Ученые Алтайского госуниверситета разрабатывают безвирусные картофель и землянику, внедряют новые способы селекции зерновых и выращивают редкие лекарственные растения в пробирках.
Прошлым летом на базе Алтайского государственного университета с участием Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН был создан Алтайский центр прикладной биотехнологии. Центр занимается научными разработками для реального сектора экономики. В его состав вошли две лаборатории — биоинженерии и микроклонального размножения и гистологии растений и общеуниверситетской кафедры физико-химической биологии.
Клонированный картофель
Первым плодом большой науки оказался безвирусный семенной картофель на основе микроклонального размножения. Разработчиками проекта, ставящего целью укрепление продовольственной безопасности регионов Западной Сибири, являются биотехнологи Дмитрий Дурникин, Елена Мякишева и Отари Таварткиладзе.
«Благодаря новому оборудованию стало возможным выращивание безвирусного семенного картофеля, — отмечает директор Алтайского центра прикладной биотехнологии АлтГУ Дмитрий Дурникин. — Этой культуре свойственно накапливать вирусные и грибковые заболевания с каждой последующей высадкой, из-за чего меняется внешний вид клубней, сокращаются урожай и сроки хранения. Почему и говорят огородники, что картофель постепенно вырождается. Этого не будет происходить, если регулярно обновлять семенной фонд. Мы же разработали усовершенствованную технологию производства мини-клубней, которые послужат материалом для хорошего урожая картофеля».
По похожему принципу ученые создали и обеззараженный посадочный материал плодово-ягодных культур и декоративных растений. Такие ягоды, как земляника, также имеют свойство накапливать грибковые и вирусные заболевания, постепенное вырождение культуры неизменно сказывается на урожае. Технология микроклонирования позволяет получить такое же растение, только уже без заболевания.
«Берем кусочек ткани растения, имеющий способность делиться, обеззараживаем его химическим и термическим способами и выращиваем из него в пробирке подобную, но уже свободную от вирусов культуру, — описывает технологию Дмитрий Алексеевич. — Когда растение достигает нескольких сантиметров, его делят на части, каждую из которых снова выращивают таким же способом. Получаются мини-клоны одного растения. Затем они адаптируются в гидропонной установке и высаживаются в другую гидропонную установку — "картофельное дерево". Там картофель и дает мини-клубни, которые потом уже можно реализовывать фермерским хозяйствам. Стоит отметить, что к ГМО данная технология отношения не имеет. Мы не вникаем в структуру ДНК».
По словам ученого, подобные исследования проводятся в Кемеровской и Новосибирской областях, но в АлтГУ эти технологии улучшили. Специалисты усовершенствовали питательные среды, технологию производства мини-клубней картофеля. Выращивать мини-клубни можно на маленьких площадях и не имея теплиц.
«Бородатые корни»
Одно из уникальных направлений центра биотехнологии — обеспечение сырьем лекарственных растений биофармацевтического кластера. Целебные растения выращивают прямо в лаборатории с использованием технологии HRs, что означает «бородатые корни». Проект реализуется по заказу Института биологической медицины, который занимается разработкой лекарственных средств природного и растительного происхождения. В основе этих препаратов такие редкие и исчезающие виды растений, как красный корень и родиола розовая холодная, произрастающие только в высокогорье Алтая. Но постоянно изымать их из природы нельзя, по оценкам ботаников, в результате активного использования на протяжении 5–10 лет эти растения могут исчезнуть.
Чтобы не потерять источники целебного сырья, ученые АлтГУ разработали технологии выращивания корневых систем лекарственных культур в биореакторах, используя агробактерии. Причем в лабораторных условиях растение достигает роста за более короткий срок, нежели это происходит в естественных условиях. К примеру, в природе родиола розовая целебную силу и наибольшую биомассу набирает только к четырем-пяти годам жизни, в лабораторных условиях — уже через год. При этом лекарственные растения, выращенные в биореакторе, нисколько не теряют своих лечебных свойств.
