Гибриды растений при клонировании
Ученые приблизились к «клонированию» гибридных растений
Открытие американских исследователей может перевернуть индустрию продажи гибридных семян. Сейчас фермерам нужно покупать их каждый год, ведь их качества не наследуются.
Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.
Многие сельскохозяйственные культуры сейчас выращивают из семян, созданных путем скрещивания двух сортов. Такие гибриды часто обладают отличной урожайностью и устойчивостью к вредителям. Главная проблема в том, что эти качества не передаются по наследству. Из полученных семян нельзя вырастить растения с такими же выдающимися качествами.
В результате фермерам приходится ежегодно покупать новые гибридные семена вместо того, чтобы просто посеять часть прошлогоднего урожая. Их продажа — это серьезная индустрия. Сегодня объем рынка составляет $50 млн в год, но уже в ближайшие годы он удвоится.
Создание сортов, у которых семена будут генетически неотличимы от родительского растения, стало бы огромным прорывом в сельском хозяйстве. Важным шагом в этом направлении стало открытие исследовали из Калифорнийского университета в Дэйвисе, о котором рассказывает Science Daily.
Ученые исследовали ген риса BBM1, который проникает в яйцеклетку со сперматозоидом. Здесь он экспрессируется, направляя оплодотворенную яйцеклетку к образованию зародыша.
Команда отредактировала геном растения, чтобы заменить процесс мейоза — полового деления клеток — на еще одну стадию обычного деления. В результате материнское растение производило яйцеклетки, унаследовавшие полный набор хромосом. Затем они стимулировали в них производство BBM1 без оплодотворения.
Пока отредактированные растения производят семена-клоны с эффективностью в 30%, однако команда надеется увеличить показатель в ходе дополнительных исследований.
Параллельно ученые намерены опробовать новый подход на других растениях, у которых есть ген BBM1 и его аналоги.
Недавно в MIT создали «растение-киборг» , которое использует листья в качестве сенсоров и посылает сигнал на компьютер. Исследователи уверяют, что в будущем растения станут полноценными биоинтерфейсами.
Источник
Клонирование (черенкование) растений: когда это оправданно?
Зачем осуществлять клонирование растений? Какие преимущества несет в себе черенкование? Почему не всегда и не все однолетники можно черенковать? И, самое главное, как правильно произвести клонирование кустов? GROW STUFF делится подробной инструкцией.
Если с многолетними растениями (деревьями и кустарниками) смысл черенкования очевиден — получить растение нужного сорта и не тратить год-два на проращивание из семечка до аналогичных размеров — то с однолетниками у непросвещенных растениеводов могут возникнуть сомнения относительно надобности и целесообразности таких манипуляций. Однако свой резон для этого имеется, и он весьма логичен, реален и полезен.
Для чего производят черенкование однолетников?
Выращивание взрослых растений из срезанных черенков цветущих однолетников — действительно не самый популярный способ, хотя и технически возможный для ряда культур. Более того — многих растениеводов привлекает только эта технология. И если разобраться в вопросе, то станет понятно, почему. Итак, генетический смысл тут тот же, что и с деревьями, — вырастить растение, являющееся точной генетической копией «родительского» (а точнее, «братского» или «сестринского») донора. В первую очередь это может быть важным для тех растениеводов, что хотят получить больше кустов какого-то особо удачного редкого сорта, который в следующих поколениях мог бы дать худший результат. Ведь клонирование, по сути, дает возможность получать генетически идентичные растения, что минимизирует риск получения неудачных гибридов. Также причиной для черенкования иногда становится банальная экономия семян: если их мало или их всхожесть оказалась ниже ожидаемой, то есть смысл разделить несколько растений на вдвое-втрое большее количество кустов. Иными словами, благодаря клонированию из одного семечка можно получить такой урожай, какого никогда не даст единственное растение. Еще одна причина для черенкования — получение растений нужного пола, что актуально для цветущих и плодоносящих культур. И, конечно, клонирование экономит время: как минимум, те несколько недель, которые представитель флоры тратит на прорастание из семечка и вступление в фазу вегетации, сокращаются примерно до недели, за которую клон пускает корни и приживается как отдельный кустик. Конечно, перед этим нужно вырастить растение-донора до стадии вегетации и наличия на нем минимум 6–8 боковых побегов, но для него хватит куда меньше ресурсов и пространства, чем для нескольких укорененных черенков.
Как правильно срезать и укоренять черенки-клоны?
