Ученые которые скрещивают растения
Об авторах
Все это так, но в изменении генома растений на самом деле нет ничего нового и революционного! Человек всегда так или иначе оказывал влияние на генетику растений, которые выращивал, хотя и понятия не имел о генах.
Путь к современным культурным растениям, которые мы употребляем в пищу, начался примерно 10 тыс. лет назад, когда появилось сельское хозяйство. Человек выбирал самые здоровые и пригодные для еды растения и планомерно их выращивал. В сельском хозяйстве нет места закону естественного отбора: согласно закону человека (искусственному отбору), выживает только то растение, которое отвечает его запросам.
Ярким примером расхождения целей естественного отбора и селекции служит кукуруза. У предка этого злака зерна при созревании легко отделялись от початка и падали на землю. Такая кукуруза прекрасно размножалась, но человек неизбежно терял большую часть урожая. Что же мы видим теперь? Ядра современной кукурузы на момент зрелости прочно прикреплены к початку. Так же обстоит дело и с другими зерновыми культурами — рисом, ячменем, пшеницей.
Все эти новые виды культурных растений, по сути, являются результатом модификации генома разными способами, например, путем скрещивания разных сортов, что приводит к появлению совершенно новых культурных форм. Огромный материал для искусственного (так же как и для естественного) отбора предоставляет природный мутационный процесс. Ведь спонтанные мутации (изменения) в ДНК растений происходят постоянно, например, в результате действия солнечного излучения. И если такая мутация приводит к появлению особей с заметными положительными отличиями, их остается только тиражировать — вот и вся селекция. Примером служит большое разнообразие современных овощей семейства крестоцветных: брокколи, цветная и белокочанная капуста происходят от одного общего предка (Kempin et al., 1995).
Дальше — больше. За последние 80 лет люди получили более 3 тыс. новых сортов растений, воздействуя на исходные формы излучением или химическими реагентами, чтобы вызвать непредсказуемые мутации в ДНК. Растения, полученные в результате такого искусственно вызванного ненаправленного мутагенеза, успешно возделывают и поныне. Более того, как это ни парадоксально, они никогда не считались ГМО. Впоследствии в обществе распространилось крайне ошибочное мнение, что первые генетически модифицированные растения появились лишь в результате использования методов генной инженерии, целенаправленно воздействующих на ДНК.
В любом случае оценивать новый сорт следует исходя из его характеристик, а не того или иного пути селекции. А чтобы составить собственное мнение об опасности ГМО, нужно как минимум понимать, откуда они берутся.
Рецепт ГМО: режь, исправляй, сшивай
На первый взгляд, все просто, если не задумываться о том, как вставить новый генный фрагмент именно в тот участок ДНК растительной клетки, который нам нужен. А ведь в этом и заключается самая сложная задача редактирования генома, результатом которого являются современные ГМО.
Насколько остры генетические ножницы?
На основе бактериальных CRISPR/Cas-систем ученые создали упрощенные искусственные молекулярные конструкции, включающие белок Cas9 и обеспечивающие невероятную точность при разрезании цепей ДНК (Закиян, 2014). С их помощью стало возможным проводить все виды модификаций генома: вносить точечные мутации, встраивать, исправлять, заменять или удалять крупные ДНК-последовательности и фрагменты выбранных генов.
Но несмотря на подтвержденную эффективность системы CRISPR/Cas9 все еще остается риск неспецифичного воздействия на ДНК и нарушения последовательности кодирующих генов. Неудивительно, что настоящий взрыв в мировом сообществе вызвала публикация китайских ученых из Университета Сунь Ятсена (КНР), несколько лет назад впервые применивших CRISPR/Cas9 для исправления генома эмбрионов человека с целью лечения генетического заболевания талассемии. При этом лишь для 4-х из 86 подопытных оплодотворенных яйцеклеток удалось достичь положительного результата (Liang et al., 2015).
Систему CRISPR/Cas9 можно использовать не только для разрезания ДНК и встраивания трансгена. Если инактивировать белок Cas9, соединив его с круппель-доменом, кодирующим белок KLF — своеобразный контроллер экспрессии генов, то такой комплекс остается на целевой ДНК, влияя на активность соседних участков генома (а). Если слить Cas9 с ферментом гистонацетилтрансферазой, то комплекс будет влиять на упаковку ДНК в этом участке (б). Cas9, слитый с флуоресцентным белком, может играть роль метки для микроскопии, обозначая определенный участок ДНК (в). Визуализация от Visual Science и Сколтеха
Сегодня ряд специалистов призывают к мораторию на любые эксперименты, связанные с редактированием генов человеческих эмбрионов или половых клеток. Их опасения можно понять: когда речь идет о геноме человека, успех должен быть гарантирован. И все же прогресс не остановить: недавно Великобритания стала второй страной, где исследователям было позволено проводить подобные эксперименты (Ершов, 2016).
Тем не менее страх человека перед вмешательством в геном живых организмов не только не убывает, но и в некоторых случаях даже продолжает расти. Вследствие этого оборот и потребление продуктов геномного редактирования растений строго контролируются на законодательном уровне, что препятствует переходу мирового сельского хозяйства на использование продвинутых методов селекции. Однако ученые не сдаются и предлагают сократить до минимума и даже исключить возможные риски негативных последствий введения новых генов в организм растений.
Снижаем риски: от ТРАНС к ЦИС и ниже
С помощью генного редактирования можно получать высокоурожайные растения, устойчивые к вредителям и гербицидам. Слева — посевы генетически модифицированной сои, устойчивой к гербициду глифосату, справа — обычной культурной сои, засоренные сорняками. Фото В. Дорохова. По: (Дорохов, 2004)
В свою очередь, мировое ученое сообщество считает, что нужно различать ГМО по способу получения и делать послабления для продуктов, полученных умеренным вмешательством. Так появилась система деления ГМО на три вида: ТРАНС, ЦИС и ИНТРА.
