Книга Железова В.К. Сибирский сад сотворение чуда своими руками

Переписка с корифеями садоводства – А.М. Голубев (г. Саратов)

Здравствуйте уважаемый Валерий Константинович! Прочитал Вашу статью по селекционному клонированию и не мог не откликнуться, хотя решил написать еще раньше, читая другие публикации. Так как это моё первое письмо, то напишу немного о себе.

Учился на плодоовощевода в Мичуринском техникуме, год работал под руководством известного селекционера семечковых культур - Кондратьевой Галины Викторовны, Затем учился в С.-Х. институте им. Н.И.Вавилова, по специальности селекция и семеноводство, где организовал лабораторию по биотехнологии. Работал с селекционером - мутагенщиком по сорго - Костиной Галиной Ивановной. Из семи предложений в аспирантуру, выбрал лабораторию клеточной селекции в НИИ СХ Юго-Востока. Аспирантуру прервали службой в рядах нашей Доблестной армии. На этом остановлюсь по подробнее, так как это будет вам интересно и созвучно вашим работам.

Не прошло и месяца моей службы, как местному селекционеру - Сараеву Павлу Яковлевичу, доложили, что в части появился аспирант. После беседы со мной он понял, что лучшего помощника ему не найти в обьяснении результатов его многочисленных экспериментов по заморозкоустойчивости огурцов и томатов.

А так как он состоял на внештатной службе у части на взаимовыгодных условиях - он помогал обеспечить часть свежими овощами, а ему немного доплачивали к пенсии и помогали рабочей силой, если требовалось.

После полугода службы в части, он меня вытащил в подсобное хозяйство. В мою обязанность входило получение высоких урожаев огурцов и томатов с 9-00 до 21-00, а по вечерам - теоретическое обоснование его экспериментов.

К своим 80 годам жизни, Павел Яковлевич нашёл, как надо работать с образцами, чтобы повысить их устойчивость к морозу. В результате получил ошеломительные результаты. Шутка ли, чтобы тропическая лиана, которой является огурец, выдерживала мороз в -9°С, а субтропическая (томат), переносила без повреждений в течении 5 часов - 12°С . Если бы я сам не выносил ящики с рассадой на такой мороз, вряд ли кому поверил. Перечитал вдоль и поперёк все его записи экспериментов, в ожидании какого либо подвоха, но всё было безупречно, факты упрямая штука.

Первоначально, он нашёл одно растение, выжившее после осеннего заморозка на площади 3 га и стал с ним работать, подмечая малейшие сдвиги в устойчивости и отбирая более податливые образцы. Такой существенной заморозкоустойчивости он добился за 10 лет ежегодных, многократных (5-7) промораживаний в сублетальных условиях, на всех стадиях развития растения. Выбраковывая неподатливые образцы и оставляя прогрессивные. Устойчивость хорошо наследовалась в семенном потомстве, но только если родительские растения подвергались промораживанию, хотя бы небольшому (даже без отбраковки неустойчивых). В противном случае, устойчивость потомства начинала падать и к третьему поколению только 33% растений выдерживало промораживание при данных температурах.

Мне пришлось изрядно потрудиться в объяснении такого феномена. Ведь сказать, пожилому человеку на закате его жизни, что все его эксперименты- это чистая Лысенковщина, наподобие кормления коров шоколадом и не стоило пол века своей жизни тратить на это, я конечно же не мог. Пришлось искать молекулярные механизмы, которые могли бы позволить такое повышение устойчивости. Мне пришлось обшарить все местные библиотеки, все книжные магазины, попросить маму, чтобы выслала из дома необходимые мне книги (9 посылок), съездить в Оренбургский НИИ овощного хозяйства и подумать в течении 7-8 месяцев. В одной из купленных новых книг по канцерогенезу, нашёл строчку, в которой говорилось о длительном наследовании модификации нуклеотидов ДНК хрусталика глаза. Это была та ниточка, за которую я размотал весь клубок.

В научной литературе нет целостного понимания всей картины возникновения длительных модификаций и их закономерностей наследования, но кое-что можно отметить.

