Науковці Інституту молекулярної біології і генетики (ІМБГ) НАН України в рамках віртуальної екскурсії до лабораторії відділу генетики клітинних популяцій Інституту розповіли про унікальні рослини Антарктики – дешампсію (вона ж – щучник антарктичний) та колабантус (або перлинниця), які вчені виростили із насінин, привезених полярниками зі станції «Академік Вернадський».
Про те, чим цікаві для науки, а в перспективі – для людства ці антарктичні рослини та з якою метою їх вивчають дізнавайтеся далі.
 Кущик дешампсії, розмножений у лабораторних умовах. Фото науковиці ІМБГ, к.б.н. Вікторії Пєшкової |
Насіння дешампсії у лабораторію ІМБГ українські полярники привезли у 2008-2009 рр. Відтоді триває плідна співпраця відділу генетики клітинних популяцій Інституту з Національним антарктичним науковим центром.
У лабораторії наукової установи щучнику створено умови, наближені до природних: постійні 13 градусів за Цельсієм, 46% вологості, 6 тис. люкс освітлення. 16 годин на добу у «мініантарктиді» Інституту – день, 8 годин – ніч. Режим освітлення дещо відрізняється від природного, адже на батьківщині щучника в період короткого літа (грудень-лютий) сонце майже не сідає за горизонт. У природі рослина «оживає» лише на три місяці антарктичного літа, а решту року «спить» під глибокими снігами, тоді як у лабораторії вона «прокидається» через 3-4 місяці.
«Ми вивчаємо особливості функціонування геному рослин в екстремальних умовах: як він працює, які має механізми стійкості до морозів і головне – до ультрафіолету, – розповідає завідувач відділу генетики клітинних популяцій ІМБГ член-кореспондент НАН України Віктор Кунах. – Ультрафіолет ріже ДНК і хромосоми на шматочки, викликаючи пухлини, численні мутації, але на дешампсію він так не діє. Чому? Виявилося, ця рослина накопичує речовини, здатні захищати її клітини від ультрафіолету на трьох рівнях – поверхні клітин, у вакуолі та навколо ядра, в якому знаходиться генетична інформація. Це наче багаторівневий захист секретних об’єктів».
Саме речовини, які дозволяють щучнику протистояти ультрафіолету, зацікавили вчених, адже їх можна використовувати як основу для протипухлинних та протимеланомних препаратів.
Крім того, кліматичні зміни підштовхують науку до потреби створення нових сортів, нових форм рослин, які будуть витривалими. Науковці Інституту вивчають механізми стійкості дешампсії з тим, щоб у майбутньому можна було перенести окремі її гени в інші злакові культури.
Більш як за десятиліття у лабораторії відділу генетики клітинних популяцій ІМБГ вчені виростили «антарктичну грядку». Це було довго і непросто, адже з тисячі насінин проростають одиниці. Дорослі рослини, доставлені з околиць станції «Академік Вернадський», у лабораторних умовах не виживали.
 Урожай» антарктичного злака: колосок щучника заввишки до 5 см (на цій лабораторній «грядці» лише один кущик ще зеленіє, решта – жовті, оскільки рослини «відпрацювали» свій біологічний цикл і «прокинуться» через 4 місяці). Фото науковиці ІМБГ, к.б.н. Вікторії Пєшкової |
Сьогодні майже вся «популяція» дешампсії – це рослини, розмножені шляхом клонування ін-вітро (в «пробірці»). Невеликі частинки кущика переносять на спеціальне живильне середовище, де вона росте і колоситься (дешампсія – злак, далекий родич вівса). Коефіцієнт розмноження – 1:50.
Нещодавно науковцям ІМБГ вдалося створити калюс щучника (калюс – це аналог стовбурових клітин).
Здатність утворювати калюс властива всім дводольним рослинам, але злаки, до яких належить щучник антарктичний, їх утворюють рідше. Утім, біотехнологам ІМБГ вдалося підібрати умови, що змушують його клітини утворювати калюс, який може існувати в такому вигляді тривалий час. Кожна з клітин калюсу надалі може регенерувати нову рослину.
Цікаво, що на островах в районі української антарктичної станції (о. Скуа, Вінтер, Расмуссен, Дарбо та ін.) існують, як довели дослідження, різні види щучника, вони мають інше число хромосом, інакшу генну активність тощо.
 Віктор Кунах показує колби зі щучником, розмноженим методом клонування. Фото науковиці ІМБГ, к.б.н. Вікторії Пєшкової |
Завідувач відділу генетики клітинних популяцій ІМБГ член-кореспондент НАН України Віктор Кунах розповідає: «Від 2008 року до сьогодні ми зберігаємо 22 генотипи дешампсії, які по-різному накопичують вторинні метаболіти – ті, що зумовлюють стійкість до ультрафіолету і мають лікарське значення».
 Лабораторна «грядочка» колабантуса. Фото науковиці ІМБГ, к.б.н. Вікторії Пєшкової |
«Квітка Антарктиди» – колабантус, або перлинниця, – наступний екземпляр віртуальній екскурсії до лабораторії відділу генетики клітинних популяцій ІМБГ.
Це одна з двох судинних рослин (друга –дешампсія, або щучник), які зуміли пристосуватися до аномальних умов північної Антарктиди, задіявши унікальні механізми захисту від ультрафіолету та морозів. Однак, це два різні види рослин: дешампсія – злак, колабантус – дводольна рослина із зовсім інакшим механізмом фотосинтезу.
Колабантус відносять до родини Caryophyllaceae, гвоздикових. Утім, його квітка зовсім не схожа на звичну всім гвоздику, вона дуже маленького розміру, діаметром у 3-4 мм, непримітного біло-бежевого кольору.
Науковці ІМБГ вже відпрацювали умови клонального розмноження колабантуса і продовжують вивчати механізми, які дозволяють цій рослині виживати в екстремальних умовах.
«Польові» дослідження на крижаному континенті тривають. Вчені продовжують свою роботу з вивчення екосистем Антарктиди та її унікальної флори.
Докладніше дізнавайтеся з інформаційних повідомлень, опублікованих на сайті ІМБГ НАН України та офіційній фейсбук-сторінці Інституту. Джерело: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України