Биотехнология в питомниководстве.

Биотехнология в питомниководстве.

Мировая биотехнология развивается уже порядка 40 лет с начала 1970-х годов. Россия в первой половине этого срока занимала лидирующие позиции, а во второй половине резко сдала позиции и в настоящее время стала аутсайдером. В широком смысле биотехнология охватывает такие направления народного хозяйства, как медицину, энергетику, животноводство, плодоводство, лесное хозяйство, а также находит своё применение в космических исследованиях. Мировой рынок биотехнологических продуктов достиг 160 млрд. долларов в год, доля России в нём – около 1%. В США находится около 2000 биотехнологических предприятий, в Китае – 600, Индии – 300, в России не более 50. Причём подавляющее количество этих предприятий занято производством различных лекарственных препаратов.  Метод клонального микроразмножения в растениеводстве незаменим в системе производства как плодовых, так и декоративных культур в силу широкого распространения в мире вирусных, микоплазменных и грибных заболеваний, которые по существу сводят на нет усилия садоводов и цветоводов.  Всего в мире методом клонального микроразмножения производят порядка 500 млн. растений, из них декоративных культур – 350 млн.штук. Производительность таких лабораторий составляет от 100 тысяч до нескольких миллионов растений в год. Так, одна голландская компания производит 40 млн. клонально размноженных растений в год.  Лаборатории, производящие 100-200 тысяч растений в год  относят к коммерческим. Созданное в 1996 году в Туле структурное подразделение НПЦ «Фитогенетика» на базе оборонного предприятия ГУП «КБП» в настоящее время производит не менее 400 тысяч клональных растений в год, что по мировым меркам означает биотехнологическое предприятие «средней руки» с коммерческой направленностью.   

           Основа метода клонального микроразмножения заключается в получении стерильной культуры материнского растения с целью ускоренного его размножения без вмешательства в генетический аппарат. То есть полученные растения являются точной копией или клонами материнского растения. Принцип оздоровления заложен в самой технологии клонального микроразмножения. Дело в том, что при введении в стерильную культуру берут меристему – верхушечную часть растущего побега, представляющую собой зону делящихся клеток. Размер этой части побега не превышает 0,1 мм, поэтому операцию проводят под микроскопом. В зоне деления клеток отсутствует проводящая система, что является гарантией отсутствия в этой зоне вирусных и грибных инфекций, перемещающихся в растении исключительно по сосудам. Однако успешность введения меристемы обычно не превышает 10%. Поэтому собственно меристему вводят в культуру, как правило, в научных целях. Коммерческие лаборатории обычно используют более надёжный материал: меристему с прилегающими к ней зачатками листьев.  Поэтому коммерческие лаборатории говорят об оздоровлённом материале, что подразумевает определённую степень оздоровления. Так, по литературным источникам и данным НПЦ «Фитогенетика», самый высокий процент оздоровления достигается для земляники и кустарниковым породам – до 90-100%, по древесным он значительно ниже, от 30 до 60%. Однако наблюдения за развитием таких растений в открытом грунте показали, что благодаря повышенному иммунитету клонов вирусные и микоплазменные болезни по внешним признакам у древесных растений не проявляются в течение 8 лет. А значит, такие плодовые растения полностью раскрывают свой потенциал, урожай получается экологически чистый и оправдывает ожидания садовода.

         Процесс клонального микроразмножения состоит их нескольких этапов:

1. Отбор маточного растения.
2. Введение в культуру – самый ответственный этап. На этом этапе не важен состав культуральной среды, а только успешность стерилизации самого экспланта.
3. Собственно микроразмножение. На этом этапе основным фактором является состав питательной среды, на которой развивается эксплант. Питательная среда представляет собой водный раствор минеральных солей, органических веществ (сахароза), гормонов, с добавлением нейтральных веществ для превращения жидкой среды в плотную. Метод микроразмножения основан на уникальном свойстве растительной клетки давать жизнь различным растительным тканям. В этом состоит универсальность растительной клетки. Жизнью клетки управляют гормоны. За верхушечный рост отвечают цитокинины. За образование корневой системы отвечают ауксины. Немаловажное значение имеет и минеральный состав среды. Обычно лаборатории используют уже известные составы сред, разработанные исследователями для различных видов растений. Однако существует понятие сортовых особенностей, когда определённые сорта требуют подбора или корректировки (модификации) существующих питательных сред. В этом заключается творческий подход лаборанта к процессу клонального микроразмножения. На этапе микроразмножения под влиянием цитокининов закладываются и пробуждаются пазушные почки у минирастений. Поэтому экспланты представляют собой пучки, состоящие из минирастений размером от 1мм до нескольких сантиметров.
4. Этап элонгации. Необходим для подготовки растений к укоренению. В этот период происходит вытягивание минирастений на безгормональной питательной среде с высоким содержанием минеральных солей. Развитая «надземная» часть минирастения в дальнейшем способствует лучшему усвоению ауксинов и соответственно, лучшему укоренению
5. Укоренение минирастений. Перед посадкой на среду пучки минирастений разделяют на одиночные растения, так как каждый побег должен образовать свой корень. На этом этапе важное значение имеет гормональный состав среды и для разных видов растений он разный. Кроме того, как и на этапе размножения, прослеживается влияние сортовых особенностей по одному виду, особенно у древесных культур.
6. Адаптация. На этом этапе укоренённые ин витро минирастения должны адаптироваться к нестерильным условиям. Растения ин витро называют ювенильными, так как они имеют несовершенную листовую пластинку и корневую систему, лишённую корневых волосков (они им просто не нужны на питательной среде). То есть, минирастения должны привыкнуть к пониженной влажности, переменной освещённости и температуре. А самое главное, образовать настоящую корневую систему с корневыми волосками, которые выполняют всасывающую роль. Время адаптации составляет от 4 до 8 недель. Адаптированные минирастения называют юными растениями и обычно в реализацию они поступают в кассетах, что очень удобно при пересадке, так как корневая система полностью сохраняется.

          Метод клонального микроразмножения приходит на помощь и селекционерам. Так, на культуральной среде были получены проростки сложных гибридных семян сливы, которые в обычных условиях не прорастают. В результате, НПЦ «Фитогенетика» совместно с ВСТИСП (г.Москва) получил 2 сорта слив – Тулица и Величавая. Эти сорта отвечают всем современным требованиям: ежегодная урожайность, отличные вкусовые качества, неосыпаемость плодов при созревании. Сорта успешно прошли проверку на размножение в лаборатории и в следующем году будут получены патенты.

      За 15 лет работы на НПЦ «Фитогенетика» были разработаны и освоены технологии клонального микроразмножения 17 сортов жимолости съедобной, не менее 15 сортов земляники, 30 сортов вишни, 20 сортов сливы, 6 сортов алычи, 5 сортов голубики, 15 сортов малины и ежевики, 3 сорта рябины, не менее 50 сортов сирени, гейхеры, а также рододендронов, некоторых комнатных культур. Выбор культуры и сорта зависит, как правило, от спроса.

       Главные потребители юных растений – отечественные питомники, которые приобретают их для доращивания. Со следующего года НПЦ «Фитогенетика» предлагает свои юные растения питомникам – членам АППМ со скидкой 30%, независимо от объёма заказа. Мы знаем, что для доращивания юных растений необходимы технологии и опыт. Таким опытом и технологиями владеет питомник «Кутепово», который много лет является основным нашим заказчиком. Материал, дорощенный в горшках Р9 на площадях питомника «Кутепово» является надёжным посадочным материалом для дальнейшего доращивания в других питомниках, специализирующихся на выращивании и реализации более крупного материала.