По способу получения ГМ-растения делят на три вида: ТРАНС, содержащие вставку чужеродной ДНК; ЦИС, содержащие гены того же или родственного вида; ИНТРА, в геном которых введены их же собственные гены, но с другими регуляторными участками
Трансгенными сегодня называют организмы с искусственно введенными генами, которые в принципе не могут быть приобретены путем естественного скрещивания. Это могут быть гены растений других видов или животных, например рис, в геном которого встроен ген кукурузы. Потенциальная опасность трансгенных культур в том, что приобретенные таким образом новые качества могут повлиять на пригодность к использованию в пищевых или кормовых целях, а затем передаться диким родственникам, что может иметь непредсказуемые последствия для природных экосистем. По этой причине законодательные и регулирующие органы развитых стран уделяют большое внимание биобезопасности таких культур, чтобы снизить риск экологических сдвигов.
В геном цисгенных растений могут быть введены гены организмов того же или близких видов, с которыми возможно скрещивание в естественных условиях. При этом сам целевой ген не должен быть видоизменен или оторван от своих регуляторных последовательностей. Пример цисгенного растения — картофель, не подверженный картофельной гнили благодаря встраиванию генов диких видов картофеля из Анд, устойчивых к этому заболеванию. Такой картофель сейчас создается в Бельгии (VIB’s fact series, 2015). Важно, что цисгенезис не привносит в организм растения принципиально новых для него признаков и, по сути, аналогичен традиционному скрещиванию с родственными дикими формами.
Интрагенезис можно считать продолжением концепции цисгенезиса, но в этом случае в ДНК растения встраивают его собственный ген, совмещенный с регуляторными участками других его генов. В ходе такой модификации искусственно создаются новые комбинации из уже имеющихся в растении участков ДНК (Holme, 2013). Подобное изменение регуляции активности генов позволяет усиливать полезные признаки (например, способность накапливать витамины в листьях) или, напротив, устранять или сводить к минимуму нежелательные.
Между тем при современном регулировании оборота ГМО-различия между трансгенными и цисгенными растениями не учитываются, хотя эти типы кардинально различаются. Из-за жестких рамок, установленных законодательством, получение и использование цисгенных растений серьезно затруднено, что может заблокировать или значительно отсрочить проведение дальнейших исследований по улучшению сортов сельскохозяйственных культур. Пока лишь в Канаде контроль за цисгенными растениями менее строг по сравнению с трансгенными (Schouten, 2006).
Соматический Франкенштейн
Использование соматических клеток при гибридизации позволяет успешно работать с отдаленными, обычно нескрещиваемыми видами и полностью стерильными растениями. Иными словами, этот метод используют, если возникает необходимость преодолеть несовместимость культурных и дикорастущих видов. Таким способом можно получать межклассовые гибридные клеточные колонии: рис + соя, ячмень + табак и даже табак + мышь (Makonkawkeyoon, 1995)! Правда, большинство таких регенерантов сами размножаться уже не способны, а иногда и вовсе представляют собой скорее скопление клеток, чем полноценный организм.
Что скрывается под прививкой
В ходе прививки возможно и появление настоящих мутаций, спровоцированных специфическими веществами (этилметансульфонатом, этилимином и др.), которые поступают к привою от подвоя. Однако частота появления мутаций после прививок крайне низка. Неоспоримым преимуществом прививок является возможность размножать мутации, не передающиеся по наследству, а основным недостатком — большой объем исходного материала.
Прививка растений — это, безусловно, метод проверенный и безопасный. Но что произойдет, если в качестве подвоя использовать растение, перенесшее генетическую модификацию? Будет ли полученное растение ГМО? Оказывается, нет: согласно законам, плоды таких гибридов не входят в перечень ГМО, так как ДНК привоя остается неизмененной. Однако мы не можем быть уверены в том, что никакого обмена наследственной информацией между привоем и подвоем не происходит. К примеру, от корневища к привою могут перейти молекулы РНК, регулирующие работу генома, а это означает, что нельзя предсказать и уровень производства тех или иных белков в привитом растении.
Берем генетический разбег!
Но прививка — это далеко не единственный окольный путь для создания новых сортов с измененной активностью ДНК. Ускоренное скрещивание деревьев и кустарников (fast-track breeding) — это даже не метод, а целый комплекс методик, направленных на сокращение сроков получения новых сортов, что особенно важно для многолетних культур. Ведь цикл размножения деревьев с крупными плодами (например, ореха или сливы) может доходить до 10 лет и более (van Nocker, 2014). Это означает, что после посадки первого гибрида селекционер вынужден ждать 5–10 лет, пока тот вырастет и повзрослеет, чтобы продолжить работу. Если же необходимо провести несколько последовательных скрещиваний, выведение нового сорта дерева может занять и 30 лет. В современных условиях никто не готов столько ждать.
Для ускорения селекции применяются различные методики скрещивания растений. При использовании методик ускоренного и возвратного скрещивания для получения устойчивого к болезням гибрида восприимчивый сорт модифицируют генами раннего цветения, а затем скрещивают с устойчивой культурой (слева). Полученное ГМ-потомство может быть скрещено с оригинальным сортом, чтобы удалить трансген. Ветвь элитарного сорта можно привить на трансгенное дерево с ранним цветением (вверху). Белки, вызывающие цветение, будут перемещаться в привой и стимулировать цветение. Полученные цветы затем могут быть в дальнейшем использованы как доноры пыльцы. По: (VIB’s fact series, 2016)
Чтобы максимально ускорить процесс, ученые давно поливают своих подопытных гормонами роста, выращивают их при высоких температурах и прибегают к другим уловкам, таким как ДНК-технологии. Среди безобидных можно отметить маркер-вспомогательный отбор, который заключается в анализе генома новых ростков или даже семян и отборе лучших гибридов задолго до того, как они превратятся во взрослые растения. Теперь растение уже не нужно обрабатывать патогеном, чтобы понять, насколько оно к нему устойчиво, достаточно найти нужный ген в семечке. Основной недостаток такой селекции — ее высокая стоимость, поскольку скрининг ДНК — вещь недешевая.
