Вегетативна гібридизація, витоки теорії та практика садівництва

Почну зі слів Мічуріна який в 1916 р писав: «&hellip-я, на підставі своїх багаторічних робіт, буду категорично стверджувати, що цей вплив (тобто вплив підщепи на щепу) існує і при виводку нових сортів плодових рослин, з ним неминуче доводиться садівникові серйозно рахуватися&hellip- ». Це явище відоме багатьом садівникам, та й немає вчених, які б це явище заперечували. При зрощуванні прищепи та підщепи відбувається об`єднання в фізіологічно єдиний організм генетично різнорідних частин.

У Росії проблемами вегетативної гібридизації вчені-генетики молекулярні біологи практично не займаються. Мабуть, сильна пам`ять про розгром лисенківщини, представники якої замість проведення дійсно наукових досліджень займалися їх профанацією і завдали непоправної шкоди генетиці, фактично угробивши одного з найбільших генетиків ХХ століття Н. І. Вавилова.

В академічному журналі Американської асоціації сприяння розвитку науки Science за травень 2009 р (том 324. с. 649-651), який вважається одним з найавторитетніших наукових журналів у світі, була надрукована стаття Сандри Стегеманн і Ральфа Бока з Потсдамського Інституту молекулярної фізіології рослин ім . Макса Планка під назвою Exchange of Genetic Material Between Cells in Plant Tissue Grafts ( «Обмін генетичним матеріалом між клітинами рослин при проведенні щеплення»).

Трохи про Ральфа Боке. Один з найавторитетніших вчених - молекулярних біологів в світі, професор, приїжджав до Росії і виступав в наших провідних інститутах з лекціями. Часто друкується в наукових журналах на теми з молекулярної біології.

Досліди, проведені Сандрою Стегеманн і Ральфом Боком, показали, що ідея вегетативної гібридизації в вкрай обмеженому і урізаному вигляді все-таки має право на існування.

Для перевірки цього припущення вони створили два генетично модифікованих сорти тютюну:

- першому з них (позначеному літерою Y, від yellow - жовтий) в ядерний геном вставили фрагмент ДНК, що містить два гени: ген стійкості до антибіотика канаміцину і ген жовтого флуоресціюючого білка

- другого (G, від green - зелений) в пластидних ДНК вставили ген стійкості до іншого антибіотика - спектиноміцину, а також ген зеленого флуоресцентного білка.

Крім цих генів, два сорти тютюну розрізнялися також за деякими іншими ядерним і пластидних генетичними маркерами.

Потім прирощувати верхівку рослини G до основи рослини Y (варіант GY), і навпаки (YG). Після того як рослини успішно зросталися, їх різали на дрібні шматочки і намагалися виростити культуру рослинних клітин в середовищі, що містить відразу обидва антибіотика - канаміцин і спектиноміцин. У таких умовах можуть розмножуватися тільки ті рослинні клітини, які містять відразу обидва гена стійкості.

Виявилося, що клітини, стійкі до обох антибіотиків, є в багатьох щеплених рослинах, але зустрічаються вони виключно в області безпосереднього контакту тканин прищепи та підщепи. Клітинні культури, вирощені з цих клітин має подвійну стійкість, виробляли обидва флуоресціюючих білка - жовтий в цитоплазмі і зелений в пластидах.

Рослинні клітини можуть обмінюватися один з одним білковими молекулами. Щоб остаточно переконатися в тому, що мав місце обмін саме генами, а не їх білковими продуктами, був проведений аналіз РНК і ДНК, виділених з клітин має подвійну стійкість. Аналіз показав, що кожна з цих клітин дійсно містить всі чотири гени, і всі вони працюють.

Обмін генетичним матеріалом не залежав від «напряму» щеплення і відбувався однаково успішно в обох випадках (YG і GY).

Аналіз пластідних і ядерних генетичних маркерів показав, що в генетичному обміні брала участь тільки пластидних, але не ядерна ДНК. У всіх клітин має подвійну стійкість пластидних маркери виявилися такими ж, як у сорту G, а ядерні - як у сорту Y. Це означає, що «гібридні» клітини утворилися в результаті перенесення великих фрагментів пластидної ДНК (або навіть цілих пластідних геномів) від сорту G до сорту Y. Перенесення ядерних генів від Y до G не був виявлених не виявилося і ніяких ознак поліплоїдизації, тобто, а це дуже важливо, об`єднання двох ядерних геномів в одній клітці.

