Виды посадочного материала

Для закладки коммерческих насаждений голубики используют одно-, двух- или трехлетние саженцы с закрытой корневой системой.

Фото с питомника Driesvenplant (Нидерланды): Стандартные 2-летние саженцы голубики для закладки коммерческой плантации

Стандартный двухлетний саженец обычно дает первый урожай на следующий год после посадки. В год посадки на растении удаляют цветки, что стимулирует активный вегетативный рост. Часто, частичное или полное удаление цветков практикуют и на второй год после посадки таким образом откладывая плодоношения еще на сезон. Такой подход дает возможность сформировать более продуктивное растение с большой вегетативной массой и достаточным количеством плодовых почек.
Порой, производители используют однолетние саженцы, которые, перед высадкой на плантацию, дорощуються один сезон в хозяйстве. Таким образом можно несколько снизить затраты на посадочный материал (учитывая дополнительные затраты на доращивание в питомнике и определенный процент гибели саженцев) и существенно сократить стоимость транспортировки (так, в один рефрижератор емкостью 86 м 3 помещается всего 10 - 12 000 двухлетних саженцев, или около 30 000 однолетних).

Фото с питомника FallCreek (США) Однолетние саженцы голубники для дальнейшего доращивания посадочного материала

Посадочный материал голубики могут быть выращеные с использованием технологии in-vitro, или традиционными методами (черенкованием зелеными или одревесневшими черенками).
Некоторые производители предпочитают саженцы, выращенные традиционными методами (из-за проблем, которые возникали в прошлом с использованием in-vitro материала - при использовании неправильных концентраций регуляторов роста in-vitro саженец может иметь высокую силу вегетативного роста, однако ограниченную производительность).
В последнее время современные лаборатории in-vitro значительно усовершенствовали технологии выращивания посадочного материала и могут предложить качественные производительные саженцы в практически неограниченных количествах.

Фото с питомника FallCreek (США). Кассетный саженец голубики, выращенный in-vitro

Одно из преимуществ саженцев in-vitro - большое количество побегов замещения в первые 5-8 лет жизни растения. Это позволяет сформировать высокопроизводительный куст.

Фото с плантации в Орегоне, США: формирование большого количества побегов замещения в весенний период

Технология выращивания саженцев

Основные методы выращивания посадочного материала голубики в коммерческом производстве - укоренения одревесневших или зеленых черенков и размножение с использованием технологий in-vitro.
Чернику можно выращивать из семян, прививкой, и другими методами, однако такие подходы практикуются в основном селекционными и исследовательскими учреждениями и имеют ограниченное использование в коммерческом производстве.
Черенки для размножения заготавливают с маточных растений, которые выращивают на высоком агрофоне с регулярными обработками средствами защиты. При заготовке черенков с плодоносной плантации сначала необходимо отобрать растения, отвечающие всем признакам того или иного сорта, которые не имеют проявления заболеваний, повреждений вредителями или дефицита элементов питания. Если планируется заготовить одревесневшие черенки - выбор растений, из которых они будут нарезатся желательно сделать в течение сезона вегетации.
Большинство сортов, выведенных в последнее время, защищены авторским правом. Посадочный материал таких сортов, как для продажи, так и для использования в пределах хозяйства, можно выращивать только при наличии лицензии и при условии уплаты роялти за каждый выращенный саженец.
Например, к таким сортам относятся новейшие сорта высокорослой голубики выведены в Мичиганском Государственном Университете - Дрейпер (Draper ®), Либерти (Liberty ®) и Аврора (Aurora ®).

Размножение одревесневшими черенками. Наиболее распространенный метод размножения голубики - это укоренение здеревянилих черенков. Этот метод не требует значительных инвестиций в оборудование и для большинства сортов, дает удовлетворительный результат.
Черенки заготавливают с однолетних приростов длиной 30-50 см осенью после опадения листьев или в зимне-весенний период, после того, как растение находилось в периоде покоя как минимум 6-8 недель (при температуре ниже 7 о С).
Черенки нарезают с растений, которые не имеют видимых симптомов болезней или дефицита элементов питания, они должны быть хорошо вызревшимы (желательно выбраковывать побеги последней волны роста, которые полностью не созрели). Также отбраковывают часть побега, которая содержыт генеративные почки - формирование таких почек перераспределяет концентрацию регуляторов роста и такие черенки практически не укореняются (удаление генеративных почек вручную не улучшит укоренения черенка).
Желательно, чтобы черенки были толщиной не более 4-6 мм и длиной 8-10 см (3-4 почки). Верхний срез делают прямым над верхней почкой, нижний - скошенным под нижней. Срезы желательно делать острым ножом (чтобы поверхность среза оставалась ровной).
Черенки связывают в пучки, следя, чтобы они были ориентированы в одинаковом направлении. Если возникает необходимость временного хранения черенков (до 1 недели) - пучки укладывают в ящики с влажным торфом или опилками и держат при температуре +2...+4 о С. При необходимости более длительного хранения (до 3-х недель) пучки желательно обработать фунгицидом и упаковаты в полиэтиленовую пленку.
Для укоренения используют субстрат, состоящий из верхового нерозкисленого торфа, песка и перлита (для большинства сортов удовлетворительные результаты можно получить при использовании торфа и перлита в пропорции 50:50, однако некоторые - например Блукроп, лучше укореняется в чистом торфе).
Для высадки черенков используют пленочные или стеклянные парники с 50% притенением и хорошим дренажем. Слой субстрата должен быть не менее 10 см (нижняя часть черенка не должна прикасаться к основанию парника). Можно использовать парник с электроподогревом основы - для укоренения чернков температуру основания поддерживают на уровне 21 о С.
Как минимум за неделю до высадки субстрат хорошо увлажняют.
Черенки высаживают когда минует угроза сильных заморозков, их размещают вертикально, по схеме 5х5 см, только с одной верхней почкой с наружи. Сразу после высадки субстрат поливают, чтобы он осел и более плотно прилегал к черенкам. Через несколько недель после высадки почка просыпается и начинает развиваться побег, однако корневая система формируется лишь через 12-14 недель.
При наступлении теплой погоды рамы парника немного приоткрывают в дневные часы - при этом необходимо следить за влажностью субстрата. При необходимости поливы проводят утром, до наступления жаркой погоды.
Повышенная концентрация солей существенно ухудшает укоренение, поэтому подкармливать саженцы начинают только при сформированной корневой системе. Для стимулирования роста можно использовать сульфат аммония в концентрации 10 г на литр воды (на квадратный метр парника), сразу после подкормки растения остатки удобрения с листвы обязательно смывают чистой водой.
После формирования корневой системы растения закаляют в течение нескольких недель, частично открывая парник в дневные часы. После закалки пленку снимают, однако оставляют притеняющий материал.
Для зимовки молодые растения можно оставить в парнике или выкопать, упаковать в пленку (или ящики с влажными опилками) и хранить в холодильнике при температуре 0...+4 о С.

Размножение зелеными черенками. Черенки для зеленого черенкования заготавливают в начале лета сразу после затухания первой волны роста. Можно использовать черенки со второй или третьей волны роста, однако по данным исследований процент их укоренения несколько ниже. Черенки нарезают длиной около 10 см и удаляют нижние листья, оставляя только два верхних. Как и при подготовке одревесневших черенков, важно, чтобы срез был как можно ровнее, поэтому лучше использовать острый нож или садовые ножницы (но не секатор). Сразу после нарезки черенки увлажняют и заворачивают во влажную мешковину. Желательно использовать как маточный материал черенки с молодых растений, которые лучше укореняются.
Для улучшения укоренения можно использовать регуляторы роста путем погружения нижней части черенка в тальк с индолил-масляной кислотой (коммерческие препараты RhizoponAA или Hormodine) или спиртовый раствор смеси индолил-масляной и индолил-уксусной кислоты (Dipand Grow).
Субстрат для укоренения должен быть достаточно пористый, содержать достаточное количество воды, однако обеспечивать хороший дренаж при переувлажнении. В качестве субстрата используют чистый верховой торф, измельченную кору сосновых пород, или смесь этих материалов с перлитом или песком.
При размножении зелеными черенками очень важно поддерживать листву не укорененных черенков увлажненной в течение дня. С этой целью используют систему туманообразования с дневным/ночным таймером, включается на 5-10 секунд каждые 10 минут. Периодичнись и продолжительность поливов зависит от скорости высыхания листа (в жаркие солнечные дни - чаще, в облачные прохладные - реже). Поэтому настройки контроллера необходимо менять в зависимости от условий, или использовать датчик увлажненности листа, который при пересыхании автоматически подает сигнал на включение системы.
Примерно через 2-3 недели после высадки образуется каллус и черенок начинает укореняться. С этого момента желательно уменьшить частоту и продолжительность поливов и постепенно снимать притенение. После образования корневой системы растения можно подкармливать слабым раствором минеральных удобрений (как одревесневшие укорененные черенки).
Осенью или следующей весной растения пересаживают в большие емкости (1,5-3,0 л) для дальнейшего доращивания перед высадкой в ​​поле.

Размножение голубики in-vitro. С использованием данных исследований: Anderson 1975, Anderson 1978, Billings et al. 1988, Kyte and Briggs 1979, McCullouch and Briggs 1982, Nickerson 1978, Preece and Sutter 1991, Zimmerman and Broome 1980.
На протяжении последних десятилетий технология выращивания посадочного материала голубики путем in-vitro существенно улучшилась и на современном этапе позволяет в короткие сроки вырастить практически неограниченное количество качественного однотипного посадочного материала, свободного от вирусов, возбудителей болезней и вредителей.
В качестве эксплантов отбирают черенок с одним междоузлием из молодого побега в активной фазе роста. С черенка удаляют листья следя, чтобы не повредить почку, и промывают водой с добавлением моющего средства.
Затем эксплант промывают в 0,1% растворе детергента в стерильной дистиллированной воде (Полисорбат 20 коммерческое название Tween 20) в течение 5 мин и погружают в 70% этиловый спирт на 30 секунд. После обработки эксплант трижды промывают в стерильной дистиллированной воде и погружают в стерильный раствор антиоксиданта (смесь лимонной и аскорбиновой кислоты 1/1), после чего снова промывают в стерильной воде в течение 2 мин.
Эксплант обрезают, чтобы верхний и нижний срез находился по крайней мере в 5 мм от почки и помещают в стерильный агар.
После 4 недель выращивания удлиненные побеги (около 4 см) материал пересаживают на свежий агар, выдерживают еще 4 недели и продолжают размножения используя культуру листьев: листочки удаляют из растения, нацарапывают скальпелем и размещают на свежий агар - новые побеги образуются по периметру листа в местах царапин.
Материал пересаживают каждые 2-4 недели - при последней пересадке перед выводом культуры с in-vitro в агар перестают добавлять цитокинины для стимулирования удлинения побегов.
Для пересадки используют побеги длиной 2-3 см, их укореняют в смеси торфа, перлита и вермикулита (1/1/1).
Среда: используют стандартную среду Мурасиге-Скугу (MS) половинной концентрации с добавлением витаминов , цитокинин 6 (α, α-диметилалиламин)-пурин (2iP), сахарозу и Агар.
Освещение: 2150 - 4300 лм/м 2 , тепло- и холодно-белые флуоресцентные лампы, 16 часов освещения / 8 часов темноты.
Температурный режим: 24 ... 26 о С.
Среда для растений рода Vaccinium, мг/л

В целях более активного внедрения инновацинных технологий в мясном и молочном животноводстве мы хотели бы ознакомить Вас с набирающей популярность технологией трансплантации эмбрионов Ин Витро.

Эта технология давно зарекомендовала себя во многих развитых странах как высоко экономичный способ улучшение генетического потенциала стада. Если посмотреть статистическую перспективу данного метода, то можно отметить, что по данным отчета Международной Эмбриологической Ассоциации в мире было получено в 2012 году чуть более 1 миллиона эмбрионов. Из них классическим методом ин виво было получено 699 86 эмбрионов, а ин витро 443 533. Почему же мы называем этот метод популярным, спросите вы, если в мире все-таки предпочитают старый метод. Ответ можно легко найти если посмотреть на этот вопрос ретроспективно. В 1997 году количество эмбрионов полученных методом IVD (in vivo) составляло 456 258, тогда как в 2012 году 699 586, т.е. увеличение за 15 лет составило примерно 53% или 1,5 раза. Но вот если посмотреть на данные по IVF (in vitro) то мы увидим, что в том же 1997 году по этой технологии было получено всего 41 632 эмбриона, а в 2012 году уже 443 533, таким образом здесь прирост составляет уже более 1000%, т.е. в более чем в 10 раз.

На сегодняшний день в нашей лаборатории «In Vitro Russia» есть возможность проводить весь спектр мероприятий по производству эмбрионов по технологии ин витро.

Основной принцип этой технологии заключается в том, что мы получаем еще не оплодотворенные яйцеклетки из коров доноров и оплодотворяем их в условиях лаборатории, где полученные зиготы, а в дальнейшем и эмбрионы будут расти в инкубаторах до 7 дневного возраста после чего они могут быть пересажены в коров-реципиентов или заморожены для хранения.

In vivo

При методе in vivo эмбрион формируется и развивается в организме матери. Перед получением эмбриона корову-донора гормонально стимулируют для вызывания суперовуляции. Как правило, за обычный половой цикл у коровы созревает одна яйцеклетка, соответственно, за год, если корова продуктивно оплодотворяется, она приносит одного теленка. Но в яичниках предварительно гормонально простимулированного животного-донора образуется множество фолликулов, после созревания и овуляции которых в полость яйцеводов выходит несколько яйцеклеток, которые после искусственного осеменения донора оплодотворяются и на четвертый день выходят в полость рогов матки. Оттуда путем аспирации они извлекаются на 7–8 день. Эти эмбрионы пересаживаются реципиентам (в основном телкам) или замораживаются.В среднем получают 5–8 пригодных эмбрионов за одно вымывание. Из общего числа полученных эмбрионов выход пригодных для трансплантации составляет 60–80% . Таким образом, от одной коровы в год возможно методом in vivo получить 25–40 эмбрионов в год и в среднем, в зависимости от приживляемости, иметь от 10 до 25 телят

Процедура гормональной стимуляции и извлечения эмбрионов — довольно сильный стресс-фактор для коровы, поэтому повторение данной процедуры необходимо проводить не ранее, чем через два месяца после предыдущей, т.е. около четырех раз в год. У постоянных доноров можно получать эмбрионы каждые два месяца на протяжении ряда лет.

Сравнение методов in vitro и in vivo

• Выход пригодных эмбрионов in vitro составляет 15–30%, или 1,5–3 эмбриона на донора, in vivo — 60–80%, 6–8 пригодных эмбрионов от донора в среднем.
• In vitro можно применять каждую неделю, а in vivo один раз в 2 месяца.
• Несмотря на низкий КПД стоимость эмбриона, полученного in vitro, на 30% дешевле, чем полученного in vivo, из-за массовости. Яйцеклетку можно взять даже у погибшей коровы.
• Приживляемость эмбрионов при использовании in vitro на 10–15% ниже и составляет 35–50% против 55–65% и выше in vivo.
• Технология in vitro позволяет получать эмбрионы заданного пола с помощью использования сексированного семени.

М.: Индрик, 2014.

Сборник подготовлен к юбилею доктора исторических наук Ирины Геннадиевны Коноваловой, зам. директора, главного научного сотрудника, зав. Отделом специальных исторических дисциплин и зав. Центром исторической географии Института всеобщей истории РАН, крупнейшего в нашей стране востоковеда, автора большого числа исследований и публикаций источников, выдающегося специалиста в области исторической географии, ответственного редактора недавно организованного ею альманаха "Историческая география". В сборник вошли статьи ее коллег и друзей, написанные по следующим направлениям: историческая география, гуманитарная и культурная география, история географии и картографии.

Для историков, географов, филологов.

Под науч. редакцией: В. Белик, Г. Джамирзоев Т. 1. Махачкала: АЛЕФ, 2011.

В сборник Трудов МОО включены избранные материалы XIII Международной орнитологической конференции Северной Евразии, состоявшейся в г. Оренбурге 30 апреля - 6 мая 2010 г. Тематика статей касается истории Мензбировского орнитологического общества и палеоорнитологии, общих проблем орнитологии, фауны и систематики птиц, их экологии и эволюции, а также вопросов охраны редких видов. Среди информационных материалов публикуется Резолюция XIII Орнитологической конференции Северной Евразии

М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2016.

В материалах конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов представлены тезисы докладов по следующим направлениям: математика и компьютерное моделирование; информационно-коммуникационные технологии; автоматизация проектирования, банки данных и знаний, интеллектуальные системы; компьютерные образовательные продукты; информационная безопасность; электроника и приборостроение; производственные технологии, нанотехнологии и новые материалы; информационные технологии в экономике, бизнесе и инновационной деятельности; инновационные технологии в дизайне. Материалы конференции могут быть полезны для преподавателей, студентов, научных сотрудников и специалистов, специализирующихся в области прикладной математики, информационно-коммуникационных технологий и электроники.

Korsakov I. N. , Kuptsov S. M. , Raznometov D. A. et al. Egyptian Computer Science Journal. 2013. Vol. 37. No. 7. P. 51-61.

This prototype development explains the challenges encountered during the ISO/IEEE 11073 standard implementation process. The complexity of the standard and the consequent heavy requirements, which have not encouraged software engineers to adopt the standard. The developing complexity evaluation drives us to propose two possible implementation strategies that cover almost all possible use cases and eases handling the standard by non-expert users. The first one is focused on medical devices (MD) and proposes a low-memory and low-processor usage technique. It is based on message patterns that allow simple functions to generate ISO/IEEE 11073 messages and to process them easily. MD act as X73 agent. Second one is focused on more powerful device X73 manager, which do not have the MDs" memory and processor usage constraints. The protocol between Agent and Manager is point-to-point and we can distribute the functionality between devices.

Developed both implementation X73 Agent and Manager will cut developing time for applications based on ISO/EEE 11073.

Ястребов Г. А. , Красилова А. Н. , Черепанова Е. С. Научные доклады Лаборатории сравнительного анализа развития постсоциалистических обществ. WP17. Высшая школа экономики, 2011. № WP17/2011/02 (ч. 2).

Hyafil A., Fontolan L., Kabdebon C. et al. eLife. 2015. No. 4. P. 1-45.

Many environmental stimuli present a quasi-rhythmic structure at different timescales that the brain needs to decompose and integrate. Cortical oscillations have been proposed as instruments of sensory de-multiplexing, i.e., the parallel processing of different frequency streams in sensory signals. Yet their causal role in such a process has never been demonstrated. Here, we used a neural microcircuit model to address whether coupled theta-gamma oscillations, as observed in human auditory cortex, could underpin the multiscale sensory analysis of speech. We show that, in continuous speech, theta oscillations can flexibly track the syllabic rhythm and temporally organize the phoneme-level response of gamma neurons into a code that enables syllable identification. The tracking of slow speech fluctuations by theta oscillations, and its coupling to gamma-spiking activity both appeared as critical features for accurate speech encoding. These results demonstrate that cortical oscillations can be a key instrument of speech de-multiplexing, parsing, and encoding.

В условиях происходящей биотехнологической революции, появления инновационных методов лечения, роста общей продолжительности жизни, изменения требований общества к результативности мер по охране здоровья неизбежно происходит увеличение потребности в расходах системы общественного здравоохранения. В этой связи крайне важно иметь инструмент оценки социально-экономической эффективности того или иного решения с учетом отдаленных последствий. Целью пилотного исследования было создание методологически обоснованной экономической базы для принятия решения о целесообразности выделения дополнительных ресурсов российской системы здравоохранения на эффективные с макроэкономической точки зрения технологий. В качестве демонстрационного примера использовалась оценка целесообразности внедрения технологий ранней диагностики и лечения двух заболеваний костно-мышечной системы. Результаты исследования продемонстрировали, что внедрение в практическое здравоохранение России модели раннего лечения артрита является экономически эффективной и целесообразной мерой. Вложения, многократно превосходящие фактически сложившиеся расходы на его лечение, могут быть оправданы с макроэкономической точки зрения, принося дополнительные выгоды государству за счет снижения производственных потерь, обусловленных снижением уровня инвалидизации и восстановлением трудового потенциала.

Ястребов Г. А. , Красилова А. Н. , Черепанова Е. С. Научные доклады Лаборатории сравнительного анализа развития постсоциалистических обществ. WP17. Высшая школа экономики, 2011. № WP17/2011/02 (ч. 1).

Предложенный вниманию читателя материал открывает серию публикаций, целью которой является знакомство с результатами проекта «Сравнительный анализ развития человеческого потенциала в постсоциалистических странах Европы», осуществляемого Лабораторией сравнительного анализа развития постсоциалистических обществ НИУ ВШЭ. В работе, в частности, сформулированы основные теоретико-методологические посылки анализа постсоциалистических трансформаций с точки зрения обеспечения жизнеспособности обществ, под которой на операциональном уровне рассматривается степень реализации потребностей населения в безопасности, образовании, здоровье, самореализации, демографическом и социальном воспроизводстве. При этом, учитывая ограниченность существующих оценок на базе таких общепринятых интегральных показателей, как Индекс человеческого развития ООН, авторы разрабатывают собственное определение жизнеспособности на основе классического определения «здоровья», предложенного Всемирной организацией здравоохранения в 1948 г. Значительную часть работы занимает обсуждение собранной из различных источников (ВОЗ, Всемирный банк, ПРООН и т.п.) эмпирической информации о качестве человеческого развития в ряде стран Европы и СНГ.

В спектре внутренней медицины гастроэнтерология является одной из наименее освещенных научными доказательствами областей. Это не означет, однако, что еe практика не может быть усовершенствована последовательным использованием подходов доказательной медицины

Атлас содержит 8 карт, графики и таблицы, иллюстрирующие основные закономерности и ограничения в области утилизации твердых бытовых отходов в Центральном Федеральном округе. Социальная значимость Атласа состоит в выявлении и типологизации основных "ядер" антропогенного загрязнения, представленных полигонами и свалками ТБО.

Создание атласа осуществлялось при финансовой поддержке Русского Географического общества (грант РГО №59-2013/Н7 "Экологические риски в пригородных и межселенных территориях")

В препринте анализируются некоторые элементы и показатели электронного правительства в различных странах за 2009—2010 годы, и их взаимосвязь с коррупцией в государственном секторе. Широко признан тот факт, что коррупция является нежелательным явлением. При этом продолжаются дискуссии о том, какие из факторов, ее определяющих, наиболее значимы. Авторы исследуют возможную причинно-следственную зависимость установленной взаимосвязи между электронным правительством и коррупцией в государственном секторе. При помощи эконометрического анализа крупных страновых выборок, авторы проверили тесноту связи между индикаторами электронного правительства и показателями Индекса развития ИКТ, такими как качество онлайн-услуг и использование ИКТ, с одной стороны, и уровень восприятия коррупции, с другой стороны. Были проанализированы основные научные публикации, международные рейтинги и базы данных международных организаций. По результатам проведенного исследования предлагаются рекомендации по преодолению слабых сторон международных сопоставительных исследований электронного правительства, а также возможные направления дальнейших исследований в выделенной области.

В статье рассматриваются основы построения моделей измерительных приемников, предназначенных для виртуальных исследований в области ЭМС, в формах, отличных от схемной. Анализируются модели на основе цифровой обработки сигналов, формальные математические модели, а также базирующиеся на графическом программировании. Формулируется общий вывод о перспективах использования таких моделей при построении системы автоматизированного проектирования, реализующей процедуру виртуальной сертификации радиоэлектронных средств по эмиссии излучаемых радиопомех.

В работе была предложена схемная модель отдельных узлов фликерметра. Эту модель можно использовать для оценки уровня фликера в электросетях при виртуальных исследованиях кондуктивных помех, которые являются составляющей общей теории виртуальной сертификации. В будущем на основе этой модели могут быть разработаны инженерные методики, нацеленные на решение практических задач в области ЭМС с широким привлечением средств автоматизации и моделирования.

Разделение вклада в публикацию, написанную в соавторстве, является фундаментальной проблемой библиометрии. Её решение создает основу для последующих исследований. Существуют два решения не требующие никакой дополнительной информации: индекс равного разделение соавторства и индекса Шепли. До настоящего времени индекс Шепли не использовался из-за сложности вычисления. В данной работе показана эквивалентность двух индексов для специально построенных кооперативных игр.

Кн. 2: Разработка моделей надёжности для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры. М.: МИЭМ, 2010.

Излагаются результаты разработки моделей надёжности для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры, полученные в ходе выполнения II этапа научно-исследовательской работы « Разработка методов и средств для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры » выполняемой в рамках тематического плана МИЭМ по теме № 100077 : « Разработка моделей надёжности для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры » .

Приводятся результаты разработки унифицированных топологических моделей надёжности резервированных групп. Описываются формальные модели типовых групп для нагруженного резервирования, для ненагруженного резервирования, для комбинированного контроля работоспособности, для групп с переключателями и групп с восстановлением. Проанализированы способы реализации γ-процентного контроля работоспособности РЭА и СЧ и даны рекомендации по модификации алгоритмов формирования временных диаграмм состояний типовых резервированных групп для различных способов контроля. Предложены методы формирования временных диаграмм состояний для восстанавливаемых резервированных групп для «последовательного» и «параллельного» соединения компонентов. Приводятся результаты экспериментальной проверки разработанных моделей и методов для проектных исследований надёжности РЭА.

Gokhberg L. , Fursov K. , Perani G. Working Party of National Experts on Science and Technology Indicators. DSTI/EAS/STP/NESTI. Organisation for Economic Co-operation and Development, 2012. No. DSTI/EAS/STP/NESTI(2012)9/ANN1.

Документ содержит проект методологических рекомендаций по статистическому измерению технологий. Он включает предложения по формированию операциональных определений технологий, подходы к идентификации классификации новых и возникающих технологий, а также предложения по разработке системы показателей, характеризующих жизненный цикл технологий, и стратегиям сбора данных. Разработанные рекомендации предлагается использовать в качестве методологической основы гармонизированной системы сбора и интерпретации статистических данных о технологиях. В приложении приводятся сведения о доступных определениях технологий и краткие результаты исследования опыта национальных статистических служб в области статистического наблюдения науки и технологий.

Если не знаешь, что выращивать – выращивай орехи. Украинские аграрии, светлые умы, имеющие деньги, и многие другие тяготеют к такой мысли и не потому, что плод грецкого ореха внешне напоминает человеческий мозг. Хотя в Украине никто не знает, сколько площадей занято ореховыми садами, и сложно прогнозировать изменения на внутреннем рынке сбыта, спрос на этот белковый продукт стабильно высок, потребители съедают все произведенные в мире орехи, культура потребления орехов особенно развита в мусульманских странах.

Орехи всегда интересны для производителя – заманчивая стоимость продукта, высокий доход, растут и плодоносят около 100 лет. Одна проблема – найти хорошие саженцы. В Украине таких практически нет. А качественные иностранные саженцы при пересечении границы в воздушной среде, без кома земли, поскольку землю перевозить запрещено, теряют влагу и портятся. Корневая система у ореха уязвима, легко повреждаются ворсинки корешков, а поврежденные корни становятся рассадником патогенной микрофлоры. Отсюда и болезни, и сложности с приживаемостью.

Ореховоды по-разному решают проблему с посадочным материалом, пока украинские ореховые сады не отличаются особой привлекательностью. Вот, говорят в Молдове смогли, их ореховые сады – загляденье. Но охотников делиться секретами мастерства нет. Зачем создавать конкурентов столь прибыльного бизнеса? Несмотря на это, эксперты плодоовощного рынка прогнозируют новый виток развития орехового дела и в Украине, потому что многие хотят и не стоят на месте.

Жизнь из пробирки

Сотни маленьких баночек с ростками новой жизни в «софитах» светодиодных ламп. Это будущие саженцы ежевики, малины, земляники садовой, которые выращивают in vitro (в стекле). Они только пробились из специальной среды, сваренной агрономами, по виду похожей на мармелад. Несмотря на миниатюрные размеры, саженцы полны сил, с отличным иммунитетом, без вирусов и бактерий. О таком посадочном материале украинские сельхозпроизводители могут не только помечтать, но и приобрести его. В Украине работает уже несколько лабораторий микроклонального размножения растений in vitro. Одна из них в фермерском хозяйстве «Агролайф» в Николаеве.

«Агролайф» более десяти лет культивирует овощи и фрукты в Витовском районе Николаевской области. Овощи борщевого набора не приносили ожидаемых доходов, а цифры финансового отчета в конце каждого сезона подталкивали к поиску новых культур, новых технологий. Так и появилась лаборатория in vitro. История работы «Агролайфа», кроме прочего, еще одна иллюстрация к бестселлеру об ореховом производстве в Украине.

«Мы изначально занимались выращиваем овощей, но холдинги, крупные плодоовощные компании постепенно вытесняют мелких производителей овощей борщевого набора, — рассказывает Владимир Хомут, глава фермерского хозяйства «Агролайф». – Возникла идея посадить ореховый сад. Орехи – продукт с высокой стоимостью и пользующийся спросом на внутреннем и внешнем рынках сбыта. Условно добротные саженцы орехов из Молдовы, Франции и Испании стоили дорого, 10-20 евро, и не имели гарантии качества. Во время выращивания оказалось, что много саженцев поражено бактериальными болезнями. Мало того, что дорого купили, еще и лечить надо».

В поисках саженцев высокого качества появилась идея создания собственной лаборатории микроклонального размножения растений in vitro. Успешная практика выращивания орехов по такой технологии существует в Соединенных Штатах Америки и Иране, первые успехи отмечают турецкие агрономы. Микроклональный метод размножения позволяет круглогодично и за короткий промежуток времени получать десятки и сотни тысяч здоровых растений из одной лишь почки. Это преимущество все больше привлекает украинских сельхозпроизводителей.

Компания «Агролайф» арендовала помещение вафельного цеха, переоборудовала его под лабораторию in vitro. У агронома фермерского хозяйства Дмитрия Киселева был опыт выращивания саженцев из почки в пробирке и налаженные контакты с профессиональными специалистами в этой отрасли, под их чутким руководством и начала работу лаборатория. Полтора года экспериментировали с почками ореха грецкого. Перепробовали все возможные химические составы для обработки почек, все описанные и неописанные рецепты среды для выращивания саженцев. Размножить орех грецкий удалось, а вот укоренить – все не получалось.

Упорство привело представителей хозяйства в Калифорнию, где перенимали опыт у лучших специалистов. Американцы ничего не скрывали, предоставили презентацию с подробным описанием процессов, но заокеанский рецепт не принес успеха. «Агролайф» вел переговоры с иранскими производителями саженцев ореха грецкого in vitro о покупке технологии. Восточные партнеры запросили 100 тысяч долларов за протокол, а нужно было два – протокол на размножение и протокол на укоренение.

Владимир Хомут уверен, что ореховую вершину им еще предстоит покорить, от этой темы их хозяйство отступаться не намерено. Работают: изучают, «химичат», готовят растворы, экспериментируют.

Ягодный инкубатор

Параллельно с орехом грецким в лаборатории занимались и другими культурами: ежевикой, малиной, земляникой садовой (клубникой), подвоем черешни, жимолостью, лавандой. Уже есть свои наработки, успехи. Сейчас в лаборатории «укрощают» шалфей. Это привередливое растение дало ростки в питательной среде, но с укоренением не спешит.

Тысячи саженцев из лаборатории in vitro высажены на полях «Агролайфа», не доставляют хлопот, потому что не болеют, прекрасно плодоносят. Саженцы «Агролайфа» пользуются спросом у производителей ягод, их приобретают тысячами для закладки новых плантаций.

Владимир Хомут говорит, что технология микроклонального размножения растений in vitro имеет два неоспоримых преимущества – это скорость получения однородной продукции и качество посадочного материала.

In vitro -в переводе с латинского означает «в стекле», то есть растения выращивают в пробирках. Метод in vitro гарантирует высокий индекс размножения, что позволяет оперативно получить новые сорта растений для производства. Технология не требует большого количества материала для начала работ и позволяет размножать растения, которые относятся к трудно размножаемым в природных условиях. Лаборатория in vitro работает круглый год, не зависит от погодных условий за окном, а главное – в процессе размножения посадочный материал оздоравливается.

Кухня in vitro

В лаборатории in vitro стерильно, как в операционной. На полках выстроены тысячи пустых баночек, этаких инкубаторов, после стерилизации они ждут своего часа. В шкафах — емкости с химическими веществами. На стенах кухни — протоколы подготовки питательной среды для размножения и укоренения растений. Для каждой культуры свой рецепт.

«Лаборатория начинается с кухни. Здесь мы варим питательную среду, в которую потом высаживаем экспланты — части растений, культивируемые в условиях in vitro, для каждого растения свой рецепт среды. В ее составе микроэлементы, макроэлементы, аскорбиновая кислота, глицин, витамины, сахар. Химический состав подбирается под каждую культуру индивидуально, — рассказывает лаборант Варвара Пилипенко и просит не фотографировать рецепты. Секрет фирмы! — Питательная среда разливается по стерилизованным банкам, банки со средой автоклавируются, затем в стерильных условиях происходит высаживание почек в среду».

Почку растения перед посадкой обрабатывают специальными растворами для подавления всех бактерий и грибков. Нужно убить все патологические организмы, не убив растение. Работы проводятся в ламинарном шкафу, где создана сверхчистая среда необходимая для манипуляций с биологическими продуктами. Ламинарный бокс оснащен принудительной вентиляцией, которая обеспечивает движение чистого воздуха через специальные фильтры, а также специальными лампами и ультрафиолетовым освещением. После очистки воздух поступает внутрь шкафа равномерным ламинарным потоком, который защищает биопродукт от контакта с окружающей средой. Перед работой с почкой стол ламинарного шкафа обеззараживают, обжигая его поверхность с помощью спирта и огня. Почку делят и вводят в специальную среду, приготовленную на основе агар-агара, которая напоминает мармелад. Можно ввести тысячу почек, из них только пять прорастут, потому что будут стерильными. Остальные обрастают грибками.

«Самое сложное в технологии микроклонального размножения растений in vitro – не заразить растение, когда разрезаешь почку. Одна ошибка – и придется культуру вводить заново. Если в первую неделю после высадки грибок не появился, то шансы погибнуть у растения минимальны», — рассказывает лаборант Сергей Бондарев.

Почка растет и размножается при определенном температурном и световом режиме, заданных параметрах влажности. Через два месяца в пробирке появляется пушистый кустик. На втором этапе кустик разрезают на несколько частей и высаживают их в совершенно другую по химическому составу питательную среду для укоренения. На укоренение нужен еще месяц — два. Это зависит от культуры. Когда корешки вырастают, растения выносят в климатические столы для адаптации – in vivo. Саженцы «гнездят» в кассеты с чистым торфом. Здесь растение набирается сил еще около трех месяцев. Путь от почки до готового саженца длится около полугодия.

Полученный из пробирки посадочный материал в полевых условиях показывает отличный результат. Саженцы in vitro гарантировано оздоровлены, имеют сильный иммунитет и практически не нуждаются в обработке средствами защиты растений. Внедрение новой технологии позволяет обеспечить качество посадочного материала и значительно сократить затраты на производстве культур.

На орехах – не на бобах!

Менеджер по развитию плодоовощного рынка Украинского проекта бизнес-развития плодоовощеводства (UHВDP) Сергей Потапов считает, что орех – не культура, это целая религия. Из поколения в поколение передается вера в то, что следующая «смена» заработает огромные деньги на ореховом бизнесе. Самые разные люди бросаются с головой в ореховый бизнес, несмотря на определенные сложности, верят в успех своего предприятия. Да, действительно, орех – высокобелковый, полезный продукт, вкусный и востребованный, успешно экспортируется. Но есть и обратная сторона… скорлупы.

«За последние 15 лет в ореховом бизнесе прибыль, как правило, получают те, кто выращивают саженцы. Потому что за это время саженцы еще не вышли на свою урожайность, около 50 процентов посадочного материала погибло по тем или иным причинам. Хороших садов с высокой урожайностью в Украине сейчас нет. Они растут, но медленно. Даже до уровня Молдовы мы пока не поднялись ни по количеству, ни по качеству. Как было все на уровне скупки у населения, так и осталось. Осенью повсюду стоят объявления: «Куплю орех», — говорит Сергей Потапов.

В Украине до сих пор нет ни одного успешного примера хозяйства, занимающегося производством ореха высокого качества в промышленных объемах. Ореховый бизнес, как был любительским, так им и остался, фермеры продолжают собирать небольшие партии ореха за наличные по городам и весям.

До 70 процентов ореховых саженцев не могут акклиматизироваться, не приживаются, не выживают, требуют пересаживания. Поэтому бизнес в основном вращается вокруг сбыта саженцев, а не готовой продукции.

Сергей Потапов, заглядывая вперед, прогнозирует, что в Украине появятся крупные богатые предприятия по производству орехов:

«Умных, правильно вкладывающих деньги становится больше, аматоров меньше. Если в Украине смогут вырастить саженцы орехов in vitro, производители получат гарантировано качественный посадочный материал вместо сегодняшнего кота в мешке. Хороший старт – половина успеха».

А чтобы поклонники ореховой темы не расслаблялись, скажем, что фермерское хозяйство «Агролайф» в сотрудничестве с одесским кооперативом «Орех Причерноморья» весной 2017 года приступило к экспериментальному выращиванию саженцев фундука in vitro. Ждем!

Риза – микориза

В Белявском районе Одесской области расположен единственный в Украине сад совместного выращивания грецкого ореха, фундука и трюфеля. С 2012 года кооператив «Орех Причерноморья» заложил уже 150 гектаров сада и собственный питомник ореха грецкого и фундука.

«Мы хотим максимально удешевить производство саженцев и дальше развиваться по принципу кооператива, давать в кредит саженцы тем, кто хочет выращивать орех и фундук по нашей технологии, — говорит руководитель кооператива «Орех Причерноморья» Павел Тулба. — Чтобы производители могли развиваться, мы готовы приобретать полученный урожай для последующей доработки и реализации оптовыми партиями».

Кроме того, Павел Тулба отмечает, что стоимость саженцев привитого ореха почти в 3 раза выше стоимости сеянца, сеянцы грецкого ореха дешевле и в уходе в период роста дерева до плодоношения. Это существенный аргумент за при создании сада для бизнеса. «Орех Причерноморья» заложил сад на 100 лет из орехов проверенных сортов украинской селекции: Буковинская бомба-1, Буковинская бомба-2, Черновицкий, Буковинский. Выбранные сорта отлично подходят для механизированного раскола скорлупы, что немаловажно при формировании цены на готовый продукт.

В «Орехе Причерноморья» грецкий орех и фундук размножают при помощи одревесневших черенков деревьев. Все растения обязательно микоризируют. Микориза – это гриб, который существует в симбиозе с растением, это и мощный «насос» для растений. Микориза не только подаёт им воду из глубинных слоев почвы, но и питает. С помощью микоризы орехи из почвы впитывают и усваивают макро- и микроэлементы. Микориза обеспечивает быстрое развитие растения. И грецкий орех, и фундук без микоризы не начинают расти в отличие, скажем, от яблони.

«В нашем саду заложен маточник для выращивания саженцев фундука и налажено производство саженцев из отводок, одревесневших черенков, зеленых черенков, полученных от материнских растений фундука, растущих в нашем саду. По всем сортам фундука, растущим в нашем саду, мы бесплатно даем консультации по выращиванию и уходу», — рассказывает Павел Тулба.

Сейчас в «Орехе Причерноморья» заготовлено 20 тысяч одревесневших черенков, с помощью корнезакрепителя агрономы формируют корни растений.

«Мы готовим качественные саженцы со сформированной корневой системой. Участок в 1 га для укоренения орехов закрыт агроволокном и навесом из затеняющей сетки, здесь же расположены система капельное орошения и туманные установки. В таких условиях орехи хорошо приживаются и не подвержены заболеваниям», — говорит руководитель кооператива.

Задача «Ореха Причерноморья» № 1: выяснить, как дешевле получить качественные саженцы — черенкованием или in vitro. Впрочем, Павел Тулба считает, что с появлением нового рынка саженцев – качественных, с высокой урожайностью, украинские орехи прыгнут в цене не выше молдавских или на их уровень.

Мировые цены на орех грецкий формирует Китай, являющийся самым крупным потребителем средне- и низкосортного продукта, из которого изготавливается популярное в Китае ореховое молоко. Грецкие орехи высшего качества, отличающиеся высоким содержанием масла и крупным размером ядра, родом из США, Чили и Франции. Если Украина займет нишу между ведущими странами-производителями орехов и Молдовой, это будет отличный экономический результат. Есть одно «но», нужно потрудиться над созданием бренда нового украинского ореха. Пока же репутация нашего орехового продукта не способствует его популярности.

Операция «Кооперация»

Кооператив «Орех Причерноморья» создан для развития сети единомышленников, готовых выращивать фундук и грецкий орех по предложенной модели. Для оптовой торговли очень важно с определенной периодичностью формировать оптовые партии однородной продукции высокого качества. Такую задачу проще решить сообща. Кооперация производителей той или иной продукции – это отличная мировая практика, которая демонстрирует успехи в бизнесе. Павел Тулба считает, что кооперация на внутреннем рынке и объединение мелких и средних производителей вокруг лидера – это целесообразно и выгодно всем.

«Мы проектируем переработку фундука в готовый продукт. Фундук в кусте не созревает. Ферментация фундука происходит после уборки, его масличность и вкус формируются во время сушки. Мы планируем передавать саженцы будущим членам нашего кооператива, чтобы они выращивали фундук на своей земле и передавали нам на переработку», — объяснил Павел Тулба.

Но, даже с учетом кооперации, выйти на мировой рынок украинскому производителю проще, если обратить взор на производство органических орехов. На сегодняшний день «Орех Причерноморья» приступил к первому этапу сертификации как органического производителя.

«Кооперация для выращивания/производства орехов (в частности грецких) – обычный и достаточно эффективный путь в этом бизнес. Ферментация (подготовка) орехового сырья, сушка, раскалывание, калибровка, выбраковка, упаковка – это процессы, требующие механизации и одинаковых подходов, в результате которых получается однородное по составу сырье, — говорит Сергей Потапов. — Кооперация является хорошей мировой практикой, позволяющей управлять бизнесом, который приносит прибыль».

Наталья Рубан специально для журнала «Агроиндустрия» (статья опубликована в майском выпуске)

В отдаленной гибридизации находят применение такие методы культуры изолированных тканей, как оплодотворение in vitro, эмбриокультура (выращивание изолированных зародышей на искусственных питательных средах), клональное микроразмножение ценных гибридов, а также получение гаплоидов in vitro и криосохранение.

Оплодотворение in vitro (преодоление прогамной несовместимости) проводится в том случае, когда невозможно осуществить оплодотворение между выбранными парами в естественных условиях. Это вызвано несколькими причинами: 1) физиологические (несоответствие во времени созревания пыльцы и т.д.); 2) морфологические (короткая пыльцевая трубка или блокирование роста ее на разных этапах развития и т.д.). Оплодотворение in vitro можно осуществить двумя способами: а) культивирование на искусственной агаризованной питательной среде завязи с нанесенной на нее готовой пыльцой; б) завязь вскрывается и на питательную среду переносятся кусочки плаценты с семяпочками, вблизи которых или непосредственно на ткани плаценты культивируется готовая пыльца. Визуально определить, прошло оплодотворение in vitro или нет, можно по быстроувеличивающимся в размерах семяпочкам. Сформировавшийся зародыш, как правило, не переходит в состояние покоя, а сразу прорастает и дает начало гибридному поколению. Плацентарное оплодотворение in vitro позволило преодолеть несовместимость в скрещивании сортов культурного табака N. tabacum с дикими видами N. rosulata и N. debneyi и сделало возможным получение межвидовых гибридов табака в опытах М. Ф. Терновского и др. (1976), Шинкаревой (1986).

Преодоление постгамной несовместимости. Постгамная несовместимость при отдаленной гибридизации возникает после оплодотворения. Часто при этом образуются щуплые невсхожие семена. Причиной может быть расхождение во времени развития зародыша и эндосперма. Из-за слабого развития эндосперма зародыш бывает неспособен к нормальному прорастанию. В таких случаях из зрелой щуплой зерновки изолируют зародыш и выращивают его в питательной среде.

Выращивание зародышей в искусственной питательной среде называется эмбриокультурой. Среда для выращивания зрелого зародыша может быть простой, без добавок физиологичеки активных веществ (например, среда Уайта) или любая другая, содержащая минеральные соли и сахарозу. При более отдаленных скрещиваниях нарушения в развитии зародыша могут наблюдаться уже на ранних этапах, что выражается в отсутствии дифференцировки, замедленном росте. В этом случае культура зародыша состоит из двух этапов – эмбрионального роста зародыша, во время которого продолжается его дифференцировка, и прорастания подросшего зародыша. Для первого этапа требуется более сложная по составу среда с повышенным содержанием сахарозы, с добавками различных аминокислот, витаминов и гормонов.

Применение эмбриокультуры в селекции приобретает в последнее время большое значение для получения отдаленных гибридов зерновых, злаковых и других сельскохозяйственных культур. Показана возможность увеличения выхода пшенично-ржаных гибридов путем доращивания незрелых зародышей, а также использования эмбриокультуры для преодоления постгамной несовместимости при гибридизации пшеницы с колосняком.

Метод эмбриокультуры находит все более широкое применение в межвидовой гибридизации овощных растений. Для лука разработаны приемы выращивания in vitro абортивных зародышей от гибридных семян с разных этапов эмбриогенеза, выращивание зародышей от частично фертильных межвидовых гибридов. Культура изолированных зародышей используется в селекции томатов и других овощных растений.

Исследована гормональная регуляция роста и развития зародышей томата in vitro. Обсуждается возможность применения эмбриокультуры для получения отдаленных гибридов подсолнечника, изучаются факторы, контролирующие рост и развитие in vitro зародышей подсолнечника, выделенных в разные сроки после опыления.

Культура изолированных зародышей как вспомогательный метод при отдаленной гибридизации применяется не только для преодоления постгамной несовместимости, но также с целью микроразмножения ценных гибридов. В этом случае микроразмножение идет путем каллусогенеза, индукции морфогенеза и получения растений-регенерантов из каллусной ткани. Техника клонирования незрелых зародышей позволяет размножать ценные генотипы растений на ранних стадиях жизненного цикла. Еще одна возможность применения культуры зародышей–использование ее в клеточной селекции.

Клональное микроразмножение отдаленных гибридов. Эмбриокультура дает возможность вырастить гибридные растения из неполноценных зародышей. Однако выход гибридных растений мал, и гибриды часто бывают стерильны. Иногда, например, при селекции гречихи, трудно воспроизвести в потомстве уникальные генотипы из-за перекрестного опыления культуры. Поэтому перед исследователями часто встает задача – размножить и сохранить полученные растения. В этом помогает метод клонального микроразмножения. Размножают гибриды путем активации развития меристемы пазушных почек (черенкованием стерильных побегов), адвентивными почками или регенерацией растений из каллусной ткани, в частности полученной при культивировании зародышей.

Получение гаплоидов in vitro и использование их в селекции. Роль гаплоидных растений в селекции очень велика. Применение их позволяет быстрее найти нужную комбинацию, сокращает время для создания сорта. Гаплоиды используются для получения стабильных гомозиготных линий. Для мутагенеза также удобнее использовать гаплоиды, поскольку на гаплоидном уровне облегчается отбор рецессивных мутаций.

В диплоидных растениях мутации редко затрагивают оба аллельных гена в гомологичных хромосомах. Особь обычно гетерозиготна (два гена различаются), при этом проявляется действие только доминантного (но не рецессивного) гена. Поскольку мутации чаще рецессивны, чем доминантны, их довольно сложно выявить. В гаплоидных же растениях, которые содержат только одну из каждой пары гомологичных хромосом, мутации проявляются немедленно. Селекция на гаплоидном уровне позволяет вести прямой отбор не только доминантных, но и рецессивных признаков.

Гаплоидные особи стерильны, но можно искусственно удвоить набор их хромосом с помощью колхицина и получить диплоидные гомозиготные растения.

Гаплоиды могут возникать спонтанно, но частота их спонтанного возникновения очень мала. Искусственным путем с Использованием методов in vitro удается получить большие количества гаплоидных растений. Существует три способа получения гаплоидов с использованием метода культуры изолированных тканей:

андрогенез – получение гаплоидных растений на искусственной питательной среде из изолированных пыльников и микроспор.

гиногенез – получение гаплоидных растений на искусственной питательной среде из изолированных семяпочек;

партеногенез – получение гаплоидов из гибридного зародыша, у которого из-за несовместимости хромосом родителей потеряны отцовские хромосомы.

Образовавшиеся в результате элиминации хромосом отцовского генома гаплоидные эмбриоиды культивируют на искусственных питательных средах и получают гаплоидные растения. Сорта ячменя Исток и Одесская-15 были получены комбинацией партеногенетического метода с культурой изолированных зародышей за четыре года вместо обычных 10–12 лет. Методом культуры пыльников из сортов и гибридов мягкой и твердой пшеницы в НПО «Элита Поволжья» за четыре года получено более 2,5 тыс. дигаплоидных линий, которые характеризуются гомогенностью и стабильностью.

Продолжается разработка технологии получения гаплоидов посредством культуры пыльников пшеницы, ячменя, кукурузы, озимой ржи, картофеля. В культуре пыльников возможны два пути образования гаплоидных растений. Первый – образование растений путем эмбриогенеза в пыльцевых зернах. При этом внутри пыльников из отдельных пыльцевых зерен возникают эмбриоиды. Они прорастают и дают гаплоидные растения. Второй – образование каллуса из клеток пыльника. В дальнейшем в результате морфогенеза из каллусных клеток регенерируют растения. В этом случае образовавшиеся растения не всегда бывают гаплоидными и часто отличаются по плоидности. До конца не выяснено, образуются ли они от полиплоидизированных гаплоидных клеток или от слившихся клеток.

Гаплоиды, полученные in vitro, могут применяться не только в практической селекции, но и в работах по генетической инженерии, а также по клеточной селекции. Пыльцевые зерна являются в некоторых случаях более удобными, чем протопласты, объектами для опытов по генетической трансформации.

Криосохранение растений

Криосохранение соматических клеток растений в жидком азоте (температура – 196° С) – новое направление в биотехнологии, которое широко стало развиваться с начала 70-х годов XX столетия. Цель данной технологии заключается в сохранении в культуре in vitro генофонда, а также в обеспечении селекционеров в любое время генотипом, имеющим искомые признаки: необходимая пыльца для проведения гибридизации; уникальные и единичные семена, в том числе не выносящие обезвоживания; трансформированные, мутантные, гибридные клетки разных видов растений, способных к морфогенезу in vitro; зиготические и соматические зародыши и т.д. В настоящее время разработаны условия криосохранения для культивируемых клеток более 30 видов, каллусных культур (около 10 видов), изолированных протопластов (8 видов), сохранения меристем (25 видов) и кончиков стебля (13 видов). Приоритет в этом направлении принадлежит Институту физиологии растений РАН и, в частности, отделу культуры тканей и морфогенеза, возглавляемому проф. Р. Г. Бутенко.

При проведении работ по криосохранению необходимо, прежде всего, учитывать специфику растительных клеток: отбирать мелкие клетки, с маленькой вакуолью и пониженным содержанием воды; разрабатывать в каждом отдельном случае подходы замораживания и последующего оттаивания растительных клеток. При криосохранении встречается ряд трудностей, одна из которых связана с защитой замораживаемых клеток и тканей от осмотического стресса и механического разрушения структур в результате образования и роста кристаллов льда внутри клетки. Одновременно с этим необходимо правильно подбирать условия, обеспечивающие высокую выживаемость клеток при оттаивании и рекультивации.

Несмотря на многообразие работ в этом направлении, в них все же наметились общие приемы, лежащие в основе криосохранения: обработка клеток перед замораживанием, применение криопротекторов, соблюдение определенного режима замораживания в интервале от 0 до –40° С (в редких случаях до -70° С), а также специальные предосторожности при оттаивании объектов.

Процесс криоконсервации, как правило, начинается с подготовки культуры клеток к замораживанию. Это может быть достигнуто несколькими способами, предусматривающими культивирование клеток на питательных средах, содержащих различные осмотически активные вещества: маннит или сорбит в концентрации 2–6%, аминокислоты и среди них, в первую очередь, пролин, чье значение для связывания воды в клетках растений широко известно, а также у-аминомасляная кислота.

Подбор криопротекторов, веществ, уменьшающих повреждение клеток от осмотического и механического стресса, проводят эмпирически по принципу наименьшей токсичности и оптимального эффекта. Среди всех известных криопротекторов выделяются такие легко проникающие в клетки вещества, как диметилсульфоксид (ДМСО, 5–10%), глицерин (10–20%), а также непроникающие высокомолекулярные–поливинилпиролидон (ПВП), декстран, полиэтиленгликоль (ПЭГ) с молекулярной массой 6000.

Большое значение при криосохранении имеет правильно подобранный режим замораживания от 0 до –40° С. Как правило, для всех объектов устанавливается скорость замораживания 0,5–1 °С в минуту и всю эту работу проводят на специальном оборудовании, обеспечивающем программное замораживание. Такие приборы выпускает специальное конструкторское технологическое бюро с опытным производством при Институте проблем криобиологии и криомедицины (г. Харьков).

Таким образом, медленное замораживание и использование криопротекторов позволяет освободить клетку от свободной воды, и при –40° С клетки становятся полностью обезвоженными, что дает возможность проводить дальнейшее замораживание, а именно погружать ампулы с растительным материалом в жидкий азот.

Хранение материала в жидком азоте практически не лимитировано. Например, в криобанке Института физиологии растений РАН хранятся клетки моркови, которые находятся в жидком азоте около 20 лет, меристемы картофеля – более 10 лет и др.

Оттаивание и проверка жизнеспособности клеток после хранения в жидком азоте является последним этапом технологии криосохранения. Если замораживание осуществляют медленно, постепенно, то оттаивание должно быть проведено как можно быстрее. Для этого ампулы помещают в водяную баню с температурой 40°, а иногда и 60° С и выдерживают до полного исчезновения последнего кристаллика льда.

Для определения жизнеспособности клеток после оттаивания применяют наиболее простой, быстрый и вполне удовлетворительный способ – окраска витальным красителем (0,1%-ным феносафранином или 0,25%-ным раствором сини Эванса), в результате которой мертвые клетки окрашиваются, а живые нет. Окончательным критерием, безусловно, служит четкое возобновление роста и деления клеток при рекультивации на искусственных питательных средах после оттаивания.

Экспериментально было показано, что клетки после хранения в жидком азоте не теряют способности к делению, регенерации растений, не уменьшается продуктивность синтеза вторичных метаболитов (клетки продуценты) и т.д. Так, Институтом физиологии растений РАН совместно с НПО по картофелеводству разработаны методы криосохранения меристем четырех сортов картофеля и показана возможность из 20% хранящихся меристем регенерировать целые растения, которые при высадке в поле не отличались по всем признакам, включая темпы роста и продуктивность, от обычных пробирочных растений (С. Манжулин и др., 1982). Более подробно о технике криосохранения можно узнать из обзорных работ А. С. Попова.

Таким образом, технология, связанная с криосохранением растительных объектов, развивается и постоянно совершенствуется. Несомненно, эта технология имеет свое будущее, так как уже сегодня криобанки могут значительно облегчить работу селекционеров, предоставив им возможность широко использовать пул генов сортов, в том числе старой селекции и диких видов, а также исчезающих видов растений.