Прилагане на биотехнологични методи при съхранение на растителни генетични ресурси

 

Българската флора е източник на растителни видове, богати на голям набор химически компоненти – конкретни вещества или групи съединения, които са в ограничени популации.   Недостатъчните количества растителен материал не могат да бъдат основа за задоволяване на търсенето и производството на метаболитите им по традиционни технологии. През последните години на нашият век  учените алармират, че нараства загубата на биоразнообразието. Това налага събирането и съхраняване на растителните видове. Растителните генетични ресурси обединяват видовете растения, които осигуряват на човечеството всичко необходимо за живота: храна, суровини, и енергия. Опазването им е приоритетна задача в глобален мащаб.

Като координатор за растителните генетични ресурси за България е вписан Институтът по растителни генетични ресурси “Константин Малков”, град Садово. Институтът e разположен на 20 км  източно от гр. Пловдив. Създаден е през 1902 г. – като опитна земеделска станция, която през 1977 г. се разширява в Институт по растителни генетични ресурси, който е Национален координатор на Програма по растителни генетични ресурси, която е част от Европейската програма по растителни генетични ресурси (ECPGR).

На територията се намира Националната генбанка, в която се съхраняват над 60 000 семенни образци (http://eurisco.ecpgr.org). Основните научни направления в Института по растителни генетични ресурси „К. Малков“ – Садово са насочени към събиране, изучаване, съхранение, документация и използване на растителните генетични ресурси. Групите култури, включени в еx situ колекции са: зърнено-житни, зърнено-бобови, технически, житни и бобови фуражни треви, зеленчукови, декоративни и лечебни видове (Стоянова,2002; Кръстева, 2008) . Тези колекции предоставят възможности за многостранно използване, което се обуславя от наличното генетично разнообразие: диви видове, местни популации, примитивни сортове, селекционни материали и съвременни сортове с произход от страната и света .

Дългосрочното съхранение на семенните образци се извършва при минусови температури (-18°С) в специално обособена камера.  Вегетативно размножаващите се видове от културната и дива флора се култивират при in vitro условия.

Лабораторията по Растителна биотехнология при ИРГР „Константин Малков“ град Садово e създадена през 1977 годна от доц. д-р Чавдар Чавдаров. Научната дейност е насочена към in vitro вегетативно размножаване, съхранение и прилагане на методите на селекцията. Сортиментите in vitro  имат важно значение за практическо използване при създаването на нови и поддържането на стари сортове .  Целта е да може максимално при контролирани условия да се запази за дълъг период от време растителната плазма. Основна задача по научно-изследователската работа е насочена  в въвеждане в in vitro  условия, микроразмножаване, адаптиране и отглеждане на видовете  при естествени условия.

В продължение на четири деситилетия се изгражда, поддържа и обновява най-голямата колеция в България на вида Solanum tuberosum L. Опазване  на старите сортове, популации и форми, създадени чрез дългогодишен подбор и народна селекция е от изключителна важност. Полученият свободен от вируси материал се съхранява дългосрочно при контролирани условия. Предимствата на метода е консервация на вида за по-дълъг период от време и възможностт при необходимост изключително бързо размножаване. Изследвани са различни техники за бавен растеж и намаляване интеркултурна субкултура, водеща до генетична стабилност с цел максимално запзване на вида. Научната дейност за вида е насочена към вегетативно размножаване, съхранение и прилагане на методите на селекцията.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Снимка 1 Дългосрочно съхранение на Solanum tuberosum L

 

С разработването на методите за индуциране на калусни тъкани  и получаването на клетъчни суспендиални култури може да се постигне извличане на стойностни химически съединения от ценни растителни видове от българската флора.  Чрез клетъчни суспендиални култури, позволява да се търсят и  извличат алкалоиди, флавоноиди, глюкозиди, стероиди, сапонини, и други.

В лаборатория е разработена методика за обработване на растителните тъкани до състояние за получаване на калусни тъкани и суспендиални култури Althaea officinalis L., Glycyrrhiza glabra L, Hyssopus officinalis L. и Leaecojum aestivum L. (Снимка 2 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

Снимка 2  Суспендиални култура от Leaecojum aestivum L.

Базирайки се на дейностите, свързани с опазване на Vitis vinifera L.  (снимка 3) и използване на културният вид и неговият див прешественик е формирана колекция за дългосрочно съхранение изполвайки инхибитори на растежа. Способността на преживяване на дългосрочните култури зависи от генотипа и от времето на съхранение. Това има значение в практическото използване при създаването на нови и поддържането на стари сортове лози.

 

 

 

 

 

 

 

 

Снимка 3 Дългосрочно съхранение на Vitis vinifera L.

Значителна е  и изследователската работа по изучаването и въвеждането на чуждестранни зародишна плазма с различни произходи и разнообразен тип на материала.  Надграждането на колекциите се постига чрез експедиции в отделни райони съобразно задачите на изпълняваните проекти и чрез международен обмен.  Метода in vitro дава възможност за се изпитат методите за продължително съхранение на образци от изпитваните култури без необходимост от преразмножаване, което позволява дълготрайно поддържане на колекциите (снимка 4 и 5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Снимка 4    Glycyrrhiza glabra L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Снимка 5  Asclepias tuberoza L.

Въведени са в култура in vitro специфични за България медицински и цветни растителни видове – редки, застрашени, ендемични и изчезващи видове, както и диви родственици на културните растения. Проучени са видове с ниска кълняемост към реакция на хранителната среда. Създадена е колеция от ценни медицински ( снимка  6 и 7) и цветни видове.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Снимка 6.  Chrysanthemum carinatum L.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Снимка 7.  Petunia hybrida L.

Програмата по селекция на пшеницата е с цел създаване на сортове с висок продуктивен потенциал, притежаващи комплекс от биологични и стопански качества, устойчиви на биотични и абиотични стресови фактори и подходящи за отглеждане при намаление на разходите за производство.

Под ръководството на проф. Петър Бояджиев е създаен сорт „Здравко” (снимка 8). Притежава добра студоустойчивост и сухоустойчивост благодарение на силно развита и дълбока коренова система. Устойчив е към причителите на праховитата главня, жълтата и кафява ръжда, фузариум и брашнеста мана. Прилагайки методите на антерните култури при ориза е създаден сорт „Мариана“.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Снимка 8 . сорт „Здравко”.

Техниката на микроклоналното размножаване дава големи възможности получените здрави растения да бъдат поддържани за неограничен период от време и да служат като източник на произвеждане на здрав посадъчен материал. Комбинирането  на традиционните селекционни методи със съвременните биотехнологични постижения е възможност за разширяване на селекцията при основни земеделски култури.

Програмата по растителни генетични ресурси се явява изпълнител по прилагане на Конвенцията за Биологично Разнообразие (1993),  общоевропейската политика за биоразнообразието 2010-2011 и Глобалната стратегия за опазване на растенията 2011-2020.