Растения из пробирки и выращенные традиционным способом – в чем различия

Практически каждый садовод, покупавший растения, стоял перед выбором: брать микроклонально размноженные или полученные традиционным путем. Зачастую мы и не догадываемся, что предлагаемые нам растения — микроклоны, которые доращивали в теплице.

Обычно растения размножают семенным или вегетативным способом. Но у каждого из этих способов свои особенности. Главный минус семенного размножения — генетическая пестрота получаемого посадочного материала и длительный ювенильный период (время до цветения и плодоношения). При вегетативном размножении ничего этого нет, однако эффективность получения саженцев некоторых видов и сортов все равно очень низкая. Так, достаточно сложно черенковать многие древесные растения, которые старше 10 — 15 лет.

Не всегда удается получить стандартный посадочный материал и из‑за возможного накопления инфекции в материнском растении и переноса ее в укореняемый черенок. Не всем культурам подходит прививка. Есть ли выход?

Есть. Это растения, полученные путем микроклонального размножения — in vitro, то есть в пробирке.

В 80‑х годах прошлого столетия в производстве саженцев появилось новое направление — микроклональное размножение растений. Клонировать можно как плодовые и ягодные культуры, так и цветочно‑декоративные, и даже овощные. Сейчас ежегодно во всем мире в пробирках выращивают уже около миллиарда саженцев.

— Это принципиально новый способ вегетативного размножения, — подтверждает заведующая научно‑производственным отделом «Биотехнологический комплекс» Центрального ботанического сада НАН Беларуси Вероника Филипеня. — В его основе — уникальная способность растительных клеток, помещенных на определенные питательные среды, реализовывать присущую им тотипотентность, то есть способность давать начало целому растению. Можно использовать клетки любых органов и тканей (зародыша, листа, стебля, семядолей, чешуек и донца луковицы, сегментов корней и зачатков соцветий). Из небольшой части можно получить множество микроклонов — миниатюрных копий взрослого растения. Главное — подобрать нужные питательные среды и условия стерилизации, чтобы избавить растительную ткань от инфекции.

Технологии размножения in vitro разработаны более чем для 2400 видов и сортов различных культур. В течение года из одного побега можно получить до 10 000 растений. Каждые 2 — 3 года исходный материал в пробирках обновляется.

Наш биотехнологический комплекс — один из наиболее передовых в стране. К 2025 году планируем выращивать от полумиллиона саженцев в год.

— Микроклональное размножение — процесс сложный?

— В общем‑то да. В нем несколько этапов. Первый — получение асептической культуры. Для этого берут чистое (без патогенов) растение и делят его на небольшие кусочки — экспланты, способные воспроизвести новое растение.

Затем их отправляют в стерилизующий раствор, чтобы максимально избавить от поверхностной инфекции — бактерий и грибков. Если анализы подтверждают наличие вирусов в клетках растений и нельзя найти исходное безвирусное растение, то дополнительно проводят еще термо‑ и химиотерапию.

Следующая ступенька — само размножение. Оно возможно через 2 — 6 месяцев (в зависимости от вида и сорта), когда понятно, что стерилизация прошла успешно, высаженные мини‑черенки не инфицированы и дали рост новым вегетативным органам, например побегам.

Побег достают, черенкуют и высаживают на месяц‑полтора вновь до образования новых побегов, но уже на другие питательные среды. Этот процесс можно повторять много раз, пока не образуется нужное количество микрорастений.

Последний шаг — их адаптация к жизни в теплице или открытом грунте. Так сказать, шаг в большой мир. Этот этап, как ни странно, один из самых трудоемких и ответственных.

— Вероника Леонидовна, давайте попробуем развеять некоторые мифы, касаемые микроклонального размножения. Многие считают, что клон — это ГМО.

— Услышав термин «растение из пробирки», многие действительно ассоциируют его с генно‑модифицированными растениями. Это заблуждение. И категорически не одно и то же. Саженцы, вегетативно размноженные в пробирках, — клоны (точная копия) того растения, с которого взяты экспланты. Они не созданы с помощью методов генной инженерии.

Говоря простым языком, чтобы получить ГМО, нужно выделить ген из одного организма, включить в другой и заставить его там работать (провести генетическую трансформацию и изменить геном). Трансгенное растение генетически отличается от растения, с которого были взяты клетки для трансформации.

— Мутации опасны?

— Образование мутаций строго контролируется при микроклональном размножении. Наша цель — получить точную копию исходного сорта. Покупатель должен быть уверен в растении, которое ему предлагают.

Хотя сами по себе мутации не опасны. Это явление встречается в природе, и бояться их не стоит. Многие сорта декоративно‑лиственных и красиво цветущих культур — химеры, то есть растения, в которых есть группы клеток или ткани с разным геномом. Такое расщепление происходит в природе как следствие спонтанно возникающих мутаций.

К слову, химерами являются все вариегатные формы декоративных культур — дерен, хоста, диффенбахия, хлорофитум. На их листьях или стеб­лях есть участки с другой, чаще всего более светлой, окраской. Отличный пример растений‑химер у ягодных культур — сорта бесшипной ежевики. Такие растения можно размножать только вегетативным способом, а при размножении in vitro необходимо строго следить, чтобы в экспланте присутствовали клетки со всеми генотипами, имеющимися в исходном растении. Если не выполнить это условие, то на выходе получим саженец, в котором не будет радующей глаз цветовой палитры листвы, а у бесшипной ежевики снова появятся шипы.

— Что делать, если на каком‑то растении вдруг появились нехарактерные для него листья или побеги?

— Обычно растения мы выращиваем из семян, корней, черенкуем. А здесь меристема. Что это такое?

