Вегетативная гибридизация, истоки теории и практика садоводства

Начну со слов Мичурина который в 1916 г. писал: «&hellip-я, на основании своих долголетних работ, буду категорически утверждать, что это влияние (т.е. влияние подвоя на привой) существует и при выводке новых сортов плодовых растений, с ним неизбежно приходится садоводу серьёзно считаться&hellip-». Это явление известно многим садоводам, да и нет ученых, которые бы это явление отрицали. При сращивании привоя и подвоя происходит объединение в физиологически единый организм генетически разнородных частей.

В России проблемами вегетативной гибридизации учёные–генетики молекулярные биологи практически не занимаются. Видимо, сильна память о разгроме лысенковщины, представители которой вместо проведения действительно научных исследований занимались их профанацией и нанесли непоправимый ущерб генетике, фактически угробив одного из крупнейших генетиков ХХ века Н. И. Вавилова.

В академическом журнале Американской ассоциации содействия развитию науки Science за май 2009 г. (том 324. с. 649–651), считающимся одним из самых авторитетных научных журналов в мире, была напечатана статья Сандры Стегеманн и Ральфа Бока из потсдамского Института молекулярной физиологии растений им. Макса Планка под названием Exchange of Genetic Material Between Cells in Plant Tissue Grafts («Обмен генетическим материалом между клетками растений при проведении прививки»).

Немного о Ральфе Боке. Один из самых авторитетных ученых – молекулярных биологов в мире, профессор, приезжал в Россию и выступал в наших ведущих институтах с лекциями. Часто печатается в научных журналах на темы по молекулярной биологии.

Опыты, проведенные Сандрой Стегеманн и Ральфом Боком, показали, что идея вегетативной гибридизации в крайне ограниченном и урезанном виде всё-таки имеет право на существование.

Для проверки этого предположения ими были созданы два генетически модифицированных сорта табака:

- первому из них (обозначенному буквой Y, от yellow – жёлтый) в ядерный геном вставили фрагмент ДНК, содержащий два гена: ген устойчивости к антибиотику канамицину и ген желтого флуоресцирующего белка-

- второму (G, от green – зелёный) в пластидную ДНК вставили ген устойчивости к другому антибиотику – спектиномицину, а также ген зеленого флуоресцирующего белка.

Помимо этих генов, два сорта табака различались также по некоторым другим ядерным и пластидным генетическим маркерам.

Затем приращивали верхушку растения G к основанию растения Y (вариант GY), и наоборот (YG). После того как растения успешно срастались, их резали на мелкие кусочки и пытались вырастить культуру растительных клеток в среде, содержащей сразу оба антибиотика – канамицин и спектиномицин. В таких условиях могут размножаться только те растительные клетки, которые содержат сразу оба гена устойчивости.

Оказалось, что клетки, устойчивые к обоим антибиотикам, имеются во многих привитых растениях, но встречаются они исключительно в области непосредственного контакта тканей привоя и подвоя. Клеточные культуры, выращенные из этих клеток с двойной устойчивостью, производили оба флуоресцирующих белка – жёлтый в цитоплазме и зеленый в пластидах.

Растительные клетки могут обмениваться друг с другом белковыми молекулами. Чтобы окончательно убедиться в том, что имел место обмен именно генами, а не их белковыми продуктами, был проведён анализ РНК и ДНК, выделенных из клеток с двойной устойчивостью. Анализ показал, что каждая из этих клеток действительно содержит все четыре гена, и все они работают.

Обмен генетическим материалом не зависел от «направления» прививки и происходил одинаково успешно в обоих случаях (YG и GY).

Анализ пластидных и ядерных генетических маркеров показал, что в генетическом обмене участвовала только пластидная, но не ядерная ДНК. У всех клеток с двойной устойчивостью пластидные маркеры оказались такими же, как у сорта G, а ядерные – как у сорта Y. Это значит, что «гибридные» клетки образовались в результате переноса больших фрагментов пластидной ДНК (или даже целых пластидных геномов) от сорта G к сорту Y. Перенос ядерных генов от Y к G не был выявлен- не обнаружилось и никаких признаков полиплоидизации, т.е., а это очень важно, объединения двух ядерных геномов в одной клетке.

