Орхидеи и биотехнологии: как в Томске создают гибриды растений
Материалы публикуются в рамках информационного сотрудничества «В Томске» и газеты ТГУ «Проект Alma Mater»
Биотехнологи Сибирского ботанического сада ТГУ вывели новый гибрид тропической орхидеи, окраска которого напоминает цветущую яблоню. Ученые планируют официально зарегистрировать новый сорт под названием «Яблоневый цвет». «Проект Alma Mater» рассказывает, как появляются гибриды растений.
Чтобы вывести новый сорт, нужно скрестить два растения с разными признаками. Делается это просто — пыльца с одного помещается на рыльце пестика другого. Далее ученые наблюдают за тем, сформировался ли после этого плод, и если да — выращивают новые растения из полученных семян.
Прежде чем скрестить какие-то виды или сорта, нужно знать их происхождение. Поэтому для гибридизации ученые используют только растения с известной «родословной», получаемые из других ботанических садов. Конкретные виды, занесенные в реестры. Обмен семенами Сибирский ботанический сад ТГУ (СибБС ТГУ) ведет с разными ботаническими садами из 150 стран мира.
Те орхидеи, что продаются в рознице, для научных целей использовать нельзя — они неизвестного происхождения и потому непонятно, какие признаки могут получиться у потомства.
Для появления нового сорта скрещивания нужно провести несколько раз. Сначала скрещиваются два растения с разными признаками, например, с белыми и розовыми цветками. Потом их потомство — с одним из родителей для закрепления нужного признака. Если все последующие поколения повторяют его, сорт считается устойчивым и может быть зарегистрирован.
Обычно орхидея рода фаленопсис начинает цвести на пятый-восьмой год после прорастания семян. В СибБС после проведенных в течение нескольких лет исследований добились, что фаленопсисы зацвели на четвертый год. Ученые выращивали орхидеи на различных по составу почвенных субстратах, протестировали несколько типов удобрений, воздействовали на растения светом разного спектрального состава.
Плоды у фаленопсисов развиваются в течение шести месяцев. Семена у орхидей очень мелкие, около одного миллиметра в длину, и в природе разносятся ветром. В естественных условиях прорастает только 5 % семян. В них нет никаких питательных веществ, только зародыш и сухая семенная оболочка. Поэтому каждое семечко должно «встретить» гифы определенного вида гриба, с которым установит симбиоз. Гриб питает семя, зародыш получает питательные вещества и растет. Когда орхидея вырастает, начинает вырабатывать питательные вещества с помощью фотосинтеза, часть из них будет отдавать грибу.
В лаборатории ботанического сада проращивание семян проводят с помощью биотехнологического метода. Плоды орхидей стерилизуют, извлекают из них семена и помещают в емкость на питательную среду, которая содержит микро- и макроэлементы, аминокислоты, регуляторы роста. Семена прорастают от семи дней до двух месяцев — в зависимости от сорта. Полученную культуру растительной ткани ученые поддерживают в течение нескольких лет. Развившиеся проростки извлекают и высаживают в тепличные условия.
В коллекции тропических и субтропических растений СибБС, кроме фаленопсисов, есть и другие гибридные орхидеи, выведенные учеными ботанического сада, — это цимбидиумы, каттлеи, лелии, дендробиумы. Гибридизация цимбидиумов — тема кандидатской диссертации Любови Хоцковой, инженера-исследователя лаборатории физиологии и биотехнологии растений СибБС. Эти растения зацветают на восьмой-десятый год, и исследователь ждет результатов уже восемь лет, чтобы защитить свою работу.
Первые тропические орхидеи в СибБС ТГУ появились в 1951 году. Это целогина Массанжа, пафиопедилюм замечательный, фрагмипедиум большой и стангопея глазковая. Их привезли из Главного ботанического сада РАН, который находится в Москве. Но заниматься изучением этих растений томские ученые начали 30 лет назад, когда заведующая лабораторией семеноведения и биотехнологии Галина Степанюк привезла из Киева культуру ткани орхидей фаленопсисов и цимбидиумов.
После того как в ботаническом саду подтвердят наличие новых признаков у орхидей, их семена отправят на сортоиспытательную станцию. Там растения будут выращивать еще два-три года, чтобы подтвердить новые признаки. Если сорт будет соответствовать описанию, его можно будет регистрировать.
В ботсаду занимаются селекцией еще одних экзотических цветов — азалий. Коллекция насчитывает около 90 сортов, в этом году ученые получили еще 50 гибридов. Их будут испытывать в течение нескольких лет, а самые красивые зарегистрируют как новые сорта. Гибридизацией азалий занимается Михаил Ямбуров.
В природе существует 30 тысяч естественных видов орхидей. И количество их уменьшается из-за вырубки лесов, осушения болот и других последствий человеческой деятельности.
В Томской области произрастает около 30 видов дикорастущих орхидей, и большая их часть занесена в Красную книгу. Самый известный — венерин башмачок. Изображение этой орхидеи находится на логотипе Сибирского ботанического сада ТГУ — это символизирует то, что здесь собраны растения со всего земного шара и ученые занимаются сохранением мирового биоразнообразия.