В этой операции важными являются все подробности, но особенно важно правильно выбрать растение-донора. Прежде всего оно должно быть полностью здорово, даже не испытывать последствий дефицита чего-либо и не быть пересушенным вследствие недостаточного полива или пребывания в чрезмерной жаре . Короче говоря, для черенкования нужно брать лучший из имеющихся кустов. Кстати, если есть возможность, то лучше клонировать как раз таки не единственный куст, а брать черенки с нескольких культур — на тот случай, если какая-то проблема донорского растения не была замечена. Также успешных доноров лучше не делить сразу полностью на побеги, а оставлять для выращивания новых веточек: если предыдущие клоны окажутся здоровыми, то можно будет срезать еще несколько черенков, пока донорское растение не начало цвести. Кстати, получить клонов из клонов, если что, не удастся — черенки не разрастаются в полноценные большие растения с развитым центральным корнем: однолетники не приспособлены к бесконечному искусственному вегетативному размножению. Проводить манипуляцию стоит в период вегетации — когда у растения уже есть минимум 6 боковых побегов, но оно еще не зацвело. Тогда черенки после укоренения еще подрастут, выпустят собственные побеги и приготовятся к обильному цветению, набрав зеленую массу. Если же клонировать веточки с завязавшимися бутонами, то вряд ли черенок «омолодится» и начнет выращивать побеги — сначала он будет дольше и хуже проращивать корни, а потом просто отцветет, причем новых завязей соцветий возникнет мало. Чтобы срезать черенок, понадобятся канцелярский резак или скальпель. Эти инструменты надо будет обеззаразить медицинским спиртом. Также нужно сразу подготовить мисочку с прохладной водой, куда будут помещены срезанные побеги. После выбора здорового побега нужно срезать его в месте присоединения к стеблю, но немного под углом. Затем как можно быстрее сделать еще 2–5 неглубоких диагональных надрезов на черенке над местом его отделения от стебля — они нужны для того, чтобы облегчить прорастание корней. Глубина этих надрезов зависит от толщины черенка, но не более 5 мм и не более половины толщины в месте надреза. Сразу после этого следует поставить черенок в подготовленную емкость с водой, чтобы в стебель через надрезы не успел попасть воздух, вызывающий засыхание тканей растения. После этого можно осмотреть черенок и принять решение, сколько нижних листьев нужно удалить. Дело в том, что крупные нижние листья интенсивно расходуют влагу, это тратит силы зачаточной корневой системы и в итоге может погубить росток. Однако усердствовать с избавлением от здоровых листьев тоже не стоит, так как это травматично для растения. Обычно целесообразно сре́зать листья в нижней трети высоты черенка. Причем срезание листьев желательно производить уже под водой, опять-таки — чтобы в растительные капилляры не попадал воздух. Перед тем, как укоренять росток в субстрат , лучше всего опустить его в раствор стимулятор для развития корней . Срок замачивания основания черенка в стимуляторе — до получаса, этого вполне хватает для впитывания. Для выращивания корней черенки можно зафиксировать в кусках влажной минеральной ваты (как при проращивании семян ), а можно погрузить их в мох или песок, под которыми уложен дренажный слой: перлит либо вермикулит . Глубина погружения может быть около 5 см — главное, чтобы поддерживалась постоянная влажность субстрата и температура , подходящая для рассады данного вида растений. Иногда можно встретить рекомендации подержать черенок 5-6 дней под прозрачным герметичным колпаком (к примеру, перевернутой банкой) — чтобы избежать пересыхания. Однако это лишь «расслабляет» растение и не подходит для черенков, которые подготавливаются к выращиванию в вентилируемом гроубоксе или уж тем более в аутдоре. Зато можно выращивать корни черенка в гидропонной установке . Но тогда очень важно поддерживать стабильную концентрацию стимулятора роста в питательном растворе, а установку время от времени открывать на проветривание. Ждать появления корней стоит уже спустя неделю после срезания . А потом можно либо продолжать выращивание растения в гидропонике, либо подождать еще несколько дней и перенести растение-клон в емкость с грунтом.
Источник
Ученые изобрели метод клонирования семян сельскохозяйственных растений
Ученые разработали метод клонирования растений на стадии семян, что позволит гораздо быстрее выводить новые сорта сельскохозяйственных культур и поддерживать их продуктивность из поколения в поколение, сообщается в статье исследователей, опубликованной в журнале Science.
МОСКВА, 18 фев — РИА Новости. Ученые разработали метод клонирования растений на стадии семян, что позволит гораздо быстрее выводить новые сорта сельскохозяйственных культур и поддерживать их продуктивность из поколения в поколение, сообщается в статье исследователей, опубликованной в журнале Science.
Метод получения клонов семян, а не побегов давно разрабатывался учеными; считается, что внедрение такой технологии позволит решить многие проблемы, связанные с надвигающимся на человечество продовольственным кризисом.
Клонирование семян позволит фермерам и крестьянам самостоятельно получать посевной материал, отпадет необходимость в покупке новых, специально выведенных генными инженерами или селекционерами. Специалисты же получат инструмент для более быстрого вывода новых сортов с рекордной урожайностью.
Авторы разработки, группа ученых под руководством Рафаэля Мерсье (Raphaлl Mercier) из Французского национального института сельскохозяйственных исследований в Версале использовали явление бесполого размножения, так называемого апомиксиса, встречающегося в дикой природе у некоторых видов растений.
Для того, чтобы запустить механизм в ходе репродукции модельного растения резуховидки Таля (Arabidуpsis thaliбna), ученые ввели растению специфические мутации, затрагивающие гены белков CENH3, MiMe и dyad. Первый из них отвечает за синтез белка, формирующего центромеру хромосом — центральный участок, играющий важную роль в половом размножении и делении клеток. Вторые два белка отвечают за формирование половых клеток растений, генетически идентичных клеткам их предков.
С помощью этих мутаций ученым удалось добиться формирования дополнительных копий родительской ДНК в оплодотворенных половых клетках растений в ходе полового размножения. На одной из стадий новая ДНК из клетки удаляется, оставляя только точные копии родительской ДНК. В результате примерно 34% семян, полученных таким способом, являются клонами своих предков.
Одна из ключевых проблем в клонировании растений — снижение продуктивности сортов, полученных скрещиванием разных видов в ходе нескольких поколений. Это происходит из-за перераспределения генов в их ДНК при половом размножении с образованием семян. Исключение полового размножения из цепочки клонирования позволяет сохранить изначальный вариант ДНК гибрида, обладающего высокой продуктивностью на протяжении неограниченного количества поколений.
«Целью нашей работы, таким образом, было заставить гибридное растение при размножении оставаться без изменений», — приводит слова одного из соавторов статьи Саймона Чена (Simon Chan) пресс служба Калифорнийского университета в Дэвисе.
Для масштабного применения ученым предстоит научиться запускать аналогичный механизм в сельскохозяйственных культурах и добиться увеличения выхода клонов в каждом новом поколении.
Источник