В Субтропическом научном центре РАН поддерживается в состоянии активного роста уникальная для России коллекция – сорта чая «Колхида», «Каратум», «Сочи» и перспективные мутантные формы, которые растут в стерильных условиях in vitro («в стекле»).
В основе этого метода лежит выращивание растений в стерильных пробирках на специальной питательной среде. Фактически, это создание идеальной искусственной экосистемы, где можно работать с крошечными фрагментами растений и создавать их точные генетические копии в абсолютно контролируемых условиях, без болезней и вредителей. Эта коллекция служит настоящим «банком» ценных генов чая, играя ключевую роль для современной селекции.
Создать такую коллекцию – сложнейшая задача. Растения чая в природе живут в симбиозе с микроорганизмами, и при переносе в пробирку этот баланс нарушается, что приводит к гибели материала. В отличие от рекомендованного подхода, наши ученые берут образцы прямо с плантации, со здоровых растений. Это делает процесс особенно трудным – лишь 30% эксплантов удается успешно стерилизовать. Однако благодаря высокому коэффициенту размножения уже через два месяца культивирования оставшиеся образцы можно клонировать и быстро размножить.
Эта живая коллекция открывает уникальные возможности для фундаментальной науки. Теперь мы можем моделировать прямо в пробирке различные стрессовые условия, например, засуху или засоление почвы, и сразу отбирать самые устойчивые генотипы. Удивительно, но за устойчивость к засухе и морозам у чая отвечает один и тот же ген – дегидрин2 (DHN2). Анализируя его активность, мы можем вести целенаправленный отбор адаптивных к морозу и засухе сортов. Еще одно преимущество метода – возможность изучать генетическую изменчивость. Под действием высоких концентраций регуляторов роста, а также при выращивании из каллуса микропобегов чая, в культуре тканей спонтанно возникают сомаклональные варианты – которые отличаются по генотипу от исходного растения. Это ценный материал для селекции. В нашей лаборатории были получены сомаклональные варианты чая с увеличенной массой ДНК. С практической точки зрения, это часто свидетельствует о полиплоидии – увеличении числа хромосом в геноме. Такие растения нередко обладают улучшенными хозяйственными признаками (крупные листья, высокая урожайность и качество готовой продукции, повышенная адаптивность к условиям произрастания). Полученные нами результаты, раскрывающие механизмы этого явления, легли в основу статей в журналах Scopus и Web of Science, – рассказала Майя Гвасалия, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук.
Она на протяжении 13 лет руководит этой работой. Ее труд был отмечен золотой медалью на агропромышленной выставке «Золотая осень», а разработанная методика позволяет сохранять и изучать геноресурсы чая. Сегодня коллекция является основой для нескольких научных грантов, включая проекты Российского научного фонда, посвященные изучению механизмов устойчивости и биосинтеза ценных веществ в листьях чая. Это передний край науки, где фундаментальные исследования служат основой для создания перспективных сортов и закладки новых сортовых чайных плантаций.
Источник: subtropras.ru
