Как передовой подход позволяет получить от лучших лесных деревьев идентичные клоны, устойчивые и продуктивные в лесном хозяйстве.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей Ноэлии Кортисо, опубликованной в испанском аграрном сетевом издании Сampo Galego, в которой рассказывается о передовых технологиях в секторе лесоводства: «В конце прошлого года в Олейросе (муниципалитет в Испании, входит в провинцию Ла-Корунья в составе автономного сообщества Галисия) состоялся семинар, в ходе которого Палома Монкалеан, исследователь Института Нейкера в Стране Басков, рассказала про современные методы для генетического улучшения различных видов хвойных и лиственных деревьев.
В настоящее время существует сценарий повышения температуры, снижения доступности воды и явного снижения как выживаемости, так и продуктивности лесных видов деревьев. Поэтому необходимо сочетать традиционные методы улучшения с новыми биотехнологическими инструментами, такими как культура in vitro, главным образом посредством органогенеза и соматического эмбриогенеза.
«Исследователи из разных областей призывают нас повысить продуктивность и качество деревьев, растущих в наших лесах, и лучший вариант получения качественного дерева — это вегетативное размножение», — говорит Монкалеан. Ее исследования сосредоточены на хвойных породах, но их можно прекрасно применить и к лиственным породам.
При соматическом эмбриогенезе можно получить от материнского дерева сотни совершенно одинаковых клонов.
Первоначально ученые из Института Нейкера разработали и протестировали многочисленные протоколы системы производства растений in vitro разновидностей сосны и других хвойных пород, которые важны для европейского лесоводства. Далее, чтобы усовершенствовать технологию, они посетили такие Канаду и Нидерланды, где используется способ, называемый соматическим эмбриогенезом (процесс, при котором эмбрион создается из соматической клетки).
«В обычном лесном хозяйстве вы выбираете дерево, собираете семена, и из этого дерева получается другое дерево. С соматическим эмбриогенезом все немного по-другому. В этом случае вы выбираете материнское дерево или несколько, и из одного семени получаете сотни одинаковых клонов. На этом этапе их можно посадить в питомникеили заморозить, а когда лесной инженер запросит интересующий его клон, разморозить линию и размножать столько, сколько нужно», - рассказывает исследователь.
Однако все начинается с кропотливого отбора элитных родителей, потом придется провести контролируемое опыление, что для некоторых видов непросто. В итоге, когда происходит соматический эмбриогенез, делящийся материал замораживают, размножают и отсаживают.
«Одним из исключительных преимуществ этой техники является то, что когда мы хотим вывести на рынок сортовой материал, полученный из семенного сада, это занимает около 17 лет. С другой стороны, если мы будем работать с техникой соматического эмбриогенеза, через 7 лет сортовые деревья с высокими характеристиками могут поступить в коммерческое производство. Это означает большой прогресс для компаний, которые занимаются производством сортовых хвойных пород. Из одного грамма эмбриогенной ткани, которую можно было трансформировать в растения, получают в среднем 1500 эмбрионов. На сегодня достигнут успех в 95-процентном прорастании», рассказывает Монкалеан.
Стадии эмбриогенеза. Фото Паломы Монкалеан.
Более того, уже существуют компании, наладившие процесс в автоматическом режиме. Например, SweetTree Technologies. Процесс начинается с трансформации эмбриогенной ткани для получения клеток, а затем и эмбрионов. Само оборудование с помощью программного обеспечения отделяет жизнеспособный эмбрион, который прорастет, и слабый, который выбрасывается. Наконец, отобранный материал помещается в бумажную капсулу с веществами (удобрения и пестициды), чтобы формирующееся растение было здоровым с самого начала. Весь процесс автоматизирован, капсулы заполняет машина.
Фото Паломы Монкалеан.
Для генетического улучшения деревьев исследователи Института Нейкера стали работать над индукцией толерантности к различным стрессам, используя в качестве модели соматический эмбриогенез. «Мы знали, что генетически идентичные деревья, посаженные в разных климатических зонах, дают семена с разной устойчивостью к температурному стрессу», — объясняет исследователь.
В ходе исследования на начальных этапах эмбриогенного процесса применяли разные температуры и различную доступность воды в культуральной среде. «Мы увидели, что имеется явный долгосрочный эффект. Начали с применения температуры 18 и 28 градусов, которую затем подняли до 50 градусов, одновременно анализируя все механизмы, вовлеченные в процесс жары и засухи. Была очень четкое дифференциальная экспрессия генов, доказывающая, что одни эмбрионы некоторые переносят условия жары водного стресса больше, чем другие. Растения, пережившие стресс при 40 и 50 градусах, росли медленнее, чем другие, но зато имели высокую адаптацию к засухе», - говорит исследователь.
Сейчас ученые продолжают проверять влияние разных стрессовых факторов и сосредоточились на том, чтобы подвергнуть эмбрионы воздействию патогенов, характерных для лесных деревьев».
Источник: innova.campogalego.gal.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.