Генетика

Трансгенные осины и березы

Трансгенные осины и березы, полученные в Пущинском филиале Института биоорганической химии им. академиков М. Шемякина и Ю. Овчинникова РАН, высадили весной 2009 г. на опытных площадках средней полосы России. Как сообщает электронное издание STRF (Наука и технологии Российской Федерации), эти испытания генно-модифицированных деревьев, обладающих более качественной древесиной и ускоренным темпом роста нежели традиционные, продлятся около трех лет.

По мнению ученых из группы лесной биотехнологии, существующей в этом институте с 2006 г., создание таких трансгенов - самый эффективный и быстрый способ формирования новых продуктивных форм деревьев. На сегодняшний день подобные посевы составляют в мире не более 5% всех лесов, но при этом они дают 25% общемирового объема древесины.

"Успех нашей работы обеспечивается прежде всего выбором генов, - утверждает руководитель группы Константин Шестибратов. - Задача очень сложная, если учесть, что, например, биосинтезом древесины управляет около 40 тыс. генов, а нам нужно остановиться на одном. На практике мы останавливаемся на тех из них, которые ранее анализировали и чьи функции предварительно известны. У нас трудятся над трансгенами нескольких видов указанных пород, преимущественно лиственных - осин и берез, интересных специалистам как быстрорастущие.

сины лидируют по скорости роста, а также по среднегодовому приросту объема биомассы. Кроме того, для основной части территории нашей страны и в целом для Евразии имеют наибольший ареал распространения. В средней полосе России они вырастают максимум за 25 - 30 лет. Мы стремимся сократить этот период в 1,5 раза - до 15 - 20 лет (проект осуществляется по заказу Рослесхоза). На данном этапе в лабораторных условиях удалось добиться 15-процентного ускорения. Соответствующая партия трансгенной осины подготовлена к высадке в теплицу. За три месяца саженцы достигнут высоты 0,5 м, после чего их можно будет поместить в грунт.

Теперь о березе. Она стала объектом нашего изучения не только из-за быстрого роста, но и потому, что является основным сырьем для производства фанеры. Кроме того, из древесных пород ее чаще других поражают патогены. Например, в средней полосе России исходные березовые леса по большей части вырублены, а из порослевых не получить полноценной товарной древесины: стволы тонкие и кривые, поэтому годятся разве что на дрова. Мы хотим в полевых условиях выявить экземпляры деревьев, которые будут обладать наилучшими качествами. Для культивирования используются уже селекционно отобранные образцы - самые продуктивные и устойчивые к патогенам. С ними мы будем работать и в дальнейшем".

Еще один проект, выполняемый группой лесной биотехнологии в рамках федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2012 гг.", связан с улучшением качества древесины указанных и других пород за счет повышения количества в ней целлюлозы. Именно ее выделение и очистка от лигнина - главный технологический процесс в целлюлозно-бумажной промышленности. "Древесина - природный комплекс, сравнимый с системой сложно сообщающихся сосудов: если где-то убыло, то в другом месте обязательно прибудет, - продолжает Шестибратов. - Значит, при уменьшении количества лигнина увеличивается доля целлюлозы (именно на это направлен наш проект). Но полностью избавиться от лигнина нельзя - он придает древесине прочность и защищает ее от гнили, патогенов. Поэтому важно установить разумный баланс".

Исследователи планируют добиться максимально допустимого сокращения лигнина, к примеру, в осине - с 25% до 10 - 15, что увеличит содержание целлюлозы до 50 - 55%. В итоге древесные породы станут мягче, облегчится их промышленная переработка.

Впрочем, кроме сокращения содержания данного природного полимера, существует и другой способ борьбы с ним, основанный на модификации состава этого органического соединения. Дело в том, что некоторые его формы ковалентно связаны с целлюлозой. И поэтому удалить их обычными химическими способами крайне сложно. Однако есть и такие, которые быстро растворимы, легко удаляются. Словом, соотношение столь разных видов лигнина можно попытаться изменить. И ученые из Пущино используют оба подхода - с одной стороны, сокращают его количество, с другой - стремятся повлиять на процесс биосинтеза этого полимера и тем увеличить долю его легко экстрагируемых модификаций, чему помогут трансгенные технологии, позволяющие модифицировать породы под определенную задачу. Например, при уменьшении количества лигнина только возрастет доля целлюлозы, ускорится рост деревьев - ведь биосинтез этого полимера самый энергозатратный процесс. А если, наоборот, увеличить содержание лигнина, то состав древесины - сосновой или березовой - можно приблизить к дубу. Такие породы будут меньше гнить, правда, и медленнее расти.

днако у трансгенных растений есть одно "но": рассмотренные исследования, связанные с ними, хотя имеют ярко выраженный прикладной характер, пока в большей степени ограничены пределами лабораторий. Законом Российской Федерации 1992 г. об инженерно-технической деятельности разрешается доводить работы по трансгенам до полевых испытаний, а вот широкое их внедрение находится под запретом - соответствующие поправки к закону готовятся.

"В мире уже есть прецеденты коммерческого использования таких растений, например, в США, Канаде, Бразилии, Аргентине, Китае, - рассказывает Константин Шестибратов. - В общей сложности на площадях свыше 100 млн. га в коммерческих целях выращиваются кукуруза, соя, рапс, хлопок и другие культуры. В области коммерциализации трансгенных лесных пород лидирует Китай, хотя в США площади в статусе участков для проведения подобных полевых испытаний превышают таковые в Поднебесной".

Что касается тревоги экологов по поводу трансгенных технологий, то, по мнению ученых из Пущино, не всегда она оправдана. "Чтобы генетически модифицированные формы не распространялись, они должны быть стерильными, - подчеркивает руководитель группы лесной биотехнологии. - Методы их стерилизации есть, и при промышленном использовании трансгенов необходимо применять стерильную форму. Процесс надо контролировать, тогда опасных последствий удастся избежать".

Сергей МАКАРОВ