Создание банка семян в детских ботанических садах на базе образовательных организаций

Сохранение генофонда различных видов растений является одной из главных задач, определяющих деятельность ботанических садов, в том числе и школьных. Эффективность сохранения генофонда растений увеличивается за счёт сохранения генетических банков.

Целью банка долговременного хранения семян является сохранение исходного материала для восстановления численности видов растений в ботаническом саду. Поскольку каждый вид растений в отдельности существует как совокупность конкретных популяций, необходимо выявить его разнообразие с последующим его сохранением.

Банк семян школьного ботанического сада является хранилищем генофонда растений, отражающим всё разнообразие имеющихся коллекций и экспозиций растений.

Банки семян — это постоянные живые коллекции растений, причем не только деревьев, как в дендрариях, но и злаков, разных сортов пшеницы, риса, хлопчатника, различных овощных культур и т. д. Они создаются для сохранения биологического разнообразия. Первый банк семян был создан во Всесоюзном институте растениеводства Николаем Вавиловым ещё в 20−30-е годы XX века. Семена из банков могут быть использованы для восстановления популяций, которые исчезают в природе. Они также могут пригодиться селекционерам для выведения новых сортов возделываемых человеком растений (лекарственных, пищевых и др.). Банк семян формируется из растений, входящих в живые коллекции ботанических садов и других научных учреждений. Кроме того, банк семян может ежегодно пополняться при сборе семян в полевых экспедициях, в местах произрастания редких растений в природе.

Сбор семян и их хранение — процессы, неразрывно связанные между собой. Так, например, перед закладкой на хранение семена хвойных очищают от смол (смолистые вещества приводят к потере всхожести), а семена многих растений, находящиеся внутри плодов и ягод, очищают от мякоти, составляющие вещества которой угнетающе действуют на зародыш семени. Полностью очищенные семена просушивают. Если предполагается использовать их в течение года, влажность может быть достаточно высокой (75−80%). Регулярно проводится тестирование образцов на всхожесть, и если она падает ниже допустимого уровня (до примерно 85%), то партию обновляют, проращивая запасённые семена и получая новый урожай. Это наиболее сложная и дорогостоящая часть процесса. При этом доводят семена до состояния сыпучести. Затем их помещают в любые подходящие по размеру ёмкости, маркируют и убирают на хранение в условиях низких положительных температур, например, в холодильник — не выше 4−5°С. Семена многих растений могут сохранять всхожесть, оставаясь в состоянии покоя, тысячи лет, если находятся в условиях низкой влажности (5−10%) и температуры (-20 °С). К этой группе относятся основные культуры — зерновые, соя, хлопчатник и различные овощи.

Если необходимо заложить семена на длительное хранение при создании собственного банка семян, поступают следующим образом. В этом случае семена просушивают более тщательно и значительно дольше: как минимум на протяжении 3−4 недель температуру желательно поддерживать на уровне не ниже 32−35°С. Именно такие условия максимально сокращают содержание влаги в семенах. Затем в том же сухом и тёплом помещении их упаковывают в небольшие полиэтиленовые пакеты или бумажные пакетики (в случае, если семян мало), сделанные из фольги, из которых удаляют воздух и плотно их закрывают (воздухонепроницаемая фольга предпочтительнее). На каждом пакетике указывают название культуры и год сбора семян и помещают в морозильные камеры.

Ёмкости для хранения семян можно сделать из многих материалов, чаще всего берут бумагу и ткань.

Самый распространённый способ хранения семян — в бумаге. Этапы создания конверта для хранения семян (Рис. 1):

Берём тетрадный лист и сгибаем его пополам по вертикали.

Длинный край сгибаем 2 раза к себе, дважды отступив от края по 1 см.

Кладём лист согнутым краем на стол и отгибаем верхний уголок на себя под углом 45°.

Ту же процедуру повторяем и с нижним уголком прямоугольника.

Кладём конверт горизонтально, чтобы удобнее было работать с ним. Уголки «смотрят» на вас.

Крайний левый уголок сгибаем наполовину, направив его на себя. Его надо спрятать его под согнутый в самом начале край. Так же делаем и с противоположной стороны.

На полученном конверте указываем самую важную информацию: сорт и год сбора семян. Семена в предложенный конверт нужно засыпать до того, как вы начали складывать уголки, т.к. в готовом виде отверстие у него отсутствует.

Пакеты-грипперы, пакеты с замком зип-лок, пакеты zip-lock (Рис. 2) — всё это названия одной и той же вещи. Так называются полиэтиленовые пакеты с очень удобным замком-защёлкой. Этот замок состоит из двух плотных полос, одна из которых вдавливается в другую. Благодаря такой защёлке никаких дополнительных ухищрений (скотч, скрепка, булавка, прищепка и т. п.) не понадобится: замок надёжно защищает внутренность пакета от высыпания.

Пакеты с замком зип-лок идеально подходят для хранения семян не только из-за наличия такого замка. Еще одно их достоинство — размеры. В отличие от обычных полиэтиленовых пакетов, пакеты зип-лок бывают очень маленькими, например 4×7 см. Это очень удобно, если речь идёт о хранении небольшого количества семян.

Хранение семян в банках из-под детского питания имеет немало достоинств:
• благодаря завинчивающимся крышкам банки герметично закрываются, поэтому семена в них надёжно защищены от сырости;
• семена в стеклянной банке можно хранить и в неотапливаемом помещении, что очень важно для многих культур, особенно для хранения при отрицательной температуре, т.к. в этом случае они проходят закалку (стратификацию), что положительно сказывается на всхожести;
• металлические крышки не дадут вредителям добраться до ваших запасов.

В стеклянную банку для хранения помещают только семена с низкой влажностью (рис. 3).

Большое количество семян хранят в органайзере. Его можно сделать из обувных коробок (Рис. 4).

Для работы понадобятся:
• 2 обувные коробки;
• ножницы;
• клей;
• линейка;
• карандаш.

Этапы работы.
Измеряют длину первой коробки. Из второй вырезают продольный разделитель, который равен длине первой коробки плюс 4 см. С каждого его края загибают по 2 см. Эти согнутые части нужны, чтобы приклеить разделитель к стенкам органайзера. Теперь измеряют ширину коробки-основы. Из второй коробки нарезают необходимое количество поперечных разделителей. Длина каждого из них равна ширине коробки плюс 3 см. Края поперечин сгибают, отступив 1,5 см от среза для того, чтобы склеить эти части с коробкой. На продольном разделителе на равном расстоянии друг от друга нужно поставить метки — по количеству поперечин. По этим линиям делают надрезы в нижней части разделителя, доходя до половины. Во всех поперечных разделителях делают надрезы — для фиксации.

На поперечные разделители наклеивают бумажки-указатели с названиями культур. Затем при помощи клея фиксируют в коробке продольный разделитель, приклеив его края посередине коротких стенок