В мире исчезающих растений - страница 17
Желая изучить изменчивость растения непосредственно на родине, де Фриз выезжает в Америку. Его лекции здесь сопровождаются овациями, поездка — триумфом. Имя де Фриза на устах всего научного мира.
С этих пор он не просто ученый, известный в узких кругах, а творец теории, успешно доказанной многолетним трудом.
Но де Фризу еще при жизни пришлось испытать горькое разочарование. Выбранный им объект оказался коварным гибридом, дающим естественное, но крайне замедленное расщепление по разнообразным признакам своих далеких предков-родителей.
Энотера, взятая в эксперимент, оказалась полиплоидом — растением с удвоенным набором хромосом, что и вызвало замедленное проявление ее гибридной природы. Идея, высказанная де Фризом, со временем была подтверждена на более удачных объектах, и наука сохранила его имя как основателя теории мутагенеза.
Этот случай примечателен в истории науки тем, что гипотеза послужила прочнейшим фундаментом для целого направления в биологии, давшего со временем людям замечательнейшее средство ускорения культурной эволюции растений в желаемом для селекционеров направлении.
Особенно полиплоидией биологи заинтересовались после исследования уникальной мутации де Фриза — гигантской. Этот выщепенец вполне оправдывал свое название, так как обладал очень крупными и утолщенными цветками и листьями и выделялся среди собратьев, как Гулливер в стране лилипутов.
Вскоре полиплоиды — растения с кратно увеличенным более чем вдвое против гаметического набором хромосом обнаружили чуть ли не во всех ботанических семействах растительного царства. Большинство из них отличалось явным гигантизмом. Ученые заинтересовались: а нельзя ли растения-гиганты получать искусственно? Пример искусственного получения полиплоидов уже был. В 1889 году русский ученый И. И. Герасимов, подвергнув в течение 5–10 минут охлаждению клетку спирогиры при температуре –4 °C, получил клетку с двумя наборами хромосом.
Воздействуя необычными для растений пониженными или повышенными температурами, ученые сумели добиться появления полиплоидных клеток или возникновения полиплоидных растений целиком у таких видов как кипрей, кукуруза, пшеница, рожь, ячмень, лен, томат, шелковица. Успех принес и метод получения полиплоидов путем регенерации из каллуса, возникающего на месте среза или механического повреждения растения (томат, паслен, капуста, табак, картофель). Полиплоиды удалось выделить среди растений, способных давать семена с двумя и большим числом зародышей. Но выход полиплоидов был тем не менее столь мизерен, что практического значения эти методы получить не могли.
1937 год оказался поистине знаменателен для биологов и селекционеров всего мира. В этом году сразу трое ученых — Блексли, Эйвери и независимо от них Небель — предложили колхициновый метод полиплоидизации, открывавший новую страницу в селекции культурных растений и цитогенетике.
Для полиплоидизации они использовали колхицин — алкалоид, давно выделяемый для медицинских целей из семян и клубнелуковиц безвременника осеннего (Colchicum autumnale). Ныне колхицин широко применяется в виде водных растворов, ланолиновой пасты, растворов в агаре, глицерине или касторовом масле в целях индуцирования полиплоидии путем обработки семян, клубней или интенсивно делящихся тканей растений.
В чистом виде колхицин представляет собой белый или желтовато-белый порошок, легко растворимый в воде, спирте и хлороформе, но почти нерастворимый в эфире. Как химическое соединение колхицин довольно устойчив: он не разлагается при хранении и стерилизации в автоклаве. Подавляя действие механизма веретена в процессе митоза, колхицин приводит к увеличению числа хромосом.
Первые же работы по полиплоидизации с помощью колхицина выявили высокую результативность метода. Благодаря экспериментальной полиплоидии были получены наиболее продуктивные в мире сорта кормовых трав, турнепса, сахарной и кормовой свеклы, ржи, редиса, кок-сагыза и шелковицы. Полиплоидия оказалась незаменимым приемом в селекции декоративных, ароматических и лекарственных растений. Увеличенными размерами плодов и нередко повышенной сахаристостью отличаются полиплоиды плодово-ягодных культур. Полиплоидия открыла новую блестящую главу в селекции черной смородины.