Ученые НИТУ «МИСиС» и Тамбовского государственного университета совместно с партнерами из Питомнического комплекса Воронежской области при участии специалистов ВГЛТУ представили новую технологию для повышения приживаемости саженцев-микроклонов, высаживаемых для восстановления лесов после массовых пожаров. Использование нанопрепаратов позволило получить саженцы лиственных и хвойных деревьев с повышенной на 10-28% приживаемостью в открытом грунте. Они уже были использовали при создании экспериментальных лесонасаждений на территории Воронежской области.
По данным Рослесхоза, в 2019 году экономический ущерб от лесных пожаров в России составил 14,4 млрд рублей. За пожароопасный сезон в ряде российских регионов огонь охватил свыше 10 млн га леса.
Для восстановления лесных ресурсов выгоревшие участки засеваются саженцами, выращенными в специальных лабораторных условиях методом микроклонального размножения. В основе метода лежит способность растительной клетки в благоприятных условиях давать начало целому растительному организму. Древесные микроклоны можно размножить в 3-4 раза быстрее, чем обычные саженцы, при этом они генетически однородны.
Однако во время адаптации к почве из-за неприспособленности растений существует высокая вероятность их гибели, что снижает результативность технологии в целом. Для решения этой проблемы коллектив ученых ТГУ им. Державина и НИТУ «МИСиС» разработал и получил экспериментальные образцы уникальных нанопрепаратов для микроклонального размножения древесных растений, на основе коллоидных растворов наночастиц.
«Полученные нанопрепараты являются основой питательной среды и защищают проростки древесных растений, полученные микроклональным способом, от воздействия инфекций. Прежде всего – микроскопических фитопатогенных грибов, от которых на этой стадии гибнут порядка 30% саженцев, - рассказал руководитель проекта, директор НИИ экологии и биотехнологии ТГУ, старший научный сотрудник кафедры ФНСиВТМ НИТУ «МИСиС» Александр Гусев. – Инфекции особенно опасны при переносе проростков из лабораторных пробирок в нестерильную среду теплицы, где они доращиваются до получения саженцев, которые можно высаживать в открытый грунт»
Эксперименты в рамках проекта показали, что нанопрепараты в питательной среде обеспечивают гибель порядка 90-95% патогенных микроорганизмов. Нанопрепарат используется для стерилизации экспланта (исходного кусочка ткани растения, который затем клонируется) перед введением в культуру, а также добавляется в культивационную среду, где растут микропроростки. Кроме того, растения обрабатываются суспензией нанопрепарата через полив грунта после пересадки из пробирок в емкости с грунтом.
«Действующее вещество препаратов - нанокомпозиты состава оксид графена-серебро и оксид-графена-оксид меди. При этом наночастицы серебра или оксида меди находятся на поверхности листов оксида графена, – рассказал представитель разработчиков нанокомпозита, руководитель кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» Денис Кузнецов. - Оксид графена служит в качестве носителя биоактивных наночастиц и стабилизатора коллоидных систем, а серебро и оксид меди работают как нетоксичные для растений фунгициды (вещества, подавляющие рост патогенных микроскопических грибов) широкого спектра действия. Стоит отметить, что наночастицы оксида меди в условиях in vitro способствовали увеличению образования дополнительных побегов у саженцев. Это соответствует данным, полученным сотрудниками нашей кафедры в ходе многолетних исследований – наночастицы металлов и оксидов металлов нередко проявляют стимулирующие эффекты по отношению к целому ряду растительных культур»
В результате реализации проекта были созданы не имеющие аналогов стимуляторы роста и фитоиммунитета древесных культур, предназначенные для использования в качестве компонентов культивационных сред для микроклональных проростков и для обработки растений в условиях теплицы в ходе доращивания в закрытом грунте.
Разработка российских ученых имеет экспортный потенциал, поскольку может быть востребована в странах, где большую часть посадочного материала производят лабораториях микроклонального размножения – США, Канаде, Испании, Италии, Португалии, Польше, Германии, Латвии, Бельгии, Голландии.
В целом, в России потребность в саженцах, полученных микроклональным размножением, составляет 40-50 млн растений в год. На сегодняшний день эта потребность удовлетворяется отечественными биотехнологическими компаниями только на 2,5%.