Немаловажно, что, по заверениям ученых, технология никак не скажется на повышении себестоимости лекарственного препарата, произведенного из такого сырья.
«Корневая система может выращиваться в биореакторах объемом от трех литров до нескольких кубов, трудозатраты по их содержанию минимальны, — объясняет Дмитрий Алексеевич. — В результате применения биотехнологий мы выигрываем не только во времени, но и в конечной себестоимости. Представьте: чтобы вырастить золотой корень, следует засеять плантацию высоко в горах, холить и лелеять ее на протяжении четырех-пяти лет, а для этого нужны рабочие руки, техника… Чтобы вырастить его в лаборатории, можно поставить два-три реактора, которые будут давать одну тонну целебных растений в год».
Чего не скажешь о суперкартофеле: тонну таких безвирусных клубней на рынке Сибири реализуют за 75 тысяч рублей, тогда как обычную — за 8–10 тысяч рублей. Разница ощутима, но если учесть, что, по самым скромным подсчетам, в результате вирусов и грибков теряется 25–30% урожая, то вклад в элитный картофель можно сравнить с вложением производителя в новейшее оборудование. По оценкам, качественный семенной материал через два-три года способен дать в десять раз больше урожая, чем обычный. Тем более что на Западе данную технологию применяют достаточно давно.
А потому заинтересованность сельхозпроизводителей разработками ученых есть, но пока осторожная. Как говорит Дмитрий Дурникин, во многом она зависит от осведомленности фермера в достижениях науки. Буквально на днях алтайские биотехнологи заключили договор с фермером из Республики Алтай, специализирующимся на выращивании картофеля, о поставках для него безвирусных клубней.
Слово о технологиях
Большим достижениям науки способствовало новейшее оборудование для микроклонального размножения, приобретенное руководством вуза в рамках Программы стратегического развития АлтГУ. Создана лаборатория с климатической установкой, регулирующей влажность и температуру в помещении, где благодаря культуре in vitro, или микроклонированию, и создается необходимый продукт. Ученые занимаются научно-исследовательской деятельностью по сохранению и воспроизводству редких видов, разрабатывают методы создания селекционного материала, совершенствуют способы размножения растений.
«Оборудование для микроклонального размножения позволило осуществить прорыв в области биотехнологий, — утверждает ученый. — Некоторые компоненты лабораторного комплекса уникальны для российского научного пространства. К нам обращаются из других вузов и регионов, чтобы поработать на нем. Сейчас формируется центр коллективного пользования данным оборудованием, обеспечивающий доступ к нему ученым со всей страны и из-за рубежа, начиная от аспиранта и до академика. Оборудование приобреталось, чтобы поднять не только нашу научную школу или развивать ее исключительно в нашем регионе — межвузовское и междисциплинарное взаимодействие выгодно всем».
В России подобных биотехнологических лабораторий достаточно много, они есть практически в каждом крупном вузе и реализуют различные направления. К примеру, технологией HRs занимается всего три вуза помимо АлтГУ — в Иркутске, Москве, Томске. По картофелеводству в лидерах вузы европейской части страны.
«Уникальность алтайского центра биотехнологий прежде всего в том, что нам удалось сохранить кадры, которые могут продвигать новые технологии, — считает Дмитрий Дурникин. — Когда к ним добавилось еще и новейшее оборудование, где наши ученые сумели применить свой опыт, это сразу же привело к положительным результатам. Стоит добавить к этому специалистов, обладающих способностью коммерциализировать наши разработки. Надо признать, что на протяжении десятилетий в лаборатории велись работы и по обновлению сортов, и по внедрению новых методов селекции, но не было выхода на прикладное использование. Сейчас, когда научными достижениями заинтересовалось государство, да еще и бизнес, возможностей для реализации наших идей стало больше».
Алиса Тростникова, «Вечерний Барнаул».