Чтобы растение быстрее повзрослело, селекционеры иногда хитрят. Например, искусственно активируют гены, отвечающие за запуск механизма размножения, после чего начинает цвести и приносить плоды совсем молодое растение. Иногда в геном дерева вводят дополнительные гены, которые ускоряют процессы цветения и плодоношения, и время ожидания первого цветения саженцев сокращается до 1 года. При сочетании методик ускоренного и возвратного (когда гибрид скрещивают с одним из родителей) скрещиваний ген быстрого цветения можно сначала ввести в исходный сорт, а на последнем этапе селекции удалить его путем скрещивания генетически измененного гибрида с родительским растением.
Ускоренное скрещивание осуществляют также путем прививания на ГМ-подвой. Секрет в этом случае кроется в генетически измененном корневище, в котором активно работают гены, отвечающие за цветение. В результате из корневища к листьям поступают специфические белки, запускающие механизм взросления, и привой начинает цвести.
Таким образом, современные методы прививки и ускоренного скрещивания растений за внешней традиционностью таят в себе много настоящих генетических секретов. В то же время ученые, сталкиваясь с общественным мнением и жестким регулированием распространения ГМО, все чаще пытаются избежать внесения изменений непосредственно в растительную ДНК. И здесь мы вплотную подходим к самой загадочной группе современных методов селекции.
Эпигенетика: чуть-чуть не считается
Подавить работу генов в клетке можно с помощью природного механизма — РНК-зависимого ДНК-метилирования, суть которого состоит в присоединении метильной группы (СН3) к нуклеотиду цитозину, стоящему в определенном положении. В результате блокируется процесс считывания информации с ДНК на молекулу РНК (Zhang, 2013).
Метилирование ДНК у растений и животных осуществляется ферментами ДНК-метилтрансферазами. Сами по себе эти ферменты метилировать ДНК не могут: им нужны специальные некодирующие РНК, которые направляют метилтрансферазы к конкретным участкам ДНК. Более того, считается, что в метилировании ДНК участвуют еще два вида РНК: малые интерферирующие РНК и микроРНК. Все вместе эти молекулы и определяют, какой именно участок ДНК цепи нужно метилировать. Сегодня такие РНК можно ввести в растение с помощью разных методик, например, посредством вирусов растений или с помощью техник генной инженерии (Deng, 2014).
Интересно, что если ученый изменяет признак растения с помощью ДНК-метилирования и при этом не вносит в геном никаких мутаций, то такое растение не считается ГМО. Если же некодирующие РНК не вводятся извне, а производятся самим растением благодаря геномному редактированию, то оно уже относится к генно-модифицированному.
Но и тут можно схитрить. Дело в том, что у растений метилирование определенных областей ДНК может наследоваться, т. е. передаваться от родителей к следующим поколениям (Jones, 2001). Благодаря ряду скрещиваний ГМ-растения с его природной формой можно получить гибрид, у которого нет измененной ДНК, но метилирование сохраняется. Такой гибрид уже не будет считаться генетически модифицированным.
Насколько метилирование безопасно? Достаточно, ведь метильные группы присоединяются к ДНК совсем не в случайных местах. Поэтому, в отличие от традиционных методов селекции, результаты такого воздействия предсказуемы: мы можем заранее выбрать ген, кодирующий определенный белок, и просто заставить его замолчать. Но делать это нужно аккуратно, так как механизмы метилирования ДНК довольно сложны. Иначе в результате мы можем получить растение, подверженное болезням или преждевременному старению.
Иногда ДНК-метилирование, наоборот, является обязательным условием для начала работы гена. Ученые и это научились использовать: с помощью изменения метилирования ДНК можно увеличить активность генов, отвечающих за производство растением запасных белков. Например, регулируя метилирование, можно повысить содержание белков в зерне пшеницы, а путем обработки риса ингибитором метилирования (5-азацитидином) — получить растения с наследуемым признаком карликовости (Ванюшин, 2013).
Молчание РНК как заслон от аллергии
Успешное считывание гена на матричную РНК вовсе не означает, что кодируемый им белок будет построен: эта мРНК может быть разрушена в цитоплазме клетки. Такое явление, названное посттранскрипционным молчанием, часто наблюдается при внесении дополнительных генов в ДНК растений. Впервые оно было описано еще в 1990 г., когда при введении в геном петунии дополнительных копий гена, отвечающего за красную окраску цветков, количество красного пигмента не только не возросло, но и значительно снизилось (Napoli et al., 1990).
Среди успешных примеров применения этого метода — получение двух сортов кофейного дерева, содержащих в плодах пониженный на 30–50% алкалоид кофеина. Схожий эксперимент был проведен и с табаком с целью понизить в растении содержание никотина (Рябушкина, 2009).
Голубая роза веками была недостижимой мечтой, пока сотрудники японской компании Suntory не пересадили ей ген анютиных глазок, кодирующий синий пигмент дельфинидин, обычный для дельфиниума, баклажана и других растений. Но розы необычной сиренево-голубой окраски получали и раньше путем обычной селекции, как, например, выведенный в 1964 г. популярный сорт Blue Moon (на фото), который при выращивании на свету приобретает насыщенный голубой оттенок. © CC BY-SA 2.0. Some rights reserved by yamada
Другая возможность использования этого подхода — подавление синтеза аллергенов. И это уже не сказка: генетикам из испанского Института сельского хозяйства в Кордове почти полностью удалось освободить зерна пшеницы от глиадина — одного из составляющих глютена. Именно из-за глиадина группа запасающих белков пшеницы вызывает у многих людей иммунную реакцию. Правда, и без использования системы редактирования генома CRISPR/Cas9 тут не обошлось (Sanchez-Leon et al., 2017).
Сегодня, когда общество проявляет большую озабоченность безопасностью пищевых продуктов, селекционеры находятся в ситуации, вынуждающей их использовать альтернативные пути получения новых сортов растений. В силу тех или иных причин эти методы не относятся к запрещенным, но в ряде случаев являются не менее рискованными, чем традиционные методики получения ГМО.
