Dziesiątki tysięcy identycznych kopii ze zmanipulowanych zarodków. To brzmi jak fabuła thrillera SF (a przynajmniej koszmar akademickiego bioetyka). W rzeczywistości są to rutynowe działania, jakie podejmują biotechnolodzy. Bo chodzenie z babcią na zarośnięty cmentarz, żeby urwać szczepkę, nie jest po prostu tak wydajne.
Reklama
I chociaż naukowcy znają ogólny schemat, który pozwala na klonowanie roślin, to jednak w przypadku każdego gatunku wymaga on modyfikacji. Profesor Justyna Lema-Rumińska z Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy opracowała najbardziej wydajną na świecie metodę klonowania jeżówki purpurowej, kuzynki rodzimego słonecznika i astrów.
Z jednego centymetra kwadratowego blaszki liściowej możemy pozyskać nawet 200 zarodków, a więc w zasadzie przyszłych roślin. Nietrudno policzyć, że wyłożenie np. 100 cm kw. da nam 20 tys. zarodków, czyli jesteśmy w stanie bardzo szybko wyprodukować dużo biomasy, niezależnie od pory roku – mówi badaczka.

Cofnij się

Chociaż proces, o którym mowa, produkuje klony – w tym sensie można mówić o klonowaniu – to fachowo nazywa się embriogenezą somatyczną. Chodzi o to, aby pozyskać zarodki, de facto przyszłe rośliny, z komórek niebędących komórkami płciowymi. Robi się to w ten sposób, że cofa się je w rozwoju do wcześniejszego stadium, w którym znów mogą przekształcić się w wiele różnych typów komórek roślinnych – jak dorosłą osobę do czasów liceum, aby mogła zmienić wybrane przedmioty na maturze i pójść uczyć się innego zawodu.
– To proces nieco podobny do pozyskiwania ludzkich komórek macierzystych, np. ze skóry czy innych tkanek – tłumaczy prof. Lema-Rumińska. Zmiany wymusza się pod wpływem odpowiedniego koktajlu regulatorów wzrostu należących do dwóch klas: auksyn oraz cytokinin. Podaje się go razem z pożywką, na której wykłada się pobrany z rośliny macierzystej malutki kwadracik wybranej tkanki. Co ważne, taki fragment przed umieszczeniem na pożywce musi zostać wysterylizowany – żeby nie wyrosło nam tam coś oprócz rośliny.

Każdemu inną pożywkę

W praktyce wygląda to tak, że po pobraniu kawałka tkanki, np. z liścia, ląduje on na pożywce na dwa tygodnie bez dostępu do światła. Zaś następnych 10–12 tygodni spędza w kontrolowanych warunkach w pokoju wzrostowym. Następnie małe roślinki mogą trafić do doniczek albo do bioreaktora, gdzie będą się dalej rozwijać w cieplarnianych i sterylnych warunkach z dala od gruntu.
Embriogeneza somatyczna ma wiele zalet w stosunku do pozyskiwania nasion z uprawy polowej. Przede wszystkim rośliny są zabezpieczone przed patogenami i czynnikami pogodowymi, nie ma więc właściwie ryzyka, że nie uda się ich namnożyć. Metodę wykorzystuje się w przypadku wielu roślin, głównie ozdobnych, ale również drzew, jak świerk czy daglezja zielona. – Każdy gatunek wymaga jednak specyficznego składu pożywki. Znalezienie go może zająć trochę czasu – tłumaczy badaczka.
W przypadku jeżówki prace trwały kilka lat, co było podyktowane głównie tym, że na przetestowanie niektórych pomysłów trzeba czekać tygodniami – w przypadku składu pożywek, gdzie jedyną metodą sprawdzenia jest obserwacja, czy następuje wzrost roślin.

Od sosny do kauczukowca

Jeżówka ma właściwości pobudzające układ odpornościowy; ostatnio mówi się także o działaniu przeciwnowotworowym. Wśród pożądanych związków, jakie wytwarza roślina, znajdują się m.in. kwas kaftarowy oraz kwas cykoriowy. – I chociaż mamy do czynienia z klonami, to nie wszystkie rośliny mają jednakową zawartość tych metabolitów. Do selekcji i dalszego namnażania kieruje się te, które mają ich dużo – wyjaśnia prof. Lema-Rumińska.
Embriogeneza somatyczna jest tutaj kluczowa. Nie jest to nowa metoda; pierwsze próby z jej użyciem datują się na przełom lat 50. i 60. ub.w. Dzięki postępowi w biotechnologii prawdziwy wysyp aplikacji do poszczególnych gatunków nastąpił w ciągu ostatnich 30–40 lat. Metody tej nie opłaca się stosować do tanich roślin, jak warzywa. W przypadku roślin ozdobnych, a szczególnie drzew, dodatkowe wydatki z nią związane znajdują już jednak uzasadnienie.
Szczególnie dużo badań prowadzi się nad embriogenezą somatyczną drzew – nie tylko starając się namnożyć za jej pomocą coraz to nowe gatunki, ale też udoskonalając metody w odniesieniu do tych, względem których już się to udało (np. z komórek innej części rośliny). W ten sposób świerka norweskiego udało się namnożyć już w połowie lat 80.; jego kuzyna, świerka białego – dekadę później; kauczukowca brazylijskiego pod koniec lat 90., a w pierwszej dekadzie XXI w. – wiele gatunków sosen.
Eureka! DGP
Trwa ósma edycja konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Do 18 czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej. Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi na specjalnej gali 23 czerwca, zaś podsumowanie tegorocznego cyklu ukaże się 25 czerwca w Magazynie DGP. Główną nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej), ufundowana przez organizatora.