Основные свойства модификаций ДНК, которые могут обуславливать длительные модификации:

1. Чем больше модифицированных нуклеотидов в каком либо участке ДНК, тем труднее считывается информация с данного участка, то есть модификация нуклеотидов является одним из механизмов : регуляции активности генов.

2. При активации генов, регулируемых таким образом, происходит отщепление модификации от одной из нитей ДНК.

3. Картина модифицированных участков ДНК наследуется.

4. При прохождении половых (стволовых) клеток через мейоз, целостность картины модификаций восстанавливается.

5. Микро-мутации по изменению картины модификаций ДНК наследуются несколько поколений, но так как предрасположенность определённых участков ДНК к модификациям сохраняется, то через несколько поколений картина модификаций восстанавливается. Наследование в течении нескольких поколений изменённой картины модификаций ДНК называется длительной модификацией и не считается истинной мутацией, хотя увеличивает шанс для её возникновения.

6. Очень частое включение генов с модифицированными нуклеотидами ДНК может привести к потере данных модификаций и даже замене нуклеотидов, что облегчает экспрессию (активацию) этих генов или делает их конститутивными (постоянно работающими).

7. Гены, невостребованные в течении нескольких поколений могут обрастать большим количеством модификаций и стать молчащими. Справедливо и обратное утверждение, что молчащие гены, при частом обращении к ним, могут постепенно стать активными.

Таким образом, многолетними, многократными промораживаниями податливых генотипов, Сараев П.Я. «разбудил» молчащие гены морозостойкости даже в тропической лиане.

Возможно, что и у некоторых отобранных Вами форм с повышенной морозостойкостью, возникли длительные модификации, хотя я больше склонен считать, что в Вашем случае, скорее всего, происходит биохимическая адаптация. А именно, под действием подвоя, изменяются биоритмы привоя в сторону большего соответствия климатическим условиям. При этом восстанавливается генетический потенциал сорта, нарушенный перенесением его в другую климатическую зону. Сорт начинает заканчивать ростовые процессы раньше, полнее проходят процессы подготовки к зиме (лигнификация тканей, их суберинизация, накопление запасных жиров и ингибиторов роста), что может значительно повысить его морозо- и зимостойкость. Такие процессы более вероятны при стратегии не вмешательства. Какие конкретные процессы происходят в отбираемых Вами формах, можно узнать только после тщательной биохимической и генетической проверке, при сравнении исходного сорта и полученного «клона».

Вернувшись в родную лабораторию, я задался целью разработать на основе выстроенной мной гипотезы повышения устойчивости через длительные модификации, свою - мутационную методику.

Организовав группу биологии стресса, в первую очередь проверил степень экспрессии стрессовых генов в устойчивых и неустойчивых Сараевских томатах. Выяснилось, что у неустойчивой линии, стрессовые гены активируются только после закалки, а в устойчивой линии эти гены активны изначально. Тем самым подтвердилась моя гипотеза об изменении активности стрессовых генов в результате воздействия низко- температурным стрессом как мутагенным фактором для получения длительных модификаций.

Далее, потребовалось 5 лет различных экспериментов, чтобы подобрать подходящие условия, вещества, последовательность воздействий и концентрации, для быстрого получения истинных мутаций в генах стрессового ответа, повышающих морозостойкость.

В результате возникла методика, с помощью которой за полгода можно получить растение с постоянно включёнными стрессовыми генами, готовое в любой момент защититься от стресса.

Результаты 5 летней работы планировалось оформить в виде диссертации с названием: «Использование химического мутагенеза в культуре in vitro и in vivo для создания исходного материала в селекции на морозостойкость», но началась перестройка, институт закрыли, тему сократили, да и оставаться в храме науки, не было больше смысла, так как там уже не осталось не условий для работы, не средств для пропитания. Сейчас я «свободный художник», изучаю и разрабатываю те направления, которые мне интересны, а не спущены сверху. Научился зарабатывать другими способами, а наука для души. Больших планов строить конечно не приходиться, но семья сыта, обута, одета, а у меня в году 2-3 месяца для продвижения своих разработок.

Нашей стране, а точнее руководству страны, наука не нужна! А садоводство и подавно, Я для себя давно уже решил, что если мои знания и разработки не нужны руководству страны, то это не значит, что они не нужны людям и мне самому. Вообще мой основной принцип - чтобы бог не сделал - всё к лучшему.

Сейчас у меня свой частный дом, дружная семья, две дочки, банька и 16 соток райского сада, в котором около 100 различных плодовых, декоративных и лекарственных культур.

Своим главным предназначением считаю - получение надёжных сортов абрикоса для промышленного садоводства в средней полосе России, а все препятствия на этом пути рассматриваю как предварительные испытания. Свой научный путь я начинал 30 лет назад с селекции абрикоса, вот этим я его и закончу.

Основной принцип моей работы - самая лучшая практика - это хорошая теория. Стиль работы состоит в тщательном изучении молекулярно- биохимических механизмов изучаемого процесса или явления, расщепления его на мельчайшие составляющие, проработка каждого, а затем уже синтез своих представлений по данному вопросу. В результате такого анализа удаётся избежать ошибок предшественников по изучаемому вопросу.

Основные направления работы:

1. Разработка способов селекции абрикоса и персика на устойчивость к болезням, прежде всего монилиозу и клястероспориозу.

2. Разработка способов селекции абрикоса на устойчивость плодовых почек к преждевременному набуханию и прорастанию в оттепели.

3. Разработка способов селекции на значительное увеличение периода глубокого покоя.

4. Разработка способов ускорения вызревания тканей у абрикоса, персика и винограда.

5. Разработка составов для индукции цветения в ювенильную фазу развития растений.

6. Разработка составов для укоренения трудно укореняемых культур.

7. Создание электронной базы данных по мировому генофонду абрикоса.

8. Создание коллекции селекционно-ценных образцов.

9. Практическая селекция по комплексу признаков.

10. Отдалённая гибридизация абрикоса.

Основные результаты работы по указанным направлениям:

1. Найден конкретный генный продукт, с помощью которого абрикос борется с монилиозом. Готовятся биохимические методики для оценки и контроля селекционных образцов по этому показателю.

2. Сформировано целостное представление о биохимических процессах прорастания плодовых почек и механизмах его регуляции. Готовятся биохимические методики для классификации селекционных образцов по чувствительности их ферментов к оттепелям и содержанию регуляторных веществ.

3. Найден конкретный ген, от которого зависит продолжительность глубокого покоя. Уточняются способы его селекционного изменения.

4. Составлены метаболические пути основных процессов участвующих в вызревании древесины. Уточняются регуляторные механизмы данных процессов. Создаются первые экспериментальные составы для ускорения вызревания.

5. Сформировался основной круг метаболических процессов, участвующих в эвокации цветения. Впервые в мире получена нормально сформированная пыльца из тканей зародыша в суспензионной культуре клеток. Созданы экспериментальные составы для индукции цветения.

6. Создано несколько составов, позволяющие повысить укореняемость таких культур, как - фундук, айва абрикос, голубая ель и ряд других.

7. Разработана электронная база данных, содержащая около сотни хозяйственно-ценных признаков и включающая в себя характеристики 2950 сортов. Получено из ЦНСХБ около 300 статей, включающих описание сортов со всего мира. Скачено из интернета всё, что можно было скачать по абрикосу.

8. Создание коллекции сортов - это наименее успешное направление, из-за плохой приживаемости

абрикоса в условиях сильной заражённости болезнями. Коллекция включает десяток сортов и десяток межродовых гибридов абрикоса.

9. Практической селекцией занимаюсь около 30 лет. Ещё на ранних этапах работы были отобраны образцы, превосходящие по качеству всю саратовскую популяцию абрикоса. С появлением болезней, актуальность этого показателя снизилась. В условиях сильной заражённости получен ряд форм не поражающихся клястероспориозом и в слабой степени монилиозом. Один сортообразец - «Саратовский рубин» передан 2010-м году на госсортоизучение. Из саратовской популяции сеянцев выявлены поздноцветущие генотипы, а также созданы свои поздноцветущие гибриды. Вступили в плодоношение 85 гибридов селекционного питомника, идёт выявление наиболее ценных гибридов. Ежегодно проводится как межсортовая, так и межродовая гибридизация и пополняется популяция гибридов.

10. Доведён до плодоношения один из своих межродовых гибридов между Приморской сливой «Светлана» - рекордсменом по морозостойкости и элитной формой абрикоса «Оригинал». Десяток гибридов с другими сортами абрикоса доращиваются. Создана хорошая коллекция отдалённых гибридов абрикоса между альпийской сливой и разными сортами абрикоса, а также между уссурийской сливой и абрикосом. Изучается потомство таких гибридов.

По моему я слишком увлёкся и получается какой то отчёт о проделанной работе, а не письмо - это видимо от диффицита общения с коллегами.

Итак, вернёмся к теории селекционного клонирования. Если Вам нравится такое название, то почему бы и нет, хотя сам процесс уже имеет дюжину названий: Спорты, клоновая селекция, микроклональная изменчивость, соматические мутации и др. В садовой терминологии, особенно Мичуринского периода, чаще встречается термин «спорты», хотя мне он не нравится, так как не несёт смысловой нагрузки. Американцы давно используют клональную изменчивость для улучшения сортов, особенно их окраски. По микроклональной изменчивости в культуре тканей сорго у меня была дипломная работа - первая работа по биотехнологии в институте, так как ни кафедры, ни такого предмета ещё не было, мы с другом организовали подпольную лабораторию по культуре тканей сорго, пшеницы и абрикоса.

Работ по клональной изменчивости степени морозостойкости я не встречал, видимо из-за сложности отбора. Принципиальной преграды, на уровне молекулярно-биохимических механизмов, для возникновения и отбора более морозостойких клонов, я не вижу. Но у меня есть некоторые уточнения об условиях возникновения и рекомендации о приемах повышающих вероятность возникновения длительных модификаций и мутаций в генах стрессового ответа.

1) Мутации в локусах стрессовых генов могут возникать лишь при активности данных генов, то есть, у активно вегетирующих, либо вышедших из состояния глубокого покоя.

2) Оптимальные природные условия для мутаций, в том числе и по признаку морозостойкости, складываются у подножья гор, где активно вегетирующие растения ежедневно подвергаются воздействию низких температур. Именно к таким территориям преписываются центры происхождения видов. Мы с другом сами наблюдали, когда на клочке земли в 25-30 соток, окружённых горами со снежными вершинами на Северном Кавказе, наблюдалось такое разнообразие форм алычи и шиповника, какого нельзя увидеть даже в коллекционном саду.

Научный мир ещё не проникся о роли стресса как мутагенного фактора в процессах накопления ^;изменений и в целом, видообразования. Стресс способен 1) изменить степень модификаций ДНК, а следовательно и степень экспрессии генов, в том числе ответственных за устойчивость к низким температурам, 2) вызвать значительное усиление активности стрессовых генов, за счёт образования тысячи амплифицированных (кольцевых) копий с участков ДНК стрессового локуса. Третий механизм изменчивости, индуцируемый стрессом - это активация мобильных элементов генома (МЭГ). Активированные МЭГ вырезаются из ДНК и блуждают по геному, изменяя степень активности генов, \ рядом с которыми они вырезались или встроились. При вырезании из ДНК они могут прихватывать с собой некоторые последовательности нуклеотидов, что приводит к очень сильным изменениям генома и такой организм тут же становиться стерильным, пока не произойдёт стабилизация. Все эти три механизма поддерживаются в основном при вегетативном размножении или через апомиксис. Семенное размножение более консервативное и постепенно гасит сильные отклонения от нормы. С одной стороны Вы правы, уделяя большее внимание вегетативной изменчивости, но категорично заявлять, что семенное размножение приводит к деградации вида - не правомерно.

Использование клоновой изменчивости в селекции даёт хорошие результаты на очень быстро растущих культурах, например, на винограде, так как существует закономерность - чем быстрее деление клеток, тем больше накапливается мутаций. Мне пришлось наблюдать на одном из своих кустов Шаслы белой ветку, на которой до заморозков висели грозди давно набравшие свой размер, но не собирающиеся вызревать. Теперь жалею, что не сохранил черенок, хотя бы для научных целей.

