САД БЕЗ ВИРУСОВ. НАУЧНЫЙ ПРОРЫВ…

NOS_4777

Сад без вирусов. Научный прорыв под сенью Русского Эдема

Под таким названием вышел материал на сайте Российского научного фонда и на сайте газеты научного сообщества «Поиск». Автор – Геннадий Белоцерковский.

Каких только поэтических названий не придумали мои коллеги для Никитского ботанического сада, ставшего в 2015 году Национальным научным центром РАН и вошедшего еще через год в структуру Федерального агентства научных организаций. “Русский Эдем” – самое распространенное. И действительно — райское место. На десятках гектаров близ знаменитой горы Аю-Даг, километрах в 15 от курортной Ялты, буйствует растительность из многих стран мира. Деревья, кустарники, клумбы с цветами, которыми можно любоваться часами. Воздух напоен сухим смолистым “настоем”, над которым “трудятся” гигантские сосны. Настоящее природное лекарство от многих легочных заболеваний, даже туберкулеза. Аллеи и тропинки зигзагами спускаются к берегу Черного моря, которое отсюда смотрится особенно живописно. Да и Ялта в обрамлении гор вся как на ладони. Только ради этого Сада — именно так, с большой буквы, пишут это слово сотрудники НБС — стоит приехать в Крым.

