№ 46 (1380) 18 ноября 2021

Чтобы получить корнесобственные клонально (вегетативно) размноженные саженцы ели европейской, используют различные виды черенкования, в том числе в условиях in vitro, однако наиболее перспективным для промышленного использования является метод соматического эмбриогенеза. Последний из названных подходов заключается в культивировании особого вида растительной ткани, способной к формированию большого количества зародышеподобных структур. 

Основными преимуществами соматического эмбриогенеза является высокая скорость размножения, возможность автоматизации всего процесса получения посадочного материала, технология выращивания которого практически не отличается от сеянцев и саженцев, полученных из семян. 

В настоящее время в Институте леса удалось воспроизвести все этапы соматического эмбриогенеза благодаря помощи коллег из Института дендрологии Польской академии наук и Института леса им. В. Н. Сукачева Сибирского отделения РАН. Сейчас ученые работают над оптимизацией условий культивирования материала для того, чтобы добиться приемлемого для опытно-промышленного использования уровня эффективности этого процесса, и, конечно, хотелось бы реализовать все преимущества соматического эмбриогенеза на практике. 

В стекле 

Мы побывали в отделе генетики, селекции и биотехнологии Института леса НАН Беларуси, где нам показали, как выглядят эмбриогенные культуры на различных этапах регенерации растений. О том, как получают ель в пробирке, используя метод соматического эмбриогенеза, и каких результатов удалось достичь, нам рассказала аспирант и младший научный сотрудник Института леса НАН Беларуси Марина Кусенкова. 

По словам Марины Петровны, актуальность разработки технологии соматического эмбриогенеза ели для Беларуси обусловливается тем, что это древесное растение — один из наших основных лесообразующих видов, имеющих большое экономическое значение. Разработка такого подхода создаст условия для совершенствования методов селекции и воспроизводства насаждений названной породы. 

— Ельники занимают около 9,5 % лесопокрытой площади и имеют важное хозяйственное и средообразующее значение, — говорит Марина Петровна. — Формированию устойчивых и высокопродуктивных насаждений способствует практическое применение современных селекционногенетических методов и высокоэффективных способов клонального размножения отобранных индивидов. 

Следуя путем in vitro 

— Соматический эмбриогенез — это метод вегетативного размножения растений, — углубляется в описание технологии Марина Петровна. — Его отличительная особенность состоит в том, что при определенных условиях в культуре растительной ткани in vitro начинают формироваться соматические эмбриоиды, которые проходят все типичные для данного растения стадии развития зародыша. До сих пор не вполне ясно, что именно служит спусковым механизмом для начала этого явления. А выглядит это на примере ели европейской следующим образом. Сначала на питательные среды, напоминающие по консистенции мармелад и содержащие в своем составе синтетические фитогормоны, помещаются обычные зародыши, выделенные из семян. Под действием регуляторов роста растительные ткани начинают неорганизованно разрастаться и формируют плотный каллус. В какой-то момент времени на отдельных «разбухших» зародышах появляется относительно быстрорастущая клеточная масса, которая при рассмотрении невооруженным глазом выглядит как снег или иней. Именно внутри этой необычной ткани постоянно происходит формирование и распад всё новых зачатков соматических эмбриоидов. 

Так заканчивается первый этап работы ученых, который называется инициация эмбриогенной культуры, и начинается второй — ее пролиферация, или наращивание объема. Потом каждые 10—14 дней ткань переносят на свежеприготовленные питательные среды. 

— Наша живая «снежная» масса растет, делится человеком на части и снова растет, — поясняет Марина Кусенкова. — Когда мы получаем достаточное количество материала, можем переходить к третьему этапу — созреванию эмбриоидов. Для стимуляции названного процесса рыхлую каллусную ткань переносим на специальные питательные среды, которые стимулируют формирование зародышеподобных структур. Ближе к окончанию этапа созревания «снежная» масса выглядит «подтаявшей» и потемневшей, зато на поверхности она обсыпана желтыми шариками — эбриоидами. Такие структуры способны к прорастанию и формированию полноценного растения. Заключительная стадия процесса соматического эмбриогенеза — адаптация микрорастений к росту в почве, во время которой мы учим их, выращенных в пробирке, существовать в естественных условиях. 

Звездный час неизбежен? 

По словам специалистов, несмотря на то что соматический эмбриогенез — это достаточно трудоемкий процесс, масштабы его использования в биотехнологии древесно-кустарниковых растений постоянно растут. С чем связаны такие предпочтения ученых и практиков? 

— Интерес к данному методу связан с его преимуществами, такими как высокая эффективность размножения. Почти неограниченное количество саженцев может быть получено с одного донорского растения в течение короткого периода времени. В случае ели европейской из одного грамма «снежной» клеточной массы можно получить до нескольких сотен эмбриоидов и, соответственно, растений, имеющих одни и те же наследственные характеристики, — отмечает Марина Петровна. — Такая продуктивность уже позволила использовать технологию как для создания опытных лесных насаждений, так и для закладки лесосырьевых плантаций. К примеру, промышленная корпорация J. D. Irving, Limited организовала в Канаде предприятие по выпуску клонированного посадочного материала ели европейской с годовым объемом производства на уровне нескольких миллионов штук. Получаемые таким образом саженцы служат для закладки лесных плантаций на наиболее подходящих для произрастания данной породы площадях. Кроме того, метод поддается автоматизации и, следовательно, имеет высокий потенциал для использования при массовом производстве клонального посадочного материала при одновременном сокращении затрат. 

По словам ученых, этот метод размножения хвойных — технология будущего и большой шаг вперед, поскольку, помимо всего прочего, позволяет сохранять ценный селекционный материал неограниченно долгое время посредством криосохранения, а также проводить генно-инженерные манипуляции. 

По оценке экспертов, технологии, подобные соматическому эмбриогенезу, имеют большой потенциал для внедрения в лесохозяйственную практику, поскольку способны значительно повысить продуктивность и устойчивость эксплуатационных лесов, а также улучшить технологические характеристики производимого древесного сырья.