С абрикосом Фото прикрепляю) я занимаюсь уже около 30 лет, но клональных вариаций подмечено не было. Один раз после суровой зимы, когда абрикосы не цвели вообще, было обнаружено копьецо, на котором расцвело 3 махровых цветка, но на следующий год ни каких отклонений от нормы.

Если Вы строгий последователь клональной селекции, основанной на мутациях, то надо поступиться Вашим принципом невмешательства, а то в таком сочетании потребуется лет сто для создания морозостойкого сорта из неморозостойкого. Если Вы ориентируетесь на биохимическую адаптацию, то в этом случае, видимо, оправдан принцип невмешательства.

Ускорить возникновение мутаций в локусах стрессовых генов и повысить шансы на отбор болееморозостойких клонов можно такими приёмами как:

1. Объект необходимо выбрать наиболее податливый к изменениям - молодой сорт или гибрид, требующий повышения морозостойкости без существенных изменений других качеств.

2. Обеспечить оптимальные условия для ускоренного роста (плодородная почва, подкормка азотом, оптимальная температура и освещённость).

3. Максимально увеличить количество промораживаний активно-вегетирующего растения. Один из вариантов - это кадочная культура абрикоса в отапливаемой теплице. При этом 5-7 циклов промораживания можно осуществить в поздне-зимний - весенний период, а если поставить рядом холодильник, то за весь сезон можно провести 20-30 промораживаний сублетальными температурами.

Даже эти простые приёмы могут ускорить возникновение и отбор более морозостойких клонов в десятки раз, а если на этом фоне применить какие либо мутагены (УФ-облучение, радиация, химические мутагены), то можно повысить эффективность работы в сотни раз.

Читая статьи сибиряков, начинаешь проводить параллель с абрикосовым бумом в Саратове в 70-90-ые годы. В эти годы, благодаря нескольким подвижникам, которые производили тысячи сеянцев урючных сортов, абрикос распространился повсеместно. В каждом саду было по 5-6 абрикосовых деревьев, при этом они плодоносили почти ежегодно, лишь раз в 5 лет суровая зима лишала урожая, не вредителей, не болезней у них не было. Но постепенно численность однотипных, в основном среднеазиатских форм, росла, деревья старели, накапливались болезни. Начиная с 2000 года, в нашей зоне, на абрикосе усиливались проявления заболевания монилиоза и клястероспориоза. Сейчас жалкая картина, ничего не имеющая с тем процветанием, большая часть деревьев уже вырублена, остальная ждёт вырубки.

Все ранние мои отборы на высокие вкусовые качества уже не актуальны и на 1-ое место выступила устойчивость к болезням, так как болезни ослабляют морозостойкость деревьев, а морозобоины дают среду для распространения болезней.

Последние 7 лет пытаюсь создать коллекцию сортов, в том числе доноров устойчивости к болезням, но многие письма в разные институты остались без ответа.

Последние 3 года пытаюсь достать устойчивые к монилиозу сорта, но они в основном в Европе и Китае. По мере заполнения электронной базы данных, а в ней уже данные по 2950 сортам абрикоса со всего мира, растёт и список устойчивых сортов, он включает 80 сортов характеризующихся как устойчивые к монилиозу и клястероспориозу. Не смотря на это, зацепок пока почти нет.

Ваш список сортов абрикоса меня тоже заинтересовал, особенно сортом Фаина, европейскими сортам и теми, что остались за кадром. Но всё же хотел бы испытать все имеющиеся у Вас сорта абрикоса и персика. И если можно, описания на такие образцы как Б-164, Ваньков ранний, Левицкого и Фаина.

Буду очень рад, если у нас завяжется сотрудничество. Напишите, что могло бы Вас заинтересовать.

Голубеву Александру Михайловичу,

e-mail: biotechnoalgol@.rnail.ru

или

Agrobiotechnolog@yandex.ru

Продолжение на следующей странице