В преддверии к молекулярным маркерам растений - 1

В преддверии к молекулярным маркерам растений

Шли тяжелые месяцы блокады, фронтовые годы, затем — зарождение и становление современной молекулярной биологии, принципы и методы которой позволили уже вплотную подойти к белкам не только как к ингредиентам питания, но и как к факторам и основе морфогенеза растений. Складывались новые принципы и подходы к изучению жизненных процессов, создавались более совершенные методы и техника исследований, вырисовывалась картина молекулярных механизмов генетических и морфогенетических процессов в организме. Становилась все очевиднее выдающаяся роль белков и нуклеиновых кислот в этих процессах. Как теперь известно, с ними связаны все кардинальные свойства и функции организма: белки — основа метаболизма и формообразования, нуклеиновые кислоты — молекулярная основа генетических функций; заключенная в них наследственная информация реализуется в морфогенезе непосредственно и исключительно через белки.

Все это и позволило нам считать белки и нуклеиновые кислоты самыми эффективными критериями в оценке генетической конституции организма и генетическом анализе растений при решении различных проблем прикладной ботаники, генетики и селекции. Некоторую смелость для практической реализации этой идеи мне придала сложившаяся на моем научном пути тематическая последовательность в исследовательской и преподавательской деятельности: чтение вузовских курсов и экспериментальные работы по анатомии, морфологии, физиологии и биохимии растений в 1947–1956 гг., а также по молекулярной биологии с 1953 года.

Основные идеи молекулярно-биологического изучения генетических ресурсов культурных растений и их диких сородичей были доложены в 1967 году на Объединенной сессии АН СССР и ВАСХНИЛ, посвященной 80-летию со дня рождения Вавилова, в докладе «Н. И. Вавилов и проблемы биохимической генетики растений» (В. Г. Конарев, 1969). Они стали основой при разработке принципов и методов молекулярно-биологического анализа для решения намеченных нами вопросов прикладной ботаники, генетики и селекции.

Надо сказать, что первые два периода моей самостоятельной научной деятельности — оренбургский и уфимский — продолжались примерно по десять лет. Последний, третий, — ровно тридцать. Зато первым двум периодам предшествовали формирование во мне первичных научных убеждений на кафедре ботаники Куйбышевского пединститута и большая научная школа Н. И. Вавилова с его соратником Н. Н. Ивановым в аспирантуре Всесоюзного института растениеводства. Здесь заложены представления о специфическом пути в морфогенезе растений как представителей мира автотрофных организмов. В этом особую роль сыграло знакомство с работами К. А. Тимирязева и Д. Н. Прянишникова.

Оренбургский период посвящен выяснению биологической роли и положению в метаболизме и морфогенезе двух важнейших ингредиентов жизни растений — нуклеиновых кислот и белков. Литературные сведения и собственные исследования здесь привели к твердому убеждению, что участие нуклеиновых кислот в метаболизме и во всех морфогенетических процессах осуществляется только через белки. Здесь же было установлено, что функциональная активность клеточного ядра и хромосом теснейшим образом сопряжена с их структурным состоянием и прежде всего с состоянием ДНК. Определение структурных изменений в хроматине клеточного ядра по характеру обычных и люминесцентных красителей тогда стало основой разработки серии методов цитохимической оценки метаболической и морфогенетической активности клеток, тканей и растения в целом.

Главными в уфимском периоде стали углубленные, более основательные исследования структурных переходов в хроматине и ДНК с привлечением современной техники молекулярно-биологического анализа. В этот период отчетливо сформулировано представление о так называемых «лабильном», «стабильном» и «остаточном» состояниях хроматина и ДНК, наиболее полно отражающих их функциональную активность и значение в регуляции метаболизма и морфогенеза клетки и организма. Здесь созданы методы цитохимического, биохимического и молекулярно-биологического анализа для решения различных вопросов физиологии и биохимии растений.

Естественно, третий, тридцатилетний, этап более богат в научных делах и насыщен разного рода событиями. Можно сказать, что он практически целиком посвящен весьма актуальной для ВИРа проблеме прикладной ботаники, генетики и селекции — принципам и методам молекулярных генетических маркеров, необходимых для полноценного изучения генофонда мировой коллекции культурных растений и их диких сородичей. Для нас это одна из важнейших проблем морфогенеза растений в условиях вировского направления науки.

В ряду важнейших проблем морфогенеза уже давно стояла проблема гетерозиса, разработка которой началась в Уфе и продолжена в ВИРе совместно с кафедрой и Отделом, когда-то созданными мной. Нашим совместным работам в этом плане тогда благоприятствовала просьба Зии Нуриевича Нуриева — Секретаря башкирского Обкома КПСС — о нашем научном сотрудничестве: в течение многих лет (пока позволяло здоровье) я ежегодно посещал Уфу для чтения лекций в Университете и поддержания научных связей.

В это время мои ученики продолжали там изучение молекулярногенетических механизмов действия стимуляторов и ингибиторов роста, а также природы гетерозиса, в связи с морфогенезом растений.

По биохимии и молекулярным аспектам гетерозиса и гомеостаза у растений мы тогда совместно подготовили и издали в Уфе сборники: «Вопросы биохимии гетерозиса у растений» (1971), «Физиологические и биохимические аспекты гетерозиса и гомеостаза растений» (1976), «Электронно-микроскопическая цитохимия» (1971), а в Ленинграде — методические пособия: «Методы исследования нуклеиновых кислот растений» (Л., 1967. Коллектив уфимских и вировских авторов) и «Методы биохимии и цитохимии нуклеиновых кислот растений» (В. Г. Конарев, С. Л. Тютерев. Л.: Колос, 1970; главным образом по результатам исследований в Уфе).

Функциональное состояние клеточных ядер гетерозисных растений мы оценивали по их метилофилии, пиронинофилии и методами люминесцентного микроскопического спектрального анализа с использованием красителя акридинового оранжевого, хорошо отработанными Лидией Сергеевной Сердюк. Эти методы были доложены и одобрены на 2-й Всесоюзной конференции по «Биологии нуклеиновых кислот растений», состоявшейся в Уфе в 1962 году. Там сделан доклад на тему: «Люминесценция акридинового оранжевого на метилофильных и пиронинофильных ядрах» (Л. С. Сердюк, В. Г. Конарев. М.: Наука, 1964. С. 207–209).

Естественно, в изучении гетерозиса как явления довольно сложного, связанного с многими жизненными функциями организма, использовали разные подходы, прежде всего физиологические, биохимические и молекулярно-генетические. В 1974 году Международной организацией ЭУКАРПИА я был приглашен со вступительной лекцией на 2-ю Сессию («Физиология гетерозиса») 7-го Конгресса этой Ассоциации, проходившего в Будапеште. Лекция посвящена физиологическим и биохимическим аспектам гетерозиса. Судя по всему, она понравилась. В перерыве многие подходили к Дмитрию Даниловичу с благодарностью, на что он отвечал: «А что Вы меня благодарите, благодарите Конарева». Подходили и ко мне. Тут я познакомился с доктором Дж. Мак Кеем. Это один из лучших европейских генетиков-тритикологов нашего времени. Он выступал со вступительной лекцией этого Конгресса на тему: «Генетические и эволюционные принципы гетерозиса». Впоследствии я встречался с ним несколько раз.

Проблемам гетерозиса потом я посвятил 10-ю главу монографии «Морфогенез и молекулярно-биологический анализ растений» (1998) под названием: «Гетерозис — один из путей реализации генетического и морфогенетического потенциала вида в эволюции и селекции».