Названный по имени поселка Никита, Сад был основан 205 лет назад! 10 июня 1811 года император Александр I подписал указ о создании в Крыму “Казенного экономо-ботанического сада”. Датой основания Сада стал сентябрь 1812 года, когда здесь были посажены первые деревья. Подумать только, ведь в это же самое время под Москвой разворачивалось Бородинское сражение! Видно, тогда хорошо понимали: чтобы быть успешным, государство вопреки всему должно развивать науку. Чтобы поднять сельское хозяйство Крыма и юга России, решили тогда собрать на этих склонах лучшие образцы мировой флоры. Цель — приспособить их к российской почве, создать на их базе уже свои сорта. Вот так за первые 50 лет истории Сада в него попали растения, которые постепенно распространились по всему южному берегу Крыма, — пальмы, кипарисы, магнолии, глицинии, олеандры, ленкоранские акации, итальянские пинии…
С самого начала Сад создавался с чисто утилитарными целями, о массовом туристе тогда никто и не думал. В основе его работы стояла наука. Возглавили его видные ученые. Памятник одному из них — Христиану Стевену — и сейчас белеет в обрамлении цветов у главного входа в Ботанический. Сегодня в его коллективе 850 человек, из них 22 доктора наук и 70 кандидатов наук, научные сотрудники и мастера садово-паркового хозяйства. Здесь сформировался целый ряд научных школ в области интродукции и селекции южных плодовых, декоративных и эфиро-масличных культур, биотехнологии и биохимии растений и др. Работают аспирантура и докторантура, специализированный ученый совет по защите докторских и кандидатских диссертаций.
Развал СССР больно ударил по Саду, равно как и по всей экономике Крыма. Вспоминает директор НБС-ННЦ член-корреспондент РАН Юрий Владимирович Плугатарь:
NOS_4778
— Вплоть до возвращения Крыма в Россию Сад финансировали по остаточному принципу. О развитии приборной базы не шло и речи. Все, что удавалось сделать, — за счет собственных доходов. Их хватало в основном только на зарплату сотрудников. На развитие оставались крохи. После “Крымской весны” финансирование сразу же увеличилось, зарплаты выросли почти втрое. И самое, наверное, важное: в знаковом для Крыма 2014 году мы выиграли грант Российского научного фонда. Название нашего проекта длинное, но хотел бы воспроизвести его полностью — “Сохранение и изучение растительного генофонда НБС и разработка способов получения высокопродуктивных сортов и форм садовых культур для юга России методами классической и молекулярной селекции, биотехнологии и биоинженерии”. По сути, это четыре гранта в одном. Были поддержаны четыре очень важных для нас направления: геномика и биотехнология, генная инженерия, сохранение имеющихся коллекций растений и генобанка.
В борьбе за грант нам пришлось выдержать жесткую конкуренцию: на конкурс было подано 156 заявок. Благодаря полученным средствам мы, в частности, обновили свою приборную базу на таком уровне, о котором раньше и мечтать не могли. В конечном итоге, это позволит нам вести направленную селекцию. Не по принципу “а вдруг получится?”, а ориентируясь на те качества растений, которые желаем получить. Работа у нас идет уже на совсем ином уровне.
Пациенты — растения
…Именно от Юрия Плугатаря я впервые узнал об идее “безвирусных питомников”, которые помогли бы в закладке здоровых, не требующих бесконечных химобработок садов. В последнее время, с открытием границ, из-за рубежа к нам попало немало посадочного материала, зараженного самыми различными болезнями. Наиболее опасный из них — вирус шарки сливы, крайне вредный для косточковых культур, — уже добрался до Крыма. После заражения им сады нужно пускать на раскорчевку. “Настоящая диверсия” — отзываются о нем в Никитском. Теперь свою задачу ученые видят в том, чтобы выдавать хозяйствам посадочный материал не только заведомо здоровый, но и стойкий как к возможному заражению, так и к непростым климатическим условиям. Только такие саженцы могут дать высокие и качественные урожаи. И крымчане уже взялись за реализацию этой идеи — в рамках гранта РНФ!
Для этого здесь заново оборудовали биотехнологический комплекс “Биотрон”. Туристам сюда ход закрыт: все должно быть стерильно. По сути, это гигантская операционная, где в качестве “пациентов” находятся растения. А вернее, их почти не видимые глазу фрагменты.
NOS_4560
— Обычными средствами, тем же опрыскиванием химпрепаратами, полностью излечить растение от вируса невозможно, — поясняет заведующая отделом биологии развития растений, биотехнологии и биобезопасности доктор биологических наук Ирина Митрофанова. — Это мировая проблема. Задача состоит не в том, чтобы вылечить — такую цель мы и не ставим перед собой. Реальный путь другой — получить новый экземпляр растения, изначально свободный от вируса, который в дальнейшем был бы устойчив к нему. Задача очень трудная, но решаемая. Нам удается полностью очистить от вируса крохотные, в несколько клеток, кусочки почки — меристему. Из них в нашей лаборатории выращивают полноценные побеги, которые в дальнейшем превращаются в абсолютно здоровые саженцы.
Да, ключ к решению проблемы — в звучном слове “меристема”. Это — верхушка растения, его наиболее активно растущая часть. В свое время у ряда ученых возникла убежденность в том, что вирус до меристемы просто не успевает добраться, а значит, ее можно использовать для получения заведомо здоровых организмов.
