Красная книга – не приговор: российские генетики клонировали уникальный вид

Интеграция супрамолекулярной технологии дозированной доставки золедроната и 3D-печати биосовместимого каркаса превратила микроклональное культивирование из лабораторного эксперимента в многообещающую стратегию сохранения эндемичных и фармакологически ценных растений.

Это достижение открывает путь к интеграции биотехнологий в международные стратегии охраны природы. Комбинация таргетированного лекарственного воздействия и аддитивного производства позволяет создавать "живые" протезы экосистем: клонированные особи помогут восстановить не только численность, но и генетическое разнообразие исчезающих видов.

Новый инструмент для борьбы с исчезновением видов

Учёные из Томского государственного университета (ИНБИО ТГУ) и Института ботанических исследований Туран (Иран) сообщили о глобальном прорыве в сохранении редких растений.

На базе Главного ботанического сада РАН имени Н. В. Цицина они впервые в мировой практике применили микроклональное размножение (апикальное меристемное культивирование) для восстановления популяции диоскореи ниппонской, занесённой в Красную книгу РФ.

Почему диоскорея ниппонская так важна

Диоскорея ниппонская — многолетнее вьющиеся растение, эндемик узких долин Дальнего Востока. Благодаря высокому содержанию сапонинов и предшественника гормонов (диосгенина) её экстракты ценятся в фармацевтике: из них синтезируют стероидные препараты и гормональные средства.

Однако из-за неконтролируемой заготовки и утраты местообитаний естественные популяции сократились более чем на 80 %.

Как это работает: от "контейнера" до 3D-каркаса

• Супрамолекулярная капсула.

Золедронат, потенциально токсичная в высокой дозировке субстанция, "упаковали" в циклические молекулы кукурбитурила. Эти "биоконтейнеры" надёжно удерживают препарат до контакта с клетками, обеспечивая медленное и безопасное высвобождение.

• Биостекло-накопитель.

Контейнеры покрыли пористым биостеклом, которое дополнительно стимулирует рост корней, отдаёт кальций и выступает амортизатором между лекарством и организмом растения.

• 3D-напечатанный полимерный скелет.

Конструкция фиксируется на индивидуально спроектированном каркасе, полностью повторяющем форму корневой ложи и дефекта в почве.

Успех в лаборатории и на "полевых испытаниях"

Полученные клоны прошли стандартные in vitro-тесты:

• формирование здоровой корневой системы и побегов;
• генеративное развитие (цветение и образование семян) в контролируемой среде;
• устойчивость к фитопатогенам и UV-стрессу.

Затем растения адаптировали к открытым участкам в Ботаническом саду: за три месяца выживаемость превысила 95 %, корневая масса удвоилась, а первые генеративные структуры зацвели уже к концу вегетационного сезона.

Перспективы для сохранения флоры

По словам руководителя проекта, д. б. н. Дарьи Лыткиной, теперь методику можно масштабировать для защиты десятков редких эндемиков — от растений Арктики до субтропических видов Кавказа. Уже планируется программа выведения более устойчивых к климатическим изменениям линий на основе гибридных клонов.