Перейти к основному содержанию
Прямой эфир
Главный слайд
Начало статьи
Срубить по-быстрому: ученые вывели скорорастущую осину
2020-06-04 17:42:03">
2020-06-04 17:42:03
Озвучить текст
Выделить главное
вкл
выкл

Созданный коллективом российских ученых новый сорт осины растет на треть быстрее обычной. Если у простого дерева до возраста рубки должно пройти 25–30 лет, то у модифицированного — 15–20. Достигнуть такого результата помог внедренный в растение ген гриба Penicillium canescens. Рослесхоз оценил инновационную разработку и отметил, что исследования в генетике могут помочь получить деревья с новыми свойствами, которые будут востребованы в промышленности. В частности, быстрорастущая осина поможет добиться значительного снижения временных, а следовательно, и финансовых затрат на получение определенного объема древесины.

Сдерживающий фактор

В настоящее время в целлюлозно-бумажной и вискозной промышленности используют материалы, полученные из осины. Главный параметр деревьев, которые нужны для промышленности, — это их биомасса, которая критически связана со скоростью роста. Поэтому ученые во всем мире работают над ее увеличением.

Коллектив российских исследователей создал улучшенный сорт осины с более высокой скоростью роста по сравнению с обычными деревьями данного вида. Для этого свои силы объединили ученые из Института биоорганической химии (ИБХ) РАН, Сибирского федерального университета (СФУ) и Института химии Коми Научного центра УрО РАН.

Разгрузка сырья (древесины), прибывшего для обработки на целлюлозно-бумажный комбинат

Разгрузка сырья (древесины), прибывшего для обработки на целлюлозно-бумажный комбинат

Фото: РИА Новости/Алексей Никольский

Изначально для экспериментов отобрали осины с высокой скоростью роста, заложенной в их генотипе. Далее в лаборатории этот генотип модифицировали, встроив в геном осины ген sp-Xeg из из гриба Penicillium canescens — родственного известному грибу Penicillium chrysogenum, служащего источником пенициллина. Ген sp-Xeg влияет на рост биополимеров, входящих в состав древесины — ксилоглюканов.

Вообще древесина состоит из трех видов биополимеров — целлюлозы, ксилоглюканов и лигнинов. Если сравнивать древесину с железобетонным строением, то целлюлоза служит арматурой, а два других полимера — скрепляющим ее цементом. Целлюлоза представляет собой длинные нити, ксилоглюкан же — тонкие и короткие связки.

Пока ткань дерева молодая, ее клетки высоко эластичны — они легко растягиваются, то есть растут. Но со временем эластичность резко падает, и клетка перестает активно увеличиваться. Причем происходит это еще на первом году жизни растения — спустя месяц-два после формирования побега он начинает деревенеть. Это следствие активного накопления нитей ксилоглюкана. Они сшивают целлюлозу и буквально сковывают клетки.

Сушка целлюлозы

Сушка целлюлозы

Фото: РИА Новости/Алексей Никольский

Мы предположили, что на скорость роста можно повлиять, отсрочив процесс сшивки целлюлозных нитей, — рассказал руководитель группы лесной биотехнологии ИБХ РАН Константин Шестибратов. — Это бы увеличило период, в течение которого клеточные стенки эластичны. Поэтому «дополнили» осину геном sp-Xeg, который нейтрализует ксилоглюканы, разрезая их ковалентные связи.

Исследования свойств модифицированной осины проводили в течение двух сезонов как в тепличных условиях, так и полунатуральных. В первом случае деревья росли при регулируемых температуре, освещении и влажности. Во втором — находились на открытом воздухе, однако в горшках и на контролируемой закрытой территории института.

Домашний лес

Результаты работы получились следующими. У большинства модифицированных осин скорость роста оказалась на 30% выше, чем у обычных деревьев. По словам Константина Шестибратова, тенденция к увеличению скорости роста сохранится на протяжении нескольких лет. Таким образом, если простая осина до возраста рубки должна расти 25–30 лет, то модифицированному дереву достаточно будет 15–20 лет.

Сейчас в России промышленное выращивание трансгенных растений, генетическая программа которых была изменена с помощью методов генной инженерии, запрещено. Разрешено делать это только в рамках научно-исследовательских работ.

Срубить по-быстрому: ученые вывели скорорастущую осину
Фото: Depositphotos

Вырубка леса, которая в России ведется в колоссальных масштабах, наносит огромный вред окружающей среде, — подчеркнул pyководитeль Научно-образовательного центра геномных исследований СФУ, профессор Гёттингенского университета (Германия) Константин Крутовский. — Переход на лесное плантационное хозяйство, аналогичное сельскому, где выращивают сорта и культуры с нужными свойствами, позволит увеличить производство сырья, не нанося вред природным популяциям. Стоит отметить, что в России много земель, которые не используются для сельского хозяйства, однако они вполне пригодны для лесных плантаций.

Эксперт пояснил, что с помощью генной инженерии можно изменять свойства деревьев так, чтобы их сырье лучше подходило для той или иной области — например, в бумажной промышленности ценится высокое содержание целлюлозы и низкое содержание лигнина. Это уменьшит количество отходов (которые бывают ядовитыми и опасными для окружающей среды) и затраты на обработку продукции. Кроме того, модифицированные деревья смогут успешнее противостоять болезням, хорошо расти в конкретных условиях, приспосабливаться к особенностям климата и почвы. С их помощью можно восстанавливать загрязненные почвы, на которых обычные растения не выживают.

Причем широкое рассеивание в природе модифицированных сортов вполне можно исключить — например, проводя рубку до достижения деревьями половозрелого возраста, когда они начинают давать семена.

В пресс-службе Рослесхоза (Федеральное агентство лесного хозяйства) сообщили, что организация с интересом следит за инновационными разработками в области генетики биотехнологий, в том числе касающихся повышения устойчивости растений к неблагоприятным природным факторам, вредителям и болезням, а также улучшения качества древесины.

Срубить по-быстрому: ученые вывели скорорастущую осину
Фото: РИА Новости/Алексей Никольский

— Понимаем все сложности, с которыми сталкиваются ученые, и надеемся, что скоро такие разработки затронут не только осину, но и другие породы деревьев, — заявили «Известиям» в Рослесхозе. — Использование осины, несмотря на ее широкое распространение, в промышленности пока ограничено. Хотя возможно, генетикам удастся получить деревья с новыми техническими свойствами, которые будут востребованы промышленностью. Не надо при этом забывать, что современные методы генетики и биотехнологии позволяют решать многие проблемы сохранения биоразнообразия редких и исчезающих видов.

По словам проректора по науке и инновациям Воронежского государственного лесотехнического университета Светланы Морковиной, будущее принадлежит генетике и генной инженерии. Эксперт сообщила, что данная работа очень важна для создания лесов будущего.

Лесные плантации, на которых сроки выращивания древесины значительно короче ввиду применения интенсивных технологий, помогут сохранить естественные леса, которых, к слову, в Европе практически не осталось, — добавила Светлана Морковина. — В России они еще есть, и это достояние страны, которое должно остаться нетронутым.

Ученые планируют продолжать работы и со временем использовать результаты исследований в лесном хозяйстве страны.

Читайте также