Лаборатория биотехнологии растений научно-образовательного центра «Ботанический сад» НИУ БелГУ производит тысячи клонов сирени, а также множества других видов растений. О том, как проходит процесс клонирования, рассказала руководитель лаборатории Людмила Анатольевна ТОХТАРЬ.
Началось всё с того, что на 15-летие Ботанического сада, в 2014 году, губернатор Белгородской области Евгений Савченко встретился с сотрудниками и поинтересовался, в каком направлении они думают развивать научную деятельность. И директор Валерий Константиновичь Тохтарь озвучил давнюю мечту — заняться биотехнологиями.
В Белгородской области лаборатория биотехнологий первая такого масштаба. Продукцию, которую мы будем предлагать, никто другой не предлагает. Ближайшие подобные центры находятся в Туле, подмосковном Пущино, в ботаническом саду Воронежа и Главном ботаническом саду.
Для чего нужна наша лаборатория, хорошо поймут садоводы-любители. Во-первых, есть растения, которые очень тяжело размножаются, например, чубушники, клематисы. Благодаря методу клонального микроразмножения нам удается преодолеть эту сложность. Второе: есть редкие растения, на которые большой спрос, а на рынке они присутствуют в ограниченном количестве. Например, жимолость синяя, новейшие сорта ежевики и ежевично-малиновые. Традиционным способом можно с одного растения получить от силы 20-30 потомков, а методом микроклонирования можно получить тысячи растений из одного. В-третьих, мы не привязаны к времени года, у нас круглогодично +23-25. Хотя растения чувствуют, что за окном зима и растут медленнее даже в условиях постоянной температуры, влажности, освещенности. И четвертое: перед тем, как размножать растение, мы его вводим в культуру in vitro, т. е. полностью освобождаем от инфекции — внутренней, бактериальной, грибковой и вирусной. Получаем на выходе все растения оздоровленные. После того, как растения уже прошли цикл клонирования, адаптированы в теплице — они мощные, красивые, активно растут.
Начнем экскурсию по лаборатории
Это моечная, в ней происходит подготовка посуды.
Это рабочая зона: здесь стоят водонагреватели, посудомоечная машина, дистилляторы и качественные автоклавы, в которых закрытые емкости — пробирки, колбы, банки — обрабатывают при высоких температурах, чтобы убить все болезнетворные, грибные, бактериальные инфекции, и среда в них стала стерильной. Стерильность очень важна, поэтому даже при легкой простуде сотрудника не допускают к клонированию, так как он — носитель вредных микроорганизмов.
Это помещение называется «Комната приготовления питательных сред». Здесь мы готовим макромикросоли. Растению, живущему в пробирке, нужно питание, которое его «вольный» родственник берет из почвы. Это азот, калий, кислород, микроэлементы. Мы делаем раствор этих макро и микроэлементов. Чтобы раствор стал густым, добавляем агар — желирующее вещество для застывания питательной среды. Вводим гормоны, чтобы заставить растение в этих условиях расти. Если нужно растение укоренить, то добавляем уже другие гормоны, которые вызывают рост корней. Состав питательной среды при этом тоже изменяется, причем его индивидуально подбирают для каждого сорта растений. После того, как соли смешаны, добавляется источник углеводного питания — глюкоза или сахароза, агар, гормоны. Разливаем раствор в пробирки, колбы, банки — и отправляем их в этот проходной мощный автоклав.
Здесь мы загрузили в него емкости, включили. Прошел цикл стерилизации, и уже со стороны операционной (куда мы ещё не добрались) достаем их.
Операционная — стерильная территория
Здесь стоят ламинарные шкафы, одновременно может работать 5 человек. Как устроен ламинарный шкаф: нисходящий поток воздуха проходит через фильтры, которые полностью обеспыливают, обеззараживают воздух, и падает на предметный стол. Таким образом он циркулирует и создает полностью стерильное пространство: при работе с растениями нельзя даже руки из шкафа убрать. Здесь растение разрезают на маленькие доли, помещают в емкость, запечатываю, подписывают и отправляют в следующее помещение.
Культуральная
В каждой зоне лаборатории — своя одежда, и здесь мы снова переодеваемся. Здесь живут мини-растения, каждое в своём домике — пробирке или колбе.
Поддерживается постоянная температура воздуха. На стеллажи подведены таймеры освещения для соблюдения цикла: 8 часов растения спят, 14 бодрствуют.
Это растение выросло из почки. Это сирень, сорт «Маршал Малиновский».
Так выглядит сирень, которая только введена в культуру in vitro.
Как она получается: вырезается почка с участком стебля, моется, обеззараживается разными веществами, от гипохлорита кальция до «Доместоса» и «Белизны», применяются и более ядовитые реактивы. И нужно точно выбрать отрезок времени, чтобы растение не погибло от яда, но при этом очистилось от инфекции. Это очень сложно: передержал — растение сожглось, не додержал — на нем появится плесень. Затем, когда почка пошла в рост, она пересаживается в пробирку. Через неделю будет вот такое растение.
После того, как растение подросло, его снова делят на кусочки и запускают новый цикл роста — пассаж. Можно наглядно убедиться в преимуществах микроклонального размножения растений: из маленького кусочка в течение небольшого времени появляется растение, из которого в свою очередь снова вырастают десятки, сотни «деток». В природе такая скорость и экспоненциальный рост, конечно, невозможны.
Сирень. Сортов много
Красавица Москвы.
«Великая Победа»
«Память о Колесникове».
Это тоже интересно. Жасмин, черносливовый крыжовник, лианы, актинидии — это как киви по вкусу, у нас растут, ежемалина.
В колбах сорта сирени трудно отличить, но пройдет немного времени, и их перенесут в теплицу. Но перед этим сиреневым «деткам» нужно будет адаптироваться к «взрослой» жизни. Когда растение живет в колбе, оно живет на всём готовом: влажность 100%, сахар, соли и микроэлементы есть. И его нужно адаптировать к сухому воздуху, заставить своими корнями извлекать питательные вещества из почвы. Растение пересаживают в парник — своего рода «отделение реанимации».
Делать это нужно очень быстро: подняли пленку и быстро опустили, чтобы сохранить высокую влажность, иначе растение погибнет. Сиреневые «детки» будто попадают на другую планету: нужно заставить работать все свои органы, клетки, ткани в агрессивной среде. Происходит постепенная адаптация: через неделю, сначала на минуту, потом на 5, 10, 15 открывают полог, и растение «дышит» сухим воздухом, у него начинают отрастать корни.
А через 2 месяца «детка» готова шагнуть во взрослую жизнь, чтобы украсить наш мир. Вместе с сотнями, тысячами своих братьев-клонов.
