Национальный генный банк — хранитель биоразнообразия будущего
Будущее человечества зависит от разнообразия видов, живущих на нашей планете: они обеспечивают нынешние и будущие поколения источниками пищи и здоровой окружающей средой. В Швейцарии многие сорта растений хранятся в национальном генном банке, который ведет Agroscope — ведущий центр сельскохозяйственных исследований Швейцарии.
Экосистемы в Швейцарии и во всем мире постоянно ухудшаются из-за интенсивного сельского хозяйства, изменения климата, загрязнения и других факторов, что ставит под угрозу биоразнообразие. Сохранение наших генетических ресурсов необходимо, если мы хотим противостоять этой тенденции. Для сохранения растительного агробиоразнообразия используются различные методы: многие виды диких растений и культур хранятся в полевых коллекциях, другие растения — в лабораториях или в виде семян.
На базе центра Agroscope в Шанжане (кантон Во) расположены две библиотеки генетических ресурсов: семена зерновых, овощных и ароматических растений хранятся в банке семян, а образцы плодовых деревьев, картофеля и винограда — в генетически чистом хранилище.
Одна библиотека, тысячи ресурсов
Сотрудник Agroscope Сирил Шневлин открывает дверь банка семян. Перед ним — десятки ящиков на полках холодного помещения, где поддерживается температура 4°C. Он выбирает один ящик и достает небольшой бумажный пакет с этикеткой «Avondefiance». Внутри находится образец семян салата — один из 13 000 образцов, собранных в определенном месте и в определенное время, среди зерновых, овощных и других культурных растений, хранящихся в этом учреждении. «Перед нами библиотека жизнеспособных семян, которые только и ждут, чтобы их сняли с полок и посадили», — объясняет Сирил. Этим живым архивам более ста лет, и в них до сих пор есть сорта, собранные в начале XX века. Банк семян используют для самых разных целей. Исследователи иногда создают гибриды на основе старых сортов растений, хранящихся здесь, надеясь получить более устойчивые к погодным условиям или болезням культуры. Образцы банка семян также используются для выставок в швейцарских ботанических садах или фермерами, которые ищут старые местные сорта культур.
Экскурсия по банку семян продолжается в подвале здания. Чтобы сохранять семена в течение длительного времени, Сирил и его коллеги помещают их в огромную морозильную камеру при температуре -20°C. Перед этим образцы несколько дней сушат, а затем упаковывают в алюминиевые пакеты под вакуум. Такой метод позволяет хранить некоторые злаки до 50 лет без потери способности к прорастанию. Каждый год выбранные сорта высеивают и собирают полученные семена; эти новые семена пополняют коллекцию зерновых и овощных культур на десятилетия вперед. В банке семян немало редкостей, например сорт пшеницы, который в конце XIX века стал известен как «чудо-пшеница»: из-за множества колосков люди считали, что он даст более высокий урожай. Среди других сокровищ — эгилопс, один из древнейших злаков, выращиваемых человеком, и рибельская кукуруза, сорт, который на протяжении многих поколений выращивают в долине Рейна.
Мир в пробирках
Фонд in vitro образует резкий контраст с холодными помещениями. Если в банке семян полки заполнены ящиками с семенами, то здесь на полках стоят сотни пробирок, залитых ясным светом, который открывает их драгоценное содержимое: крошечные растения, укорененные в геле-субстрате. Среди выращиваемых в лаборатории культур по принципу бонсай — лимон, мандарин, клубника, малина, мелисса и орегано. 400 хранящихся здесь образцов растений являются ценным резервом для сельского хозяйства: их можно использовать для восстановления растительных ресурсов, если они будут уничтожены экстремальной погодой или болезнями.
«В условиях in vitro растения размножаются быстрее, поскольку они меньше зависят от времен года», — говорит исследователь Эрик Дроз. В качестве примера он приводит картофель, который в лаборатории может размножаться до 100 раз быстрее, чем в почве. Когда растение в пробирке достигает определенного размера, его разрезают на небольшие сегменты, каждый из которых содержит почку. Затем эти сегменты снова помещают в пробирки. Эта кропотливая работа проводится в полностью стерильной среде. Культура in vitro не только существенно облегчает работу исследовательских групп, позволяя быстро получать растительный материал, но и открывает путь к выращиванию экзотических видов, которые затем могут поступать на рынок Швейцарии.
За пределами национальных границ
Хотя тесное сотрудничество между генным банком Agroscope и местными организациями имеет важное значение для сохранения растительного агробиоразнообразия, международные партнерства также играют ключевую роль. Швейцария и еще 150 стран приняли Глобальный план действий по сохранению и устойчивому использованию растительных генетических ресурсов для продовольствия и сельского хозяйства, подтвердив свою готовность совместно сохранять культурные растения мира. Это обязательство привело к созданию Свалбардского всемирного семенохранилища в норвежской вечной мерзлоте. Это сооружение, которое называют Ноевым ковчегом для растений, представляет собой особо защищенный бункер с образцами из генных банков всего мира, которые регулярно отправляют туда дубликаты семян на хранение. Генный банк Agroscope уже разместил на Шпицбергене 10 422 образца семян, чтобы защитить растительное генетическое наследие Швейцарии.
Однако, как отмечает Эрик Дроз, «нет смысла сохранять генетические ресурсы, если мы не можем их идентифицировать». Поэтому идентификация хранящихся образцов является одним из ключевых направлений международного сотрудничества по сохранению растительного агробиоразнообразия. Для Эрика и его европейских партнеров это настоящая детективная работа. «Тип анализа, который мы используем, применяется также в криминологии и при тестах на родство. Он предполагает сравнение различных данных с данными других лабораторий», — объясняет он. Ученые, стремящиеся составить генетические профили растительных образцов, изучают фрагменты дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), известные как молекулярные маркеры, которые показывают степень сходства между двумя растениями. Это позволяет выявлять образцы, зарегистрированные под неправильным названием, а также обнаруживать сходство между сортами с разными названиями. Например, оказалось, что сорт картофеля, известный в Швейцарии как «Blaue Österreich», во Франции называется «Bleue d’Auvergne», в Швеции — «Karjalan Musta», а в Германии — «Skerry Blue».