Также не стоит забывать, что грамотный подход к селекции растений с использованием техник редактирования генома позволяет минимизировать использование пестицидов и удобрений — что это означает для экологии, нет нужды объяснять. В любом случае, какие продукты мы будем есть завтра, в огромной степени зависит уже не от природы, а от нас самих.
Ученые и селекционеры постоянно работают над созданием новых сортов и усовершенствованием методов выращивания, чтобы садоводы смогли получить богатый урожай вкусных и полезных овощей и фруктов. Многие сорта на слуху, а их создатели остаются в тени.
Александр Астахов
25 сортов различных плодово-ягодных культур, выведенных известным российским ученым-селекционером Александром Ивановичем Астаховым (1931-2007), внесены в Государственный реестр селекционных достижений. По мнению многих коллег, разработки ученого значительно опередили время.
Он создал сорта сверхкрупной смородины с улучшенной сохранностью и большим количеством витаминов. Селеченская, Гулливер, Добрыня, Нара, Перун, Севчанка, Литвиновская – эти и другие сорта смородины широко известны не только в России, но и за рубежом.
Как и Мичурин, Александр Астахов не ограничивался работой с одной культурой. Им выведены сорта черешни, абрикоса, которые успешно плодоносят в средней полосе, урожайные сорта земляники, вишни, белой смородины, зимостойкие гибриды крыжовника, смородины и картофеля.
Селекционером опубликовано более шести десятков работ, за которые ему была присуждена ученая степень доктора сельскохозяйственных наук.
Николай Вавилов
Огромный вклад в развитие аграрной науки внес ученый-генетик, ботаник, селекционер, академик Николай Иванович Вавилов (1887-1943). Он заложил современные основы селекции, создал учение о мировых центрах происхождения культурных растений, открыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости организмов.
Николай Вавилов является основателем учения об иммунитете растений, которое дало толчок изучению генетической природы их устойчивости к болезням. Ученый стоял у истоков создания ведущих научных центров страны – институтов растениеводства и генетики АН СССР. Под его непосредственным руководством была создана крупнейшая в мире коллекция семян культурных растений, которая насчитывает более 300 тыс. образцов.
Кроме того, ученый участвовал и организовывал многочисленные ботанико-агрономические экспедиции, в которых были открыты новые виды растений. В Южной Америке, например, были изучены новые виды дикого и культурного картофеля, которые позже использовались в практической селекции в России.
Достижения Николая Вавилова признаны во всем мире, и интерес к его научному наследию не угасает.
Алексей Веньяминов
Автор более ста научных работ садовод-селекционер, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Алексей Николаевич Веньяминов (1904-1997) вывел 26 сортов косточковых плодовых культур.
Им созданы такие урожайные и зимостойкие сорта сливы, как Евразия 21, Рекорд, Венгерка Северная, Изобильная. Знают многие садоводы и выведенные селекционером сорта вишни – Десертную раннюю, Черноплодную, Тамбовчанку, Компотную, а также гибриды черешни и вишни – Превосходную, Веньяминову и др.
Авторству ученого принадлежат и книги по селекции косточковых культур: "Селекция вишни, сливы, абрикоса в условиях средней полосы СССР", "Селекция вишни, сливы, абрикоса".
Сергей Исаев
Медуница, Комфортное, Северный Синап, Память Мичурина, Народное, Услада и другие – эти популярные у многих садоводов сорта яблонь появились благодаря наработкам доктора сельскохозяйственных наук, профессора Сергея Ивановича Исаева (1901-1985).
Почти четверть промышленных садов в средней полосе России было засажено яблонями его селекции. Сергей Исаев был не только последователем, но и одним из самых талантливых учеников Ивана Мичурина.
Свои первые зимостойкие сорта он получил именно из семян, которые передал ему знаменитый селекционер. А всего Исаев вывел 35 новых сортов яблони, восемь из которых районированы: Юный натуралист, Осенняя радость, Победитель, Коричневое новое и др.
За выведение новых зимостойких сортов яблони для средней полосы России Сергей Исаев удостоен Сталинской премии. Также он награжден орденами Ленина и "Знак Почета", Золотой медалью имени И.В. Мичурина.
Иван Казаков
Основатель научной школы по вопросам создания сортов малины ремонтантного типа профессор, академик РАСХН Иван Васильевич Казаков (1937-2011) написал 230 научных работ, многие из которых опубликованы за рубежом.
Садоводы же хорошо знают выведенные им районированные сорта малины Бабье лето, Брянское диво, Атлант, Жар-птица, Пингвин и др. Семь его сортов с высокой урожайностью включены в Госреестр селекционных достижений. Академику Казакову выдано 18 авторских свидетельств и 12 патентов на сорта малины.
Иван Васильевич разработал ряд рекомендаций по выращиванию этого ягодного кустарника. В частности, высаживать ремонтантные сорта на южной стороне дома, забора, в защищенном от холодных северных ветров месте. На таких участках весной раньше сходит снег, быстрее прогревается почва, и в итоге у ягодника повышается урожайность.
Николай Курдюмов
Много полезных советов почерпнули начинающие садоводы и огородники из книг Николая Ивановича Курдюмова (родился в 1960 году), которых издано уже свыше десятка. Среди них "Умный сад в подробностях", "Умный огород в деталях", "Умный виноградник", "Умная бахча", "Мастерство плодородия", "Умный сад на новый лад" и др.
По образованию Николай Курдюмов агроном, окончил Московскую сельскохозяйственную академию им. К.А. Тимирязева. В своих книгах умело сочетает теорию с практикой, умеет доступно, понятно, а главное, интересно рассказать о сложном. В последнее годы особенно увлекся органическим земледелием и активно делится своими знаниями с читателями.
Как писатель Николай Курдюмов награжден золотой медалью на Третьей международной выставке "Золотая гроздь винограда 2001".
"Больше всего на свете люблю рассказывать о том, что хорошего нашел и понял, показывать то, что красивого видел, и приобщать к тому, что яркого пережил", – так пишет о себе Николай Иванович на своем сайте.