Оскільки у рослин раніше було виявлено досить багато випадків горизонтального переносу мітохондріальних генів, можна припустити, що при фізичному контакті рослинні клітини можуть порівняно легко обмінюватися генами органел (або навіть цілими пластидами і мітохондріями), тоді як обмін ядерними генами якщо і відбувається, то набагато рідше .

З клітинних культур має подвійну стійкість, що містять змішаний генетичний матеріал двох сортів тютюну, вдалося виростити дорослі рослини, здатні до статевого розмноження. З їх насіння виросли рослини з тими ж ознаками, що і у гібридних батьків. Це означає, що нова комбінація ознак, отримана в результаті генетичного обміну між клітинами прищепи і підщепи, дійсно може стати спадковою - а, отже, «вегетативна гібридизація» все-таки можлива, принаймні в лабораторних умовах.

У Ральфа Бока немає точної відповіді на питання, чи відбуваються такі процеси в природі, і якщо так, то як часто? Ясно лише, що це повинно відбуватися набагато рідше, ніж припускали прихильники Лисенка. Адже для того, щоб результати генетичного обміну змогли успадкувати, плодоносний пагін повинен вирости точно із зони контакту тканин двох зрощених рослин і повинен складатися з «гібридних» клітин, які навіть в зоні контакту становлять незначну меншість. Всі інші пагони будуть містити гени тільки одного з двох рослин. Крім того, всупереч поглядам Лисенко і його послідовників, «вегетативна гібридизація» впливає тільки на вкрай обмежене число ознак, що визначаються геномами органел - пластид і мітохондрій. Припущення про те, що при фізичному контакті рослинних клітин може відбуватися обмін ядерними генами, що містять левову частку спадкової інформації, як і раніше залишається непідтвердженими.

Відомий молекулярний біолог Ніколь Раск так писав в журналі Nature Methods за 2009 р № 6 про дослідження Ральфа Бока і Сандри Стегеманн: «Демонструючи дані по переносу генів при щепленнях лише на обмежену відстань, Ральф Бок представляє також молекулярні дані про те, що концепція вегетативної гібридизації є нежиттєздатною. Сьогодні догмат Лисенко в значній мірі дискредитований, хоча існує кілька опублікованих повідомлень, які заявляють про спостереження успадкованих змін в рослині після процедури щеплення. Згідно Боку, ці повідомлення надходять, в основному, від рослинників, але молекулярні дані на користь вегетативної гібридизації в даний час відсутні ». Цією цитатою Н. Раска оперують дуже багато вчених, що працюють в галузі молекулярної біології.

***

Але як неодноразово переконувалися садівники, взаємний вплив прищепи та підщепи існує. Але воно є наслідком об`єднання в фізіологічно єдиний організм генетично різнорідних частин. Такий єдиний організм в біології отримав назву химери.

У химерах обмін генетичним матеріалом не відбувається і при розмноженні насінням ознаки гібрида успадковуються.

На формування химери впливає транспорт метаболітів, що виділяються фрагментами (в тому числі і фітогормонів). Однак оскільки генеративні органи химери зазвичай формуються тільки подвоем, а в статевому процесі беруть участь гамети, що утворюються тільки з однією з клітинних ліній химери.

У сучасній біологічній літературі для химер, отриманих щепленням, використовується термін «прищепні гібриди». Взаємний вплив прищепи та підщепи використовується для посилення прояву бажаних ознак, тобто модифікацій, що зберігаються тільки при вегетативному, але не статевому розмноженні.

***

Отже, Ральф Бок і Сандра Стегеманн в 2009 р довели, що передача генів хлоропластів від прищепи до підщепі і навпаки відбувається, а ядерних генів, в яких записана вся спадкова інформація, - немає. Розібратися в цьому, не маючи можливості використання спеціальних камер, електронних мікроскопів, ядерних маркерів, глибоких знань, погодьтеся, складно. Як би садівникам - практикам не хотілося внести своє слово в науку - це виявляється нереальним. На жаль, в науці відстоюється стільки гіпотез, виявляються помилковими, що так ми з Вами всю науку вважатимемо скомпрометованої.

Віктор Григорович Єременко, історик, садівник-любитель

614088, г. Пермь, ул. Леонова, д. 47, кв. 134

E-mail: [email protected]

Телефон: 8-912-580-91-85

Джерело: sadovod-nn.ru