- Вот она, березовая роща!
Внимательно присмотрелся, точно - березки! Модифицированные растения пока высотой три сантиметра. Среда обитания - лабораторные емкости. Это первая партия трансгенных деревьев, которую совместно вывели белорусские и российские генетики, уже в следующем году на специальном полигоне может быть высажена уникальная березовая роща, гены которой изменил человек. Конечно, яблоки на березах пока расти не будут, но теоретически и это возможно...
Эксперименты по передаче растениям нужных генов белорусские генетики проводят совместно с российскими коллегами из московского Института биоорганической химии. Научный союзный проект вырос в целевую программу ЕврАзЭС по инновационным технологиям. Белорусские ученые проводят подготовку клеточного материала и анализ развития деревьев, а россияне предоставляют штамм бактерий-транзитеров. По словам генетиков, в теории механизм переноса генов достаточно прост. Имеются специальные бактерии, которые могут передавать свои гены растениям. Если вставить в их структуру нужный ген, они передадут его картофелю или дереву.
Береза для эксперимента в Институте леса была выбрана не случайно. Одна из задач научного проекта - создание деревьев с легко выводимым лигнином. Он отвечает за твердость древесины. При получении целлюлозы от лигнина избавляются с помощью сложных химических реакций. Такой проект может сэкономить миллионы долларов для целлюлозного производства и снизить вредные выбросы в атмосферу.
Завлабораторией генетики и биотехнологии Института леса НАН Беларуси Владимир Падутов говорит, что до промышленной реализации проекта еще не менее четверти века:
- Изначально мы ввели модельный ген и на нем изучали, как геном березы реагирует на встройку "пришельца". Теперь готова партия с целевым геном для древесины с легко выводимым лигнином. Нужны экспериментальные посадки на специальном полигоне - это куча документов. Дальше - анализ образцов. Очень важно, что мы работаем совместно с московскими коллегами. Так процесс создания трансгенных образцов быстрее и дешевле. Если говорить о генной инженерии, то она может давать совершенно удивительные результаты. Например, сейчас мы вплотную подходим к созданию сосен и елей с повышенным содержанием смолы. Это можно использовать в топливной отрасли. Второй этап работы - безопасность "аборигенных" видов. Трансгенные деревья будут триплодными, то есть не смогут скрещиваться с обычными березами, соснами, осинами. Мы сможем создавать растения с различными генами, не вмешиваясь в природный процесс развития лесов. Промышленное применение будет актуально через 25-30 лет, когда вырастут трансгенные плантации.
У белорусских генетиков есть уникальное предложение: ввести в дерево ген устойчивости к радиации, чтобы получать на загрязненных территориях чистую древесину. Но это пока "бумажная" разработка. А вот клонирование растений - уже многолетняя реальность. Селекция сегодня проходит на уровне клетки. По подсчетам генных инженеров, из одного древесного листочка за год можно вырастить более 10 тысяч небольших саженцев. Но для этого необходимо выделить из растения так называемые недифференцированные каллусные клетки - аналог стволовых клеток у человека.
Научный сотрудник лаборатории генетики и биотехнологии Института леса НАН Беларуси Дмитрий Кулагин рассказывает, что из этого "первородного" материала в биологически активной среде формируются саженцы:
- Время формирования от 2 месяцев до 1 года, в зависимости от поставленных задач. Мы отбираем лучшие "плюсовые" деревья в возрасте 25-30 лет, здоровые, с ровным стволом. Они становятся поставщиками клеточного материала. Самый интересный эффект клонирования - повторение прототипа. Если у вас была карельская береза с определенным орнаментом коры - все клоны вырастут именно с таким орнаментом.
Кстати, клонирование позволяет без вмешательства в генный мир производить отбор и "закалять" растение на клеточном уровне. Селекция ускоряется на десятилетия. Раньше биологам необходимо было ждать не один год, чтобы выяснить, как будут вести себя экспериментальные деревья в условиях загазованности, засухи, повышенной солености в придорожной полосе. Потом отбирать лучшие для черенкования и выращивания.
Теперь такой "экзамен" проводят для клеток. Соленая, засушливая, загазованная среда - это мир, где выжившая и показавшая лучшие результаты клетка дает жизнь новому поколению растений. К слову, сегодня в Институте леса по такой технологии отбираются деревья для засушливого климата Казахстана.
В борьбе за здоровье на клеточном и генном уровнях гомельским биологам помогут технологии. В Институте леса установлена система полногеномного секвенирования. Прибор позволяет детально изучать ДНК и полностью расшифровать геном любого организма - человека, животного, насекомого, растения... Системный блок геномной машины состоит из восьми винчестеров, каждый вмещает по 12 терабайт генетической информации. Чип, в который помещается исследуемый образец, имеет десять миллионов ячеек. Каждая из них - это полноценный микроприбор. Генетический анализатор легко спрогнозирует, каким вырастет дерево. Но самое главное: он поможет определять вирусы, которыми болеют деревья. Это даст возможность создать нужные "антидоты".