Здравствуйте! С вами снова Сергей, и этим материалом я хочу начать новый цикл статей об одном из самых перспективных видов растениеводства — микроклональном размножении растений.
Сразу оговорюсь, я не являюсь экспертом в этой области и не претендую на абсолютную научность того, что пишу. Возможно, в каких-то моментах технология уже ушла вперед, и я могу об этом не знать, так что, если вы эксперт микроклонального размножения, то не судите строго. Для остальной аудитории, надеюсь, материал будет полезен.
Как обычно, я буду стараться делать акцент на практическом применении метода, но, думаю, в первом материале не обойтись без теории.
Основа микроклонального размножения
Многие из школьного курса ботаники знают, что растения могут размножаться семенным и вегетативным способом. С точки зрения практического использования растений человеком, оба эти способа имеют свои плюсы и минусы.
Для сохранения сортности при семенном размножении следует очень пристально следить за условиями произрастания материнских растений. Опыление растений должно происходить только строго отобранными экземплярами. Многие растения, например, деревья, начинают приносить семена только спустя семь–десять лет жизни, что сильно усложняет и их селекцию, и получение от них потомства семенным способом. И с тем же деревом очень сложно осуществить процесс контролируемого опыления, а без этого мы получим семенной материал с довольно большой вариабельностью генетики.
При вегетативном размножении генотип материнского растения сохраняется полностью, это важно, если мы хотим получить идентичный материнскому растению клон. Но проблема заключается в том, что не все растения размножаются вегетативно. Большинство тех же деревьев в возрасте старше 10 лет не способны к вегетативному размножению, либо размножаются вегетативно с большим трудом. Кроме этого, во взрослых растениях накапливаются патогены — бактерии, грибы, вирусы, и при простом вегетативном размножении все эти патогены переносятся в новые растения.
Как я писал выше, одни растения легче размножать семенами, другие вегетативно — клубнями, частями корневища, корневой порослью, укорененными черенками. Есть компании, производящие семена, в основном это зарубежные гиганты типа Monsanto Company. Обычному человеку зайти на рынок семян очень сложно, хотя есть и такие небольшие компании даже в нашей стране, специализируются они на семенах редких растений. Но большинство отечественных «производителей» семян занимаются просто фасовкой.
Вегетативным размножением растений занимаются многие питомники и даже цветоводы-любители. Кстати, на домашнем разведении редких, но востребованных растений можно заработать, расскажу о своем опыте в одном из следующих материалов.
Существует современная технология вегетативного размножения растений — микроклональное размножение. Первые растения были культивированы этим способом в 50-х годах XX века. Далее технология развивалась и становилась более доступной. И к нашим дням практически любой интересующийся может попробовать эту методику в условиях городской квартиры, но потратить немного денег придется.
На чем основана технология?
Если говорить очень просто: технология построена на особенностях физиологии растений. У всех растений есть меристемные клетки — клетки, обеспечивающие рост растений, и каллусные клетки — клетки, потерявшие (или еще не получившие) специализацию. Эти клетки отвечают, например, за заживление ран и повреждений растения. Ведут себя эти клетки как стволовые клетки человека — могут превратиться в любой тип растительной ткани, будь то стебель, лист или корень. Оба вида этих клеток используются в микроклональном размножении растений. Растения довольно живучие существа, они способны восстанавливать поврежденные или утерянные ткани. Посмотрите, например, на газонную траву. За сезон ее могут скосить до шести–десяти раз, и, если питательных веществ в грунте и влаги будет достаточно, после каждого покоса газонная трава будет восстанавливаться. Это свойство колоссальной регенерации тоже лежит в основе микроклонального размножения.
Микроклональное размножение простым языком
При микроклональном размножении обычно берется верхушка растения, содержащая меристемные клетки, дезинфицируется, обрабатывается от патогенов, для этого используют спиртовой раствор, раствор хлора, фунгициды и другие вещества. Иногда применяют стандартную обработку, иногда материал исследуют и при необходимости проводят специальную обработку, если растение заражено редкими патогенами.
Далее обработанный кусочек растения делят на маленькие части. На практике есть эксперименты, когда новое растение получали из одной клетки. И эти части помещают в специально приготовленную питательную среду, насыщенную микро- и макроэлементами, необходимыми для роста тканей растений, и фитогормонами — эти вещества, говоря просто, запускают рост надземных и подземных тканей растений.
Питательную среду называют средой Мурасиге — Скуга по именам ее создателей. Как правило, в зависимости от вида размножаемого растения концентрация веществ в питательной среде меняется, и меняется количество гормонов, часто бывает так, что на одной среде выращивается надземная часть, далее для выращивания корней растения переносятся на другую среду. После того как у новых растений формируются стебель, листочки и корни, их переносят в специальные условия — в грунт, далее адаптируют к открытой среде — квартире, теплице, открытому грунту.
