Дыня: генетическое разнообразие, физиология и биотехнологические особенности

Среди представителей семейства Тыквенные Cucumis melo — одна из наиболее важных возделываемых культур. Дыню выращивают главным образом ради плодов, которые обычно отличаются сладким ароматом и большим разнообразием по массе (от 50 г до 15 кг), цвету мякоти (оранжевый, зелёный, белый и розовый), цвету кожуры (зелёный, жёлтый, белый, оранжевый, красный и серый), форме (округлая, плоская и удлинённая) и размеру (от 4 до 200 см). На основании перечисленных признаков C. melo можно разделить на семь различных типов. Плоды дыни могут быть климактерическими или неклимактерическими; соответственно, они либо остаются прикреплёнными к стеблю, либо при созревании формируют зону отделения и естественным образом опадают с растения. Традиционная селекция дыни ведётся около 100 лет; первоначально создавали главным образом сорта со свободным опылением. В последние 30 лет улучшение дыни осуществляли преимущественно методами традиционной гибридизации. Улучшение генетического материала происходит относительно медленно и ограничено узким генофондом. Выраженная половая несовместимость на межвидовом и межродовом уровнях препятствует быстрому созданию новых сортов с высокой устойчивостью к болезням и насекомым, а также с улучшенными вкусом и сладостью. Для ускорения появления новых признаков и расширения их разнообразия целесообразно вводить новые гены, способные повысить продуктивность растений и качество плодов дыни. Для этого необходимы методы культивирования тканей и трансформации растений, позволяющие вводить новые или чужеродные гены в генетический материал C. melo. Для успешного коммерческого применения биотехнологии необходима эффективная система регенерации растений из культур in vitro. Описано более 40 программ регенерации дыни in vitro, однако регенерация различных типов дыни сильно варьирует, а в некоторых случаях невозможна. Причины этого до сих пор неизвестны, что существенно ограничивает использование технологии трансформации растений для улучшения генетического материала дыни. Манипуляции с дыней in vitro затруднены: генотип-специфичные реакции на методы культивирования (например, органогенез и соматический эмбриогенез), а также требования к условиям среды и гормональному обеспечению роста и регенерации растений остаются недостаточно изученными для разработки простых процедур культивирования и трансформации всех генотипов C. melo. Во многих случаях такие процедуры приходится разрабатывать для каждой отдельной линии. В настоящей статье описаны результаты исследований, посвящённых успешным подходам к регенерации растений и трансгенной трансформации C. melo. Также рассмотрены возможности улучшения характеристик качества плодов дыни и послеуборочной обработки. Несмотря на проведение в 1996 году более 140 полевых испытаний трансгенной дыни в США, коммерческих трансгенных сортов дыни по-прежнему нет. Это может быть связано с сочетанием технических и эксплуатационных факторов, проблемами прав интеллектуальной собственности и, вероятнее всего, отсутствием общественного признания. Тем не менее перспективы улучшения генетического материала дыни благоприятны благодаря накопленным знаниям о доступных методах и генофондах, потенциально пригодных для селекции этой культуры.