Молодой учёный исследует возбудители болезней у растений | Новости Гомеля
Татьяна Сычкова Татьяна Сычкова Автор текста
15:40 23 Января 2015 Образование

Молодой учёный исследует возбудители болезней у растений

От стереотипов в нашем обществе никуда не деться: если учитель, то обязательно в очках и с тетрадками, студент – вечно невысыпающийся и голодный, ну а учёный – никто иной, как седовласый мужчина, с утра и до вечера занятый мыслями о своём грандиозном проекте. Конечно, на пустом месте такие образы не появляются, есть в них доля правды, но, как и везде, остаётся место для исключений. Станислав Пантелеев работает старшим  научным сотрудником лаборатории генетики и биотехнологий Института леса Национальной академии наук Беларуси.  Молодому человеку не исполнилось и тридцати, а он уже имеет внушительный список достижений в научной деятельности. А ещё успел окончить музыкальную школу, два года занимался карате… Согласитесь, под привычное описание учёного совсем не подходит, но, как говорится, талантливые люди талантливы во всём.  
 
 
Почти как доктор, только для растений
 
Станислав Пантелеев в 2008-м окончил Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины, причём его дипломный проект занял третье место на Республиканском конкурсе научных работ студентов вузов Беларуси. Также за плечами молодого человека магистратура по специальности «биология» и очная аспирантура Института леса НАН Беларуси. Заслуг у молодого учёного немало: на Международной конференции Национальной академии наук он был удостоен диплома за лучшую работу, в 2012 году стал лауреатом стипендии Президента Республики Беларусь для аспирантов, подготовил и опубликовал 33 научные работы, включая статьи в зарубежных изданиях. 
Сейчас Станислав продолжает исследования по разработке и внедрению в лесное хозяйство республики молекулярно-генетических методов фитопатологического мониторинга, а также созданию ДНК-коллекции возбудителей заболеваний лесных древесных пород Беларуси. 
 
– Моя основная работа связана с определением возбудителей болезней у растений, – рассказал молодой учёный. – Как правило, традиционные методы (макроскопический, микроскопический и другие) строятся на определении болезни уже на более поздних стадиях, когда появляются симптомы. К примеру, пятна на листьях, усохшие ветви и другие признаки. Но сами понимаете, ставить диагноз на таком этапе уже бессмысленно. Поэтому мы постарались сработать на опережение. Суть разработанных методов заключается в том, чтобы отыскать ДНК возбудителя, не дожидаясь первых симптомов заболевания. То есть больное растение, на первый взгляд, выглядит абсолютно здоровым, зелёным и цветущим, но в его структуру уже закрался возбудитель. Сейчас такая работа имеет наибольшее значение в питомниках, поскольку там растения ещё молодые. Согласно государственным программам, каждый год мы ездим в различные питомники и обследуем их. В основном, конечно, древесные породы.
 
Благодаря ДНК-анализу специалисты выясняют видовую принадлежность патогенного организма и прогнозируют дальнейшее развитие болезни, а ещё, основываясь на полученных данных, могут «прописать лекарство» в борьбе с заболеванием. 
 
К слову, в последние годы перечень разрешённых средств защиты в лесном хозяйстве намного расширился благодаря испытанию высокоэффективных фунгицидов, которые ранее использовались лишь в сельскохозяйственной отрасли. Из-за малой площади применения это было просто невыгодно фирмам-производителям (например, общая площадь лесных питомников чуть более 1,2 тысячи гектара по сравнению с миллионами гектаров земель сельскохозяйственного назначения). 
 
 
 
Первые в СНГ
 
За рубежом молекулярно-генетические методы фитопатологического мониторинга используют уже давно, а вот в лесной отрасли на территории стран СНГ гомельские учёные Института леса Национальной академии наук Беларуси были первыми. Сейчас в учреждении данной методике обучаются специалисты из России, Латвии, Казахстана и других стран. 
 
Из каких же этапов состоит эта сложная процедура? Всё происходит в одной большой комнате, которая поделена на четыре бокса. В каждом из них проводится определённый этап исследования. В первом боксе научные сотрудники лаборатории выделяют ДНК растения. 
 
– Мы берём материал, к примеру, больную хвоинку, и растираем её, то есть полностью разрушаем ткань, – пояснил Станислав. – Раньше это делалось вручную, сейчас всё размалывается автоматически с помощью специального прибора – гомогенизатора. В результате процедуры вся ДНК – растительная, грибная, бактериальная – оказывается в специальном растворе, из которого затем осаждается.
 
В следующем боксе специалисты из общей ДНК вычленяют гены, определяющие видовую принадлежность возбудителей заболевания. 
 
– Благодаря специфическим реагентам (праймерам) вычленяются конкретные интересующие нас гены. Для дальнейших исследований требуется большое количество материала, наработкой которого занимаются термоциклеры. Приборы многократно приумножают необходимый исследователю фрагмент ДНК, будь то растение, бактерия или гриб. Даже если есть всего одна клеточка возбудителя, термоциклер воссоздаст миллиард копий этого гена, – отметил молодой учёный. 
 
Далее полученный продукт нужно визуализировать. В следующем боксе проводится прогонка генетического материала в гелях. Чаще всего используется инертный агарозный гель. В его основе агар-агар – продукт, получаемый из красных и бурых водорослей. Кстати, без агар-агара не обходится и производство мармелада. 
 
– Под действием электрического поля фрагменты ДНК мигрируют через гель. Более длинные молекулы проходят медленнее, так как задерживаются в геле, более короткие – быстрее. Разделённые таким образом молекулы при помощи флюоресцентных красителей, взаимодействующих с ДНК, светятся в УФ-лучах, образуя для каждого организма специ-фическую картину. Глядя на неё, можно сказать, заражено ли растение инфекцией или оно здорово. Присутствует ли в растении один возбудитель болезни или их целый комплекс, – подытожил специалист.
 
 
Банк, но деньги в нём не хранятся 
 
После определения последовательности специфических регионов ДНК данные отправляются в Международный генный банк. В него помещаются результаты исследований о последовательности ДНК всех новых видов живых организмов. Базируется генный банк в США, но он доступен онлайн. Именно здесь идёт сравнение присланного материала с уже имеющейся информацией. И зачастую данные не имеют стопроцентного сходства с каким-либо известным видом. Попросту говоря, специалисты открывают новый вид патогенного организма, описания которого ещё никто не давал.
 
– В старых учебниках, к примеру, написано, что какую-то конкретную болезнь вызывает определённый вид возбудителя. Мы проводим исследования, и оказывается, что заболевание вызвано не одним, а целым комплексом возбудителей. То есть, получаем данные, которые не сходятся с литературными, – отметил научный сотрудник. 
 
Причина такого несовпадения проста: генетика развивается быстрее морфологии (науки, занимающейся описанием видов). Учёные получают многие виды патогенов, не зная, что они собой представляют. Причём таких видов достаточно большое количество. Особенность ряда паразитов заключается в том, что они не могут жить вне живой клетки. Когда их пытаются получить в искусственной среде, как правило, ничего не выходит. А ведь основное описание вида начинается только тогда, когда его изучают в лабораторных условиях. 
 
– Однажды к нам в институт приехали научные сотрудники из Минска, которые занимались изучением язвенно-опухолевых болезней ели. Мы исследовали древесину и выделили два гриба. Отправили ДНК-последовательности в Международный генный банк и получили совпадение с двумя неизвестными видами, которые выделили шведские учёные в древесине с признаками рака, – рассказал специалист. 
 
К слову, новые виды в Международном генном банке можно регистрировать. Несколько таких открытий есть на счету и у Станислава Пантелеева.
 
– Время от времени за генетическим анализом к нам обращаются, когда хотят заложить новый питомник на бывших землях сельхозпользования. Мы проверяем почву и находим там патогенные организмы сельскохозяйственных культур и сорняков. Некоторые полагают, что для лесных питомников они не страшны, но это заблуждение, – считает учёный. – Всё дело в том, что некоторые возбудители проводят жизненный цикл не на одном, а на нескольких растениях либо являются по своей природе всеядными. Когда мы только начали проводить такие исследования, первый патогенный гриб, который обнаружили на больных хвойных растениях, был возбудителем болезни кукурузы. Опять же, создали питомник на бывших сельхозземлях.
 
 
Впереди исследования вирусов
 
Ранее Станислав Пантелеев занимался, в основном, изучением грибных патогенов, так как именно они в 95 процентах случаев вызывают болезни растений. Однако также успешно проводятся исследования и бактериальных возбудителей. Сейчас молодой учёный начинает работу с вирусами. 
 
– Конечно, это гораздо сложнее, но мы будем стараться. В целом, диагностика вирусов – это острая проблема. Параллельно с нами исследования ведёт Гомельский государственный медицинский университет. Идея одна и та же, только они работают с генетическим материалом человека, а мы – с материалом растения, – пояснил Станислав.
 
Что ж, пользу подобных трудов сложно переоценить. Сомневаться в успешности будущего проекта тоже не приходится, ведь многие результаты прошлых исследований Стани-слава Пантелеева уже внедрены и активно используются в лесхозах Министерства лесного хозяйства нашей страны. Остаётся пожелать молодому учёному творческого полёта научной мысли и терпения, ведь в науке с первого раза редко выходит что-то толковое. Это именно та область деятельности человека, где пробовать нужно снова и снова. Во всяком случае, Томас Эдисон выполнил 10 000 неудачных экспериментов для того, чтобы усовершенствовать электрическую лампочку накаливания. 
 
 

Автор фото: Анна Пащенко

Нашли ошибку в тексте? Выделите ее, и нажмите Ctrl+Enter
Обсудить новость в соцсетях