Оснащение лаборатории микроклонального размножения
Звучит описание технологии не просто, и она довольно сложна по факту. Для ее реализации в коммерческом виде необходимо:
- Специальное оборудование: основное — это ламинарный бокс и автоклав, некоторые лаборатории производят спирт (не знаю, насколько это законно) и дистиллированную воду. Спирта необходимо довольно много для дезинфекции. На дистиллированной воде готовятся питательные среды. Также, если вы планируете размножать таким способом разные растения, вам понадобится магнитная мешалка с подогревом, точные лабораторные весы для приготовления питательных смесей.
- Вспомогательное оборудование — стеллажи с фитосветом, контейнеры, пробирки, баночки, чашки Петри, контейнеры для грунта — то, в чем будут расти ваши растения.
- Химические вещества и гормоны растений. Первые свободно продаются в химических магазинах, вторые можно заказать в лабораториях, занимающихся органическим синтезом. В Москве, например, и то и другое доступно, стоит относительно недорого, жителям других регионов доступна доставка. Например, набор компонентов для создания 5 л питательной среды Мурасиге — Скуга можно купить за 4500 руб.
- Помещение. Попробовать себя в роли биотехнолога можно и в квартире (расскажу об этом в конце), но если вы планируете выходить на объемы, пригодные для реализации, то нужны будут производственные площади. Их размер будет зависеть от ваших возможностей и объема производства. Для старта необходимо закладывать пространство от 20 кв. м. В помещении должно быть электричество, идеально от 15–30 кВт, чистая проточная вода, вентиляция с возможностью подключения вытяжки, отопление в зимний период.
- Персонал. Начать можно и одному, даже если это коммерческий проект, но при росте заказов потребуется наемный персонал определенной квалификации. Обычно это биотехнологи, и в России даже существуют специальные курсы по подготовке специалистов, занимающихся микроклональным размножением растений. Как вы понимаете, это квалифицированный труд, таких специалистов не очень много, и работать за зарплату разнорабочего они не будут. Часть функций, например автоклавирование и дистилляцию, может выполнить и обычный человек, пройдя короткое обучение.
- Бизнес-план и стратегия развития бизнеса. Это, пожалуй, самый важный пункт. Вы можете реализовать все пункты выше, но бизнеса не получится, если вы не спланируете, что и для кого вы будете размножать. Для микроклонального размножения очень важен вид размножаемого растения. Если какое-либо растение легко размножается семенами или вегетативно, то микроклональное размножение может оказаться слишком дорогим. Ваши хоть и чистые от патогенов растения покупать не будут.
Выбор материала для размножения
«Усы» всем известной садовой земляники (клубники) весной оптом можно купить по 5–10 руб. за штуку (я видел и по 2 руб.). Себестоимости микроклонального размножения я посвящу отдельный материал, но скажу сразу, что если себестоимость (именно себестоимость, а не цену реализации) в 10 руб. за одно микроклональное растение еще как-то можно достичь при очень больших объемах, то 2 и 5 руб. практически нереально. Для достижения такой цены нужно произвести больше миллиона растений, которые некому будет продать.
Или другой пример — популярная павловния войлочная. В семенной коробочке этого дерева содержится более 1000 семян, одну коробочку можно купить по цене от 100 руб. Цена одного семени меньше 10 коп. При этом после нехитрых процедур, для которых не требуется биотехнолог, все эти 1000 семян превращаются в 900 саженцев (10% отбраковка и потери) без автоклавов, ламинаров и питательных сред. Этот вариант работает, если вам не особо важен генотип новых деревьев.
Продолжу пример с павловнией, так как тут уже открывается окно возможностей для микроклонального размножения. Одной из проблем этого дерева является относительно низкая морозостойкость, до –30 градусов по Цельсию. Ученые и энтузиасты со всего мира стараются адаптировать это дерево к более низким температурам. И тут на помощь приходит описываемая технология. После селекции появляются павловнии, способные переносить более низкие температуры, и далее конкретные деревья размножаются микроклональным способом для создания посадок в более холодных регионах и дальнейшей селекции. И таких примеров может быть много.
В следующих статьях я постараюсь более конкретно расписать каждый пункт по оснащению лаборатории микроклонального размножения, поделюсь идеями по размножаемым растениям, рынкам сбыта, поискам покупателей и т. д.
Ну а самые смелые могут попробовать себя в роли биотехнолога без особых затрат. Для размножения многих растений продаются уже готовые стерильные питательные среды, расфасованные по пластиковым контейнерам, готовые для высадки материала, также в англоязычном интернете много подробных инструкций по размножению конкретных растений. Базовую дезинфекцию можно провести дома, единственное, над чем необходимо поработать, — стерильность. Так вы сможете получить общее представление о технологии и решить, готовы ли ей заниматься или нет.
Всем хороших урожаев!
Продолжение следует.