“К сожалению, это не так. Да, в меристеме вирусов мало, но они, за редким исключением, есть. Конечно, работать по этой проблеме надо именно с меристемой. Но для ее полного излечения необходим целый комплекс мер. На их поиск нам потребовались годы исследований и экспериментов. В новом комплексе, на самом современном оборудовании, эта работа идет намного быстрее”, — рассказывает И.Митрофанова.
Жизнь в анабиозе
В пятиэтажном здании, что расположено в самом центре Сада, на средства гранта РНФ и оборудован “Биотрон”. В некоторые из его помещений мне разрешили заглянуть лишь через дверные окошки, ведь там — зона высокой степени стерильности, определенная температура, избыточное давление воздуха. Здесь in vitro — в буквальном смысле слова в пробирках — живут и размножаются отдельные клетки растений, “принимая” целый спектр лечебных “процедур”.
Путь сюда для этих отобранных растений тоже не короток. Для дорогого лечения отбирается не все подряд, а перспективные сорта. Их список составляется вместе с селекционерами. Потом уже в садах или на клумбах материал тщательно изучают, тестируя на зараженность патогенами. Отбирают лучшие побеги. В лаборатории их моют, нарезают и передают в “операционную”. Там клеточки стерилизуют различными антисептиками и выделяют собственно меристему — размером не более двух миллиметров. Ее и высаживают на питательную среду с вироцидами. Это — химиотерапия. Для каждого вида растений есть свой особенный курс лечения, который является ноу-хау Никитского ботанического сада.
— Есть вирусы, которые поражают клетку, а есть те, что встраиваются в ее геном, живя как бы в симбиозе. От последних практически невозможно избавиться. Однако и здесь мы нащупали путь к успеху. Он — в глубокой заморозке клеток, до минус 196 градусов. Для этого мы уже закупили самые современные криомашины.
…В этом же здании ученые решают еще одну задачу мирового уровня — речь идет о сохранении генофонда растений. Многие из них — уже избавленные от возбудителей болезней — содержатся здесь в специальной холодильной камере. Это так называемая “медленно растущая коллекция in vitro”. Вот они, в небольших баночках — живые ростки цветов, различных деревьев, в том числе плодовых. Время для них как бы застыло. Рост их максимально замедлен, при этом они сохраняют способность цвести, размножаться. Отдельным росткам, спящим в таком анабиозе, уже по многу лет!
— Интересно, что, высаженные в обычные условия, они прекрасно укореняются, у них высокая репродуктивная способность, — рассказывает Ирина Митрофанова. — После проведенных манипуляций ростки становятся выносливее, закаленнее. Если этим материалом заложить маточники, они дадут повышенное число черенков. Этот феномен еще только предстоит объяснить. А вообще, чем больше мы изучаем растения, тем яснее понимаем, что они, по большому счету, еще вообще не изучены. Поле деятельности для науки здесь огромное. С растениями надо работать, дружить, их надо лелеять.
И это не только слова. При НБС уже созданы безвирусные питомники, где закладываются маточники новых сортов. Именно отсюда начнутся на юге России безвирусные сады — мечта многих садоводов. Да и какие сады! В лаборатории сейчас работают над 24 культурами, включая довольно экзотические для наших широт. Среди них — хурма, инжир, гранат, фейхоа, маслины. Здесь уже сейчас могут не только рассказать, как их выращивать, но и показать в натуре цикл жизни растений, ознакомить с нюансами агротехники и ухода за сортами. Грант РНФ позволил привести коллекции в порядок, наладить, а то и восстановить орошение, дренажные системы, ограждение территорий и многое другое.
Бульдозером по розарию
Селекция садовых роз в Российской империи началась именно в Никитском. К слову, знаменитую розу “Графиня Воронцова”, выведенную Николаем Гартвисом в 1828 году, назвали в честь жившей неподалеку красавицы, которой посвящал свои стихи Александр Пушкин. Этот первый отечественный сорт и сейчас хранится в коллекции НБС. К началу 1990-х в местной коллекции насчитывалось уже более 3 тысяч сортов роз.
А сейчас? В Никитском от сотрудников Сада я часто слышал слово “восстановлено”. Да, при СССР цветы из Никитского ботанического знали во всех уголках страны, вплоть до Камчатки. Но после распада Союза большая часть коллекций была утеряна, а то и сознательно уничтожена. Об этом мне с болью рассказала главный научный сотрудник лаборатории цветоводства, доктор биологических наук, профессор Зинаида Клименко, проработавшая в Саду 60 лет:
— В лучшие времена у нас доходило до 3 тысяч сортов роз! За период разрухи осталось лишь 400. В ближайшее время мы намерены восстановить коллекцию до 2 тысяч. И нам уже удалось собрать 1200 сортов роз, то есть за три прошедших года мы увеличили коллекцию в три раза.
Зинаида Клименко вспоминает, как по распоряжению киевских властей пригнали в Сад бульдозеры и буквально сравняли с землей бесценный розарий, раскинувшийся на трех с половиной гектарах. Столичные бонзы решили строить здесь элитные дачи с видом на море. Вот так практически погиб огромный селекционный фонд.
— Слава Богу, благодаря мощной поддержке со стороны РНФ, РАН, ФАНО, а также стратегическому курсу, взятому руководством Сада, коллекция роз активно восстанавливается, — говорит она. — Мы работаем над созданием корнесобственных растений, чтобы эти сорта цветов могли расти не только здесь. Чтобы было больше вечнозеленых роз, с практически постоянным цветением. Чтобы появлялись сорта, устойчивые к заболеваниям. Цветов нужно все больше, ведь Крыму вновь предназначено стать круглогодичным курортом, как и было когда-то. Требуется массовое озеленение городских и курортных парков. Нужно цветовое разнообразие. И в этом нам очень помогают волонтеры, присылающие черенки растений из разных стран. В том числе и те сорта, что были когда-то выведены в нашем Саду, но потом утеряны.
Вновь собранные сорта растений пока высаживают на резервных участках. Основной розарий — здесь на площади более одного гектара уже развернуты масштабные работы — еще не готов. “Переезд” намечен на будущий год.
Роза пахнет апельсином
— Наш “Сад розы”, где разместятся более 2 тысяч сортов роз, должен получиться просто сказочным, — говорит Юрий Плугатарь. — Вы слышали, что у роз есть более 20 типов ароматов? Они могут пахнуть как собственно розой, так и фиалкой, подснежником, яблоком, грушей, апельсином… Отдельные ароматы роз снимают сердечные приступы и спазмы, депрессии, головную боль, повышают работоспособность. Изу­чив порядка 2 тысяч сортов, наши селекционеры отобрали из них для этих целей около ста самых ароматных. Теперь есть возможность подобрать такой состав розария, что, проведя в нем четверть часа в день, можно будет избавиться от многих недугов. Аналогов нашему “Саду розы” нет ни в России, ни в Европе.
Рост “ловят” в микронах
В одном из живописных уголков НБС раскинул свои вечнозеленые лапы можжевельник, которому уже более полутора веков. Растет можжевельник очень медленно. А как именно? Ученые Сада знают это предельно точно — используя чуткие дендрометры, датчики роста ствола. Расположенные на нем приборы фиксируют рост с точностью до десятой доли микрона! Данные передаются на приемный компьютер с помощью радиосвязи каждые 20 минут. Рядом, на исполинском дубе, аналогичные датчики роста установлены на обычном, еще зеленом, желуде. Выше, в кроне дуба, спряталась самая настоящая миниатюрная метеостанция. Мне объясняют: в кроне, тем более в такой густой, — свой микроклимат, который нужно учитывать. Ученым важно знать, как растение реагирует на изменения температуры, влажности, питания, водного режима и десятки других параметров.
А неподалеку, уже за стеклом лаборатории, многие еще совсем юные растения живут, опутанные проводами и датчиками — как космонавты перед стартом. Здесь, под крышей, им то и дело меняют “природные условия”, помещая то в жару, то в холод, то в пустыню, то во влажные тропики. Чуткие приборы следят за тем, как меняются параметры их жизнедеятельности.
Руководит этими “тренажерами” заведующий лабораторией фитомониторинга НБС доктор биологических наук Олег Ильницкий. Главная цель всей этой работы — определить оптимальные и ограничительные условия для выращивания растений.
— В итоге мы найдем те места на географической карте, где им будет комфортнее всего. Наши рекомендации будут прописаны в физиологическом паспорте растения. Мы и раньше занимались подобными исследованиями. Сейчас же уровень работ резко возрос благодаря появлению новейших современных приборов. Все делается намного быстрее и с более высокой точностью. Первые такие паспорта, рекомендации — по вечнозеленым культурам — мы уже выдали, — рассказывает ученый.
Получение гранта позволило также приступить к реконструкции генофонда плодовых культур НБС, его коллекционных и селекционных насаждений. Здесь изу­чают растения, привезенные из других регионов, с целью найти в них полезные качества. И если найдут, включают их в селекционные процессы, обогащают генофонд. Среди культур, что изучают на данный момент, — декоративный персик, абрикос, хемомелес, грецкий орех, хурма, инжир и ряд других. Формируются целые признаковые коллекции, где наиболее ценные сорта — источники уникальных признаков. Полученные из них сорта — их пока пять — ученые передали на государственные сортоиспытания.
В ходе этих работ в Саду появились целые рощи миндаля, персика, нектарина. Они расположены по горным склонам на специальных террасах. Время — вернее, безвременье — их также не пожалело. Сейчас приходится вкладывать немалые средства и в эти объекты, чтобы наладить капельное орошение, восстановить ливневоды, подпорные стенки и ограждения и т.д. Уже реконструировано стоящее здесь здание полевой лаборатории, что сильно облегчило работу ученых.
— Благодаря гранту нам удалось совершить настоящий научный прорыв, о котором мы еще недавно и мечтать не могли, — резюмирует Ю.Плугатарь. — Переоснащение лабораторий открыло перед нами возможности для научного сотрудничества как в России, так и за рубежом. Никитский ботанический в действительности стал настоящим федеральным научным центром, где проводятся фундаментальные исследования — наряду с прикладными. От бывшего вынужденного прозябания мы уверенно идем к процветанию. Думаю, уже скоро растения из нашего “Эдема” расцветут и зазеленеют по всему югу России, а может, и в более северных широтах. Нами разработана программа по увеличению плодовых насаждений Крыма в два раза. Наша задача — вернуть Никитскому саду репутацию одного из лучших мировых научных центров. Мы продолжим формировать уникальный генофонд ценных форм плодовых культур. И это вполне реально, у нас есть четкое понимание, как восстановить утраченное в самое ближайшее время.
…Уверен, что каждый, кто посетит этот Сад, захочет не только вернуться туда, но и приобрести растения из его коллекции для себя. Вот и я привез в своем рюкзаке горшочек с кустиком цветущей крымской лаванды. Ее аромат теперь напоминает мне о Крыме и хранителях его природы.
 
Геннадий БЕЛОЦЕРКОВСКИЙ
NOS_4546
Просмотров: 253

Оставить комментарий