовать в лесном и сельском хозяйствах. Идет подтопление территорий, а мелиоративные каналы не справляются. Это наглядный пример экологической роли лесных насаждений, - поясняет научный сотрудник.

Также с помощью древесных растений решается проблема повышенного загрязнения воздуха вдоль транспортных магистралей. Лучше всего с выбросами и пылью справляются деревья с плотной кроной: хвойные, тополя, березы.

Андрей Константинов рассказывает, что в советское время вдоль дорог высаживалось много тополей, причем именно мужских деревьев, от которых нет пуха. Во времена Хрущева, к сожалению, начали высаживать и женские экземпляры. Если бы поддержали изначальную тенденцию, то проблем с тополиным пухом в городах не возникло бы. Помимо того, что своей кроной тополь, как в ловушку, собирает выхлопные газы и пыль, он еще и хорошо скрепляет почву своими корнями, предотвращая оползни на дорогах. Сейчас вдоль дорог высаживают березы, которые тоже имеют ряд преимуществ: они быстро растут, неприхотливы и с загрязнениями справляются не хуже.

Основой лесного хозяйства Беларуси являются лесообразующие породы: сосна, ель, дуб, осина, береза, ольха, липа и другие. В то же время есть деревья, не формирующие лесных массивов. К примеру, бук в Карпатах считается лесообразующим, а у нас изредка встречается на западе страны. Дикие яблони и груши у нас тоже редки, хотя в Таджикистане и Киргизстане в горах произрастают целые яблоневые леса.

В Европе есть виды с обширными ареалами, одним из которых является ясень. В Институте леса активно ведется работа по сохранению ясеня. Несмотря на то, что его в составе лесопокрытой площади осталось всего около процента, он является лесообразующим. Проблема, из-за которой гибнут взрослые деревья –гриб-паразит, который проникает в верхушки побегов и вызывает нарушения их развития. Эффективного средства от этой болезни на данный момент нет, и, чтобы популяция сохранилась, в Гомеле создают базу клонов ясеня обыкновенного.

На протяжении пяти лет в Беларуси велась работа по оценке липовых формаций в Беларуси. От общей лесистости всех пород ее 0,06 процентов, и, тем не менее, она тоже лесообразующая. В основном липа произрастает в Могилевской и Витебской областях, на Гомельщине в естественной среде встречается редко. Выращивание липняков осуществляют для сохранения видового разнообразия и в качестве перспективного сырья для деревообрабатывающей промышленности, кроме того, липа прекрасный медонос.

– Последний раз инвентаризация липы была проведена сорок лет назад, сейчас по заказу Министерства лесного хозяйства мы провели учет насаждений, отобрали лучшие древостои, из которых планируется создание лесосеменных плантаций, как традиционным семенным способом, так и методом микроклонирования, - рассказал младший научный сотрудник Глеб Петров.

Сейчас микроклоны черенкуют, на завершающем этапе адаптация маленьких деревьев в питомнике.

Генетические копии деревьев содержаться в стеклянных баночках, это удобнее, чем в пробирках. Некоторые виды берез в таких условиях хранятся уже больше 20 лет.

В случае быстрорастущих пород ценные клоны можно получать в течение одного года. Они постоянно поддерживаются в растущем состоянии и каждые несколько месяцев проводится их пересадка на свежие питательные среды. В любой момент это растение может быть использовано для получения посадочного материала.