В Подмосковье начали расти необычные деревья. Они быстрее вырастают, лучше противостоят гербицидам, а их древесина легче обрабатывается. Как родились необычные формы деревьев, рассказали Infox.ru сотрудники Института биоорганической химии РАН.
Ученые из филиала Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН (ИБХ) в подмосковном Пущине создали и выращивают трансгенные формы деревьев. Эти деревья быстро растут, устойчивы к гербицидам, и их древесина содержит меньше лигнинов.
Как рассказали исследователи корреспонденту Infox.ru, такие формы можно выращивать на плантациях для получения строевой древесины и древесной биомассы для биоконверсии в топливный биоэтанол. Кроме того, с помощью таких растений можно восстанавливать лишенные растительности экосистемы (например, техногенные пустоши). Такие формы деревьев помогут сохранить естественные лесные экосистемы от рубок. Лес хоть и возобновляемый ресурс, в отличие, например, от углеводородов, но для его возобновления нужно время. А этого времени как раз часто и не хватает.
О своих исследованиях корреспонденту Infox.ru рассказал кандидат биологических наук, руководитель группы лесной биотехнологии филиала ИБХ в Пущино Константин Шестибратов.
Зачем нужны трансгены
«Обычные методы селекции при создании новых древесных форм деревьев работают очень медленно. Нужно около 50 лет, чтобы получить одну такую форму. Это трудовая деятельность одного селекционера. На создание трансгенов у нас уходит значительно меньше времени -- от двух до трех лет. И здесь мы можем получить и проверить намного больше вариантов. Мы работаем с такими растениями, как береза, осина, ива, сосна, ель», -- рассказывает Константин Шестибратов.
Быстрый рост
По словам ученых, чтобы такие трансгены было выгодно выращивать в промышленных целях, они должны обладать рядом исключительных черт. Прежде всего, они должны быстро расти. «Чтобы увеличить продуктивность лесных пород, мы перенесли ген глутаминсинтетазы сосны в опытные растения. Этот ген выбрали просто потому, что он хорошо изучен и может оказать эффект на ростовые показатели. Мы создали трансгены осины и березы с этим геном. Поскольку глутаминсинтетаза влияет на азотный обмен, то продуктивность трансгенов повышается. В первый год вегетации естественный прирост трансгенных берез и осин превысил этот показатель для обычных деревьев на 20-30%. Эти растения могут расти и на бедных азотом почвах, но если они растут на почвах с нормальным содержанием азота, тогда скорость их роста еще больше увеличивается», -- говорит Константин Шестибратов.
Измененная древесина
Вторая задача, которую поставили перед собой ученые, – добиться оптимального соотношения лигнинов и целлюлозы в древесине пород. Дело в том, что если древесина содержит много лигнина, то, с одной стороны, это хорошо – такая древесина более прочная и устойчивая к гнили. Но с другой -- тем труднее и дороже ее переработка. Поэтому нужно сохранить правильный баланс в соотношении разных типов лигнинов и целлюлозы. «Чтобы добиться пониженного содержания лигнинов, мы перенесли в трансгены фрагмент их же гена, который управляет процессом биосинтеза лигнинов. Но в обратной ориентации, сделали такую антисмысловую копию. Она начинает работать в трансгенной форме и блокирует одно из звеньев синтеза лигнинов», -- объясняет Константин Шестибратов. Сейчас ЦБК в России ориентированы на использование хвойных пород, например ели, и эта тенденция сохраняется в течение уже 50 лет. А в мире ЦБК давно перешли на быстрорастущие лиственные породы. В России это, по-видимому, произойдет через 10-20 лет, считают ученые.
Устойчивость к гербицидам
Как рассказывает Константин Шестибратов, плантации древесных растений удобно высаживать на вырубках. Чтобы поросль от пней не заглушала новые посадки, ее нужно как-то уничтожить. Это можно сделать только двумя способами – механически, проводя раскорчевку, или при помощи гербицидов.
«Если воздействовать гербицидами на корни старых деревьев, то новые саженцы могут погибнуть. Поэтому важно, чтобы они были устойчивы к гербицидам. Мы получили формы, устойчивые к нескольким широко используемым гербицидам», -- говорят биологи.
Будущее за мультитрансгенами
Сейчас ученые работают над созданием мультитрансгенов -- деревьев, которые содержали бы все перечисленные признаки одновременно. Сделать такие гибриды непросто из-за того, что существуют ограничения по переносу больших фрагментов ДНК. «Но это будет универсальная уникальная форма, которую можно возделывать на полях. А экономика получения такой древесины будет самая оптимальная», -- добавляет Константин Шестибратов.