— Метод с использованием меристемы (верхушки побега, точнее, точки роста побега) — тоже вегетативный метод размножения. Только в его основе лежит изолирование меристемы, получение из нее побегов на питательной среде и микрочеренкование, а именно черенкование побегов, полученных из меристемы. Отсюда и название.

— Многие считают, что саженцы, клонированные in vitro, менее устойчивы к болезням и вредителям, быстрее поддаются стрессам, хуже цветут и в плодоношение вступают позже. Желает быть лучше и качество ягод. Это так?

— Нет. Вышедшие из лаборатории микроклонально размноженные растения здоровы, не содержат вирусов, грибков и бактерий. Подтвердить их высокое качество, отсутствие мутаций и даже полное соответствие сорту в ботаническом саду могут высококвалифицированные специалисты и современное оборудование для проведения молекулярно‑генетических анализов.

Конечно же, любое растение, высаженное из тепличных (тем более лабораторных) условий в открытый грунт, постепенно адаптируется к жизни в естественных условиях произрастания. И рано или поздно встретится с патогенами и вредителями. Не будем забывать, что изначально его иммунитет гораздо выше, чем у растения, полученного традиционными методами и привычными способами размножения.

Когда мы берем черенок с куста, произрастающего в теплице или на улице, то вместе с ним забираем и всю инфекцию, которая была на материнском растении. Инфекция сохраняется в черенке и дальше развивается уже вместе с новым растением.

Саженцу из пробирки на первых порах не надо бороться с болезнями, которые достались ему от родителей. Вот он и отдает все силы на рост и развитие. Поэтому, приобретая саженец из пробирки, можно совершенно не беспокоиться о якобы его какой‑то слабости или неприспособленности. В случае же с традиционным вегетативным и семенным способом размножения это гарантировать сложно.

— Как быть с качеством плодов? Где оно лучше: на клоне или при обычном размножении? И что с урожайностью?

— Специалисты ботанического сада провели комплексное исследование влияния способа размножения на рост и развитие растения и качество урожая у голубики высокорослой. И было доказано, что количественное содержание ряда важных для человека компонентов витаминно‑минерального комплекса у ягод, собранных с растений, полученных методом микроклонального размножения, превосходило значения соответствующих показателей у плодов, взятых с растений, которые размножены традиционными способами.

Здоровые растения, конечно же, дадут и лучшую по качеству продукцию. При правильной агротехнике клонированные саженцы показывают стабильно высокую урожайность. Поэтому все больше фермеров отдают предпочтение именно таким растениям для закладки плантаций и выращивания ягодной продукции в промышленных масштабах.

— Бывает, что растения одного и того же сорта и возраста в одних и тех же, казалось бы, условиях в плодоношение вступают по‑разному. Да и ягоды у них разнятся. В чем причина?

— Для сорта характерно одно время созревания, поэтому разницы здесь быть не должно. Возможно, сказываются разная агротехника и различный уход. Если же вы все делаете одинаково, то причина, скорее всего, кроется в микроклимате возле куста — тепло, холодно, сыро, сухо… Иногда растение, чтобы поскорее дать потомство в плохих условиях выращивания, зацветает быстрее, чем то, что произрастает в комфорте. Такая реакция, по‑видимому, заложена в нем на генетическом уровне.

— А что с плодоношением: ускоряется ли оно?

— Нет, мы не выделяем такую особенность у клонированных in vitro растений. Но в саженцах, размноженных микроклонально, ярко выражена способность к максимально возможной реализации потенциала сорта.

— Можно ли отличить клонированное растение от размноженного обычным способом?

— У саженцев из пробирки (особенно у древесных) нет черенка, поскольку растение развивается почти так же, как из семени: побеги начинаются у основания корневой шейки. В то время как у полученных традиционным черенкованием всегда заметен исходный черенок.


— Растения из пробирки прививают?

— А зачем? Все они корнесобственные, что в большинстве случаев намного лучше, чем привитые. Иногда специально in vitro клонируют подвои или привои, чтобы использовать полученный растительный материал для прививки.

КСТАТИ

Растения, размноженные in vitro, развиваются значительно лучше, если их корневая система своевременно (сразу после пересадки из пробирок) взаимодействует с микоризообразующими грибами. Улучшается их снабжение азотом, увеличивается приживаемость растений при пересадке в грунт, ускоряется рост надземных побегов.

ИНТЕРЕСНО

♦ Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию принципиально нового метода вегетативного размножения — клонального микроразмножения неполовым путем растений, генетически идентичных исходному экземпляру. В основе метода — уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей тотипотентность, то есть под влиянием экзогенных воздействий давать начало растению. Понятие «клон» появилось в 1903 году. В дословном переводе означает «черенок» или «побег», пригодный для размножения растений.

♦ Клональное микроразмножение — прекрасный метод борьбы с вирусами и возможность получения здоровых, безинфекционных растений.

♦ Период, который проходит растение до начала цветения и появления плодов, называется ювенильным. У саженцев, полученных путем клонирования, он сведен к минимуму.

♦ Более 2400 видов и сортов растений можно размножить in vitro.

♦ Лучше всего укореняются экспланты, взятые от молодых растений.

♦ Клетки меристематических тканей не содержат, как правило, вирусов. И чем меньше эксплант, тем меньше и риск инфицирования.

ФАКТ

Преимущества растений из пробирки:

♦ отсутствие грибковых, вирусных и бактериальных инфекций;

♦ генетическая однородность посадочного материала;

♦ размножение гибридных растений или растений с редкими признаками, которые при посеве семян могут быть утеряны;

♦ возможность заниматься клонированием круглогодично;

♦ размножение растений, которые не дают семян;

♦ ускорение темпов роста и развития;

♦ низкая стоимость посадочного материала.