Поскольку у растений ранее было выявлено довольно много случаев горизонтального переноса митохондриальных генов, можно предположить, что при физическом контакте растительные клетки могут сравнительно легко обмениваться генами органелл (или даже целыми пластидами и митохондриями), тогда как обмен ядерными генами если и происходит, то гораздо реже.

Из клеточных культур с двойной устойчивостью, содержащих смешанный генетический материал двух сортов табака, удалось вырастить взрослые растения, способные к половому размножению. Из их семян выросли растения с теми же признаками, что и у гибридных родителей. Это означает, что новая комбинация признаков, полученная в результате генетического обмена между клетками привоя и подвоя, действительно может стать наследственной – а, следовательно, «вегетативная гибридизация» всё-таки возможна, по крайней мере в лабораторных условиях.

У Ральфа Бока нет точного ответа на вопрос, происходят ли такие процессы в природе, и если да, то как часто? Ясно лишь, что это должно происходить гораздо реже, чем предполагали сторонники Лысенко. Ведь для того, чтобы результаты генетического обмена смогли унаследоваться, плодоносящий побег должен вырасти точно из зоны контакта тканей двух сросшихся растений и должен состоять из «гибридных» клеток, которые даже в зоне контакта составляют незначительное меньшинство. Все прочие побеги будут содержать гены только одного из двух растений. Кроме того, вопреки взглядам Лысенко и его последователей, «вегетативная гибридизация» влияет только на крайне ограниченное число признаков, определяющихся геномами органелл – пластид и митохондрий. Предположение о том, что при физическом контакте растительных клеток может происходить обмен ядерными генами, содержащими львиную долю наследственной информации, по-прежнему остаётся неподтверждённым.

Известный молекулярный биолог Николь Раск так писал в журнале Nature Methods за 2009 г. № 6 об исследованиях Ральфа Бока и Сандры Стегеманн: «Демонстрируя данные по переносу генов при прививках лишь на ограниченное расстояние, Ральф Бок представляет также молекулярные данные о том, что концепция вегетативной гибридизации является нежизнеспособной. Сегодня догмат Лысенко в значительной степени дискредитирован, хотя существует несколько опубликованных сообщений, заявляющих о наблюдениях наследуемых изменений в растении после процедуры прививки. Согласно Боку, эти сообщения поступают, в основном, от растениеводов, но молекулярные данные в пользу вегетативной гибридизации в настоящее время отсутствуют». Этой цитатой Н. Раска оперируют очень многие учёные, работающие в области молекулярной биологии.

***

Но как неоднократно убеждались садоводы, взаимное влияние привоя и подвоя существует. Но оно является следствием объединения в физиологически единый организм генетически разнородных частей. Такой единый организм в биологии получил название химеры.

В химерах обмен генетическим материалом не происходит и при размножении семенами признаки гибрида не наследуются.

На формирование химеры оказывает влияние транспорт метаболитов, выделяемых фрагментами (в том числе и фитогормонов). Однако поскольку генеративные органы химеры обычно формируются только подвоем, а в половом процессе участвуют гаметы, образующиеся только из одной из клеточных линий химеры.

В современной биологической литературе для химер, полученных прививкой, используется термин «прививочные гибриды». Взаимное влияние привоя и подвоя используется для усиления проявления желаемых признаков, то есть модификаций, сохраняющихся только при вегетативном, но не половом размножении.

***

Итак, Ральф Бок и Сандра Стегеманн в 2009 г. доказали, что передача генов хлоропластов от привоя к подвою и наоборот происходит, а ядерных генов, в которых записана вся наследственная информация, – нет. Разобраться в этом, не имея возможности использования специальных камер, электронных микроскопов, ядерных маркеров, глубоких знаний, согласитесь, сложно. Как бы садоводам – практикам не хотелось внести свое слово в науку – это оказывается нереальным. К сожалению, в науке отстаивается столько гипотез, оказывающихся ошибочными, что этак мы с Вами всю науку будем считать скомпрометированной.

Виктор Григорьевич Ерёменко, историк, садовод-любитель

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

E-mail: [email protected]

Телефон: 8-912-580-91-85

Источник: sadovod-nn.ru