Новости

28 сентября, 2017 17:53

Сад без вирусов. Научный прорыв под сенью Русского Эдема

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 загзагами 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.
Фото автора
3 / 4
Фото автора

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:

- 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. 

- 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.

 

26 апреля, 2024
Создан алгоритм для безопасного разворачивания радиорефлекторов зондов
Российские исследователи разработали программный пакет, позволяющий максимально безопасным образом...
26 апреля, 2024
Открыто новое семейство белков
Сотрудники Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН при исследовании хронич...