Александр Лорх
Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Александр Георгиевич Лорх (1889-1980) внес значительный вклад в развитие российского картофелеводства. Он разработал и обосновал методику испытания сортов картофеля, выявил оптимальные условия для развития культуры.
Ему обязаны своим появлением такие популярные сорта картофеля, как Лорх и Кореневский, за которые он был удостоен Государственной премии СССР. Профессор собрал большую коллекцию сортов "второго хлеба", которая насчитывала более 800 образцов.
Им опубликовано более 150 научных работ и статей. Вместе с другими учеными Александр Лорх провел комплексное изучение картофеля, по итогам которого издал 10 книг: "Картофельная селекция и семеноводство в Московской области", "Картофель", "Динамика накопления урожая картофеля" и др.
Джекоб Миттлайдер
Метод базируется на четырех основных принципах: дробном внесении минеральных подкормок, уплотненных посадках на узких грядках, широких междурядьях и использование как сухих, так и растворимых удобрений.
Американский эксперт по земледелию также разработал уникальную конструкцию теплицы и коммерческие методы выращивания, упаковки и доставки воздушным транспортом живых растений для продажи. Джекоб Миттлайдер еще и селекционер: он получил авторские свидетельства на 5 выведенных им сортов гвоздик.
Иван Мичурин
Фамилия известного русского биолога и селекционера Ивана Владимировича Мичурина (1855-1935) уже стала именем нарицательным: мичуринцами называют людей, которые увлекаются прививкой растений и выведением новых сортов.
Благодаря деятельности ученого появились многие сорта вишен, яблонь, груш, слив, и других культур, которые до сих пор пользуются популярностью у садоводов по всей стране. Это сорта яблонь: Пепин шафранный, Бельфлер-китайка, Китайка золотая ранняя, Бессемянка мичуринская, актинидии: Ананасная, рябины: Гранатная, Титан, Алая крупная и др.
Кроме выведения новых сортов плодовых и ягодных культур, ученый проводил опыты по искусственной полиплоидии, разработал учение о доминантности, создал теорию подбора исходных форм для скрещивания.
Именно благодаря Ивану Мичурину появились культурные сорта рябины, актинидии, аронии, терна, черемухи и войлочной вишни. Он скрещивал не только разные виды одного растения, но и культуры родственных видов, т.е. занимался отдаленной гибридизацией. Так появились на свет гибриды – Мичуринская десертная (гибрид рябины с мушмулой), Рубиновая (гибрид рябины с грушей), Ликерная (гибрид рябины с аронией) и т.п.
А в дневниках ученого содержится много полезных советов по посадке и уходу за плодовыми деревьями.
Александр Потапенко
Массой талантов обладал известный виноградарь и ученый-биолог Александр Иванович Потапенко (1922-2010). Кроме научной деятельности и селекции зимостойкого винограда, его привлекали искусство и поэзия. Профессионально занимаясь живописью, ученый представлял свои полотна на всевозможных выставках, в том числе и всесоюзных.
Однако садоводом он больше известен своими ранними сортами винограда, такими, как Один, Амурский, Золотой, Аметистовый,Триумф и др . Они подходят для выращивания во всех областях страны, т.к. устойчивы к температурным перепадам.
Сорта винограда селекции Александра Потапенко зимостойки, имеют крупные гроздья (вес отдельных достигает 1200 г). Ягоды не растрескиваются и могут длительно храниться.
Ученый-биолог, кроме того, написал 14 книг, среди которых "Биорегуляция развития растений", "Русский зимостойкий виноград", "Виноград на Волге и Дону", "Старожил земли русской" и т.д.
Александр Потапенко также опубликовал более 60 научных работ, которые касались не только выращивания винограда, но и проблем экологии, истории развития виноделия. Ему выдано 24 авторских свидетельства на изобретения. Он был избран почетным членом Волгоградского отделения Российской экологической академии.
Евгений Седов
Ведущий ученый страны в области плодоводства, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН Евгений Николаевич Седов (род. В 1930 г.) всю свою жизнь посвятил селекции. Его достижения в этой области отмечены Золотой медалью им. И.В. Мичурина, другими высокими правительственными наградами.
Он вывел первый в стране устойчивый к парше сорт яблонь Импульс, а всего создано 15 устойчивых к этому заболеванию сортов. Ученый имеет 25 патентов и авторских свидетельств на изобретения сортов.
Занимался Седов и селекцией груши (выведено 16 сортов), а яблонь совместно с коллективом создано 44 сорта. Садоводам особенно полюбились такие сорта, как Ветеран, Зарянка, Орловское полосатое, Имрус, Куликовское, Низкорослое, Олимпийское, Орлик, Орловский пионер, Память воину, Раннее алое и др.
Труд ученого получил признание и на международном уровне. Двум сортам яблони селекции Седова присуждены золотые медали на международной выставке в Эрфурте, а самому Евгению Николаевичу присвоено звание "Международный человек тысячелетия".
Михаил Ульянищев
Более 60 новых сортов плодово-ягодных культур с высокими потребительскими качествами появились благодаря трудам ученого-селекционера, организатора и руководителя Россошанской плодово-ягодной станции Михаила Михайловича Ульянищева (1894-1972).
Работая учителем, Михаил Михайлович увлекся идеей "обновления земли" и создал семеноводческую артель, в которой занимался сортоиспытанием пшеницы, ячменя, проса, картофеля и других культур. Потом занялся овощами и вывел сверхранний сорт томата №15 и очень ранний №51.
Под влиянием работ Ивана Мичурина и Лютера Бёрбанка Михаил Ульянищев занялся селекцией плодовых культур. В результате ему удалось получить высокозимостойкие сорта абрикоса, груши, черешни, винограда, зимние сорта яблони. Они отличаются высокими вкусовыми качествами, длительными сроками хранения и зимостойкостью.
Многие сорта названы по месту их появления на свет: Ренет Воронежский, Россошанское лежкое, Россошанское весеннее и др.
За достижения в области селекции Михаилу Ульянищеву была присвоена ученая степень доктора сельскохозяйственных наук без защиты диссертации.
Семен Черненко
Создатель "Яблоневого календаря" – списка сортов яблони с разными сроками созревания доктор сельскохозяйственных наук, профессор Семен Федорович Черненко (1877-1974) еще является и основателем знаменитой династии селекционеров Черненко–Будаговский. Его дочь Екатерина – биолог-селекционер, а зять Валентин Будаговский – родоначальник отечественного карликового садоводства.
Селекцией Семен Федорович начал заниматься еще на рубеже XIX и XX веков. Тогда он вывел 16 сортов яблонь и 1 сорт груши.
За свою долгую и плодотворную жизнь ученый написал более 50 научных работ и книги "Селекция и новые сорта яблони", "Полвека работы в саду", вывел более 60 сортов яблонь и 10 сортов груш, многие из которых элитные.
Его сорта яблок отличаются высоким содержанием витаминов, биологически активных веществ и хорошей зимостойкостью. Многие из них до сих пор востребованы у садоводов, например, Июльское, Превосходное, Богатырь, Ренет Черненко, Шафрановое и др.
Сергей Чижов
У многих садоводов на участке растут груши, которые были выведены селекционером, кандидатом сельскохозяйственных наук Сергеем Тихоновичем Чижовым (1903-1971). Это такие известные сорта, как Лада, Чижовская, Отрадненская, Москвичка, Столичная, Память Жигалова и др.
Эти сорта подходят как для промышленного выращивания, так и для любительского садоводства. Научная деятельность ученого была посвящена вопросам селекции груши и выведению ее зимостойких сортов с высокими потребительскими качествами для выращивания в Черноземной полосе России.
По итогам этих исследований селекционером опубликовано 65 работ, среди которых "Элитные формы груши, выделенные в селекционном саду учхоза "Отрадное", "Селекция груши в ТСХА", "Дифференциация цветочных почек и период покоя у груши в связи с зимостойкостью" и др.
Павел Яковлев
Ученый занимался научно-исследовательской работой по селекции и генетике груши. По этой теме им было написано более 70 научных трудов, в том числе и несколько книг. Рядовому же садоводу больше известны выведенные ученым сорта груш Любимица Яковлева, Северянка, Осенняя Яковлева и др.
Конечно, ученых и селекционеров, которые внесли и вносят свой вклад в развитие современного сельского хозяйства, значительно больше. Мы отдаем должное их многолетней кропотливой и такой важной деятельности, плодами которой пользуются большинство садоводов и огородников.
В статье будет сделан акцент на создание таких организмов в животном мире. Это наиболее сложные эксперименты. Также читатель сможет увидеть гибриды животных, фото которых размещены в разделах.
История
Первые попытки создания гибридов осуществлялись еще в XVII веке немецким ученым в области ботаники Камерариусом. А в 1717 году английским садоводом Томасом Фрэйдчайлдом научному сообществу был представлен успешный результат гибридизации – новый вид гвоздики.
В царстве животных все было гораздо сложнее. В мире дикой природы крайне редко можно встретить гибриды животных. Поэтому скрещивание представителей разного вида происходило искусственно – в лабораторных условиях или в заповедниках.
Самый первый гибрид с тысячелетней историей – это, конечно же, мул – смесь осла и лошади.
С середины XIX века с появлением заповедников и зоопарков (в таком виде, в котором мы привыкли их видеть в современности) стали скрещивать между собой медведей – бурого и белого, а также зебру с лошадью.
Уже с середины XX века ученые во всем мире проводят эксперименты по скрещиванию различных видов животных. Все они преследуют различные цели: кто-то выводит гибриды для улучшения производительности, кто-то - для экзотики, а кто-то - для получения эффективных лекарств.
Гибриды животных: какие они?
Во всем мире насчитывается более 80 межвидовых гибридов, но остановимся на самых ярких и известных представителях.
Пизли
Пизли (акнук) – помесь белого медведя и медведя гризли. Первое упоминание о необычном животном датируется 1864 годом. Тогда в северо-западной части Северной Америки, возле озера Рандеву, был застрелен медведь с необычным мутно-белым окрасом и с золотисто-коричневой мордой.
Спустя 10 лет в немецком зоопарке (г. Галле) было получено первое потомство от белого и бурого медведей. Малыши рождались белого цвета, но со временем окрас менялся на голубовато-бурый или золотисто-бурый. Пизли показали хорошие результаты в плане размножения: гибридные животные успешно давали потомство. Скрещивание происходило и между акнуками, и с представителями чистой линии.
Зачастую межвидовые гибриды животных не являются репродуктивными, но пизли составляют исключение, так как оба медведя по биологическим признакам можно отнести к одному виду, но, исходя из ряда морфологических признаков, медведи были выделены учеными в отдельные виды.
Еще до 2006 года существовало мнение, что гибриды животных не встречаются в естественной среде. Этот миф был развеян 16 апреля 2006 года американским охотником Джимом Мартеллом, который на острове Банки (канадская часть Арктики) застрелил пизли, что стало неоспоримым доказательством появления гибридов в дикой природе.
Лигр и тигролев
Первый – гибрид тигрицы и льва, а второй – потомство львицы и тигра. Данные гибриды животных появляются на свет исключительно в искусственных условиях, причина тому банальна – разные места обитания (Африка и Евразия) не позволяют им встретиться, это возможно только в зверинцах.
Внешне лигры похожи на пещерного льва, который вымер еще в период плейстоцена. На сегодняшний день этот гибрид считается самым крупным среди кошачьих. Объясняется это явление генами роста: у тигров они не так активны, как у львов. По этой же причине тигролев меньше тигра.
Примечательность лигров состоит в том, что эти кошки любят плескаться в воде. Еще одна особенность: лигры — одни из немногих гибридов, которые способны воспроизводить потомство. Так, в Новосибирском зоопарке 16 августа 2012 года лев Самсон и лигрица Зита стали родителями, дав жизнь лилигрице Киаре.
На сегодняшний день в мире насчитывается чуть более 20 лигров.
Бестер
Бестер – гибрид двух представителей семейства осетровых – самки белуги и самца стерляди. Своим появлением бестер обязан российскому ученому-биологу - профессору Н. И. Николюкину. С 1948 года он вплотную занялся проблемой гибридизации осетровых. В 1952 году супруга Николая Ивановича, которая вместе с мужем работала над созданием гибридов рыб, попыталась искусственным путем получить потомство стерляди и белуги. Неколюкины не предполагали, что этот внеплановый эксперимент положит начало новому направлению в рыбоводстве.
Во время опытов профессор скрещивал разные виды осетровых, но до белуги и стерляди очередь не доходила. Возможно, он считал подобный эксперимент изначально провальным, так как эти осетровые разные по размеру и весу (белуга — до тонны, а стерлядь — не более 15 кг), обитают и нерестятся в разных местах, да и их гибриды не могут давать потомство. Но все произошло с точностью до наоборот.
Бестер взял от белуги быстрый рост, а от стерляди – быстрое половое созревание, что является немаловажным фактором для промышленной рыбы. Также у гибрида получилось неимоверно нежное мясо и вкусная икра.
Сейчас на территории России бестеров разводят в промышленных масштабах.
Кама (верблюлама)
Это гибрид бактриана-самца и ламы-самки. Первая кама увидела свет в 1998 году в репродукционном центре животных Дубая. Особь создавалась искусственно, основной целью такого скрещивания было получить животное с выносливостью верблюда и качеством шерсти ламы. Эксперимент удался. Кама получилась весом до 60 кг, с шерстью длиной не менее 6 см, со способностью перевозить грузы до 30 кг. Недостаток верблюламы – неспособность к размножению. Конечно, в природе такой вариант был бы невозможен, так как ламы обитают в Южной Америке, а бактрианы – в Азии и Африке, да и по размерам первые значительно уступают вторым. Несмотря на эти данные, оказалось, что у верблюда и ламы одинаковое количество хромосом.
На сегодняшний день в ОАЭ получено шесть особей кам.
Косаткодельфин (вольфин, китофин)
Косаткодельфин – гибрид касатки (малая черная) и афалины. Первый вольфин появился в аквапарке в Токио, но погиб в полугодовалом возрасте. Второй гибрид косаткодельфина появился на Гавайях в морском парке SeaLifePark в 1986 году. Самка вольфина по кличке Кекаималу начала размножение в возрасте пяти лет, что довольно рано для касаток и дельфинов. Первый опыт материнства был несколько неудачным: мать отказывалась кормить малышку, поэтому её выкармливали искусственно, что позволило вырастить абсолютно ручную особь, но ее жизнь оказалась непродолжительной и оборвалась в возрасте 9 лет. Счастье материнства Кекаималу испытывала три раза, но наиболее успешным оказался последний: в 2004 году от самца афалины появилась на свет самочка Кавили Каи. Малышка оказалась очень игривой, а через месяц после рождения достигла размеров своего отца.
Интересный факт обнаружили ученые: у вольфина 66 зубов, у афалины – 88, а у касатки – 44.
Сейчас в мире существует две особи косаткодельфина, которые содержатся на Гавайях. Иногда появляется информация, что вольфинов видели на воле, но ученым пока не удалось подтвердить эти данные.
Другие гибриды
Давайте посмотрим, каковы наиболее распространенные гибриды животных. Примеры достаточно интересны. Это следующие гибриды:
- домашней лошади и зебры – зеброид;
- осла и зебры – зебрул;
- бизона и зубра – зубробизон;
- соболя и куницы – кидас;
- цихлидовых – попугай красный;
- самки африканского льва и леопарда – левопард;
- леопарда и львицы – леопон;
- глухаря и тетерева – межняк;
- дромадера и бактриана – нар;
- львицы и тигра – тигон;
- зайцев русака и беляка – тумак;
- коровы и яка – хайнак (дзо);
- хорька и норки – хонорик;
- леопарда и ягуара – ягопард.
А вот такие в ходе многих экспериментов получались гибриды сельскохозяйственных животных:
- лошади и осла – мул;
- ослицы и жеребца – лошак;
- барана и козы;
- алмазного и золотого фазанов – гибридный фазан;
- коровы домашней и американского бизона – бифало;
- гибрид, полученный в результате скрещивания селезней мускусных с утками пекинской белой, руанской, оргпингтон, белой алье – муллард;
- свиньи домашней с боровом диким – свинья из железного века.
Про гибриды животных можно говорить очень долго, учитывая их количество и многообразие. Но есть ли другие варианты, например, гибриды животных и растений?
На сегодняшний день существует единственный известный гибрид – морская улитка (Elysia chlorotica), обитающая на побережье Северной Америки со стороны Атлантического океана. Эти животные питаются солнечной энергией: употребляя в пищу растения, они фотосинтезируют. Улитку окрестили желатиновым заводом зеленого цвета. Этот гибрид получает хлоропласты, которые потом хранятся в клетках кишечника. Любопытный факт: морская улитка при продолжительности жизни не более одного года может питаться только первые две недели с момента рождения, после чего потребление еды становится неприоритетным.
Гибриды растений и животных стали уже привычными, а как бы отреагировала общественность на гибрид человека и животного? И существуют ли такие?
О существовании таких гибридов ходит много слухов, но, к сожалению, есть весьма мало фактов. Однако, изучая мифологию разных народов, ученые указывают на наличие практически во всех эпосах зверолюдей. Ученые из Австралии и США изучили более 5000 наскальных рисунков, текстов. Чаще всего встречаются описания людей, тела которых (как правило, нижняя часть) состоят из тела лошади, козла, барана, собаки. Названия таких зверолюдей нам хорошо известны из мифологии. Это кентавры, минотавры, сатиры и другие.
В последнее время общественности открываются все новые, неоднозначные факты. Один из таких фактов – проведение эксперимента по оплодотворению женщины спермой шимпанзе в фашистской Германии и СССР. По некоторым данным, Советский Союз после ряда попыток получил положительный результат. Дальнейшая судьба эксперимента еще не раскрыта.
Гибрид человека и животного для современного общества является нонсенсом, но в СМИ продолжает появляться информация о подобных экспериментах. Правда это или вымысел? Судить будем лет через 10-20. Время покажет, как далеко шагнет наука, а пока будем поглощать гибридные фрукты-овощи, наслаждаться красотой гибридных растений и животных и надеяться, что человечество не вернется в каменный век.
Человек в своем стремлении улучшить природу движется все дальше. Благодаря современным достижениям генетики аграрии получают все больше необычных и интересных гибридов, способных удовлетворить самые смелые желание потребителей.
Кроме того глобализация приводит к распространению видов растений, нехарактерных для данной климатической зоны. У нас уже давно вышли из экзотики ананасы и бананы, стали привычными гибридные нектарины и миниолы и т.д.
Желтый арбуз (38 ккал, витамины А, С)
Фиолетовый картофель (72 ккал, витамин С, витамины группы В, калий, железо, магний и цинк)
Капуста романеско (25 ккал, каротин, витамин С, минеральные соли, цинк)
В романеско мало клетчатки и много полезных веществ, за счет этого она легко усваивается. Что интересно, при приготовлении этой капусты не возникает характерного капустного запаха, который дети так не любят. Кроме того, экзотический вид космического овоща вызывает желание его пробовать. Готовят романеско как обычную брокколи — варят, тушат, добавляют в пасту и в салаты.
Плуот (57 ккал, клетчатка, витамин С)
От скрещивания таких видов растений как сливы (plum)и абрикосы (apricot) получены два гибрида плуот, который внешне больше похож на сливу, и априум, больше напоминающий абрикос. Оба гибрида названые по первым слогам английский названий видов-родителей.
Внешне плоды плуота окрашены в розовый, зеленый, бордовый или фиолетовый цвет, внутренность - от белого до насыщенно-сливового. Вывели эти гибриды в питомнике Dave Wilson Nursery 1989 году. Сейчас в мире уже два сорта априума, одиннадцать сортов плуота, один нектаплама (гибрида нектарина и сливы), одни пичплама (гибрида персика и сливы).
Используют плоуты для приготовления сока, десертов, домашних заготовок и вина. На вкус этот фрукт намного слаще и сливы, и абрикоса.
Арбузный редис (20 ккал, фолиевая кислота, витамин С)
Арбузный редис полностью соответствует своему названию – он яркий малиновый внутри и покрыт бело зеленой кожицей снаружи, точно как арбуз. Формой да и размером тоже (диаметр 7-8см) он напоминает некрупную редьку или репку. По вкусу он вполне обычный – горький у шкурки и сладковатый к середине. Правда более твердый, не такой сочный и хрустящий как обычный.
Он чудесно смотрится в салате, просто нарезанный ломтиками с кунжутом или солью. Так же рекомендуют делать из него пюре, запекать, добавлять к овощам для жарки.
Йошта (40 ккал, антоцианы, обладающие антиоксидантными свойствами, витамины С, Р)
Брокколини (43 ккал, кальций, витамины А, С, железо, клетчатка, фолиевая кислота)
В семействе капуст в результате скрещивания обычной брокколи и китайской брокколи (гайлана) получили новую капусту похожую на спаржу на макушке с головкой брокколи.
Брокколини немного сладковата, не имеет резкого капустного духа, с перечной ноткой, нежная на вкус, напоминает спаржу одновременно и брокколи. В нем множество полезных веществ и при этом низкокалориен.
В США, Бразилии, странах Азии, Испании, брокколини привычно используют как гарнир. Его подают свежим, политым маслом или слегка обжаривают в масле.
Нэши (46 ккал, антиоксиданты, фосфор, кальций, клетчатка)
Еще один результат скрещивания растений – это нэши. Получили его от яблока и груши в Азии несколько столетий назад. Там его называют азиатской, водяной, песочной или японской грушей. Выглядит плод как круглое яблоко, а на вкус как сочная, хрустящая груша. Цвет нэши — от бледно-зеленого до оранжевого. В отличии от обычной груши нэши тверже, поэтому лучше хранится и транспортируется.
Нэши достаточно сочное, потому его лучше использовать в салатах или соло. Так же хорош в качестве закуски к вину вместе с сыром и виноградом. Сейчас выращивают порядка 10 популярных коммерческих сортов в Австралии, США, Новой Зеландии, Франции, Чили и на Кипре.
Юзу (30 ккал, витамин С)
Юзу (японский лимон) это гибрид мандарина и декоративного цитруса (ичангской папеды). Фрукт размером с мандарин зеленого или желтого цвета с бугристой кожицей имеет кислый вкус и яркий аромат. Его используют японцы еще с VII века, тогда буддийские монахи завезли с материка на острова этот фрукт. Юзу популярен в кулинарии Китая и Кореи.
У него совершенно необычный аромат — цитрусовый, с цветочными оттенками и нотами хвои. Чаще всего применяют для отдушки, цедру используют в качестве приправы. Эту приправу добавляют к мясным и рыбным блюдам, в суп мисо, лапшу. Так же с цедрой готовят джемы, алкогольные и безалкогольные напитки, десерты, сиропы. Сок похож на лимонный (кислый и ароматный , но более мягкий) и является основой соуса понзу, так же используют в качестве уксуса.
Имеет и культовое значение в Японии. 22 декабря в праздник зимнего солнцестояния принято принимать ванны с этими плодами, которые символизируют солнце. Его аромат отгоняет злые силы, защищает от простуды. В эту же ванну окунают животных, а водой потом поливают растения.
Желтая свекла (50 ккал, фолиевая кислота, калий, витамин А, клетчатка)
Отличается эта свекла только от обычной только цветом и тем, что не пачкает руки при приготовлении. По вкусу она такая же сладкая, ароматная, хороша в запеченном виде и даже в чипсах. Листья желтой свеклы можно использовать в свежем виде для салатов.
Но человек только учится преобразовывать виды растений, а природа уже давно творит такое чудо!
Читайте также: