Традиционно исследователи растений выводят новые сорта сельскохозяйственных культур путем скрещивания диких сортов. Но в случае с голубым сладким люпином этому препятствуют генетические барьеры. Теперь исследователи искусственно создали гибриды обеих форм, используя слияние протопластов в пробирке. Они могут помочь богатому белком сорту получить больший урожай.
Люпин голубой сладкий - нативное белковое растение, имеющее все предпосылки для замены в будущем соевого или куриного белка в макаронных и колбасных изделиях, в соусах или даже в мороженом. Кроме того, их возделывание в севообороте улучшает структуру почвы, так как люпин голубой имеет глубокий стержневой корень и хорошую способность переваривать фосфаты. К сожалению, по урожайности люпин уступает другим видам плодов. Прогрессу в селекции препятствует тот факт, что все сегодняшние «сладкие» сорта голубого люпина происходят от сходных растений-родителей и, следовательно, генетически недостаточно различны.
Одним из решений проблемы было бы генетическое омоложение путем скрещивания с дикими родственниками. Но барьеры между дикорастущими и культурными формами для этого уже слишком высоки. Один из выходов - искусственно принудительный брак клеток в пробирке, называемый слиянием протопластов. Ученым из Института Юлиуса Кюна (JKI) в Гросс-Люзевице удалось осуществить именно такое слияние протопластов. В мартовском номере журнала "Plant Cell, Tissue and Organ Culture" они сообщают о своем успехе, когда побеги с генами от обоих родителей попадают в искусственную питательную среду.
Слияние клеток в пробирке
Хорошо известно, что растения можно размножать вегетативно. Растение снова растет из небольшого скопления клеток в подходящей питательной среде. Поскольку половое размножение - пыльца на рыльце - не работало у синего люпина и его дикой формы, селекционеры JKI переключились на биотехнологический подход.
«Чтобы все-таки объединить гены обоих партнеров, мы получили клетки без клеточной стенки из растительной ткани, чтобы затем вызвать слияние родительских клеток в электрическом поле», - сообщает Карин Зоннтаг. Для слияния протопластов ученый использовал клетки из разных тканей семи установленных разновидностей, которые она объединила с дикими типами трех разных источников.
Из скопления клеток стрелять
«Из многих комбинаций удачными оказались лишь некоторые», - сообщает Зоннтаг. Только две культивируемые формы позволили себе «жениться» на дикой форме в пробирке. Исследователям удалось создать три кластера клеток, несущих гены обеих использованных родительских клеток. По словам Зоннтага, повторное выращивание зеленых ростков из этих скоплений клеток, которые развились в чашке Петри, было самой сложной задачей.
«Проростки - это важный шаг на пути к сладкому люпину с новыми свойствами из собственного генофонда», - заключает ученый из JKI. Однако до того, как слияние протопластов можно будет использовать в селекции, предстоит еще пройти долгий путь, поскольку регенерированные побеги еще необходимо стимулировать к укоренению в искусственной питательной среде. Будущее покажет, будут ли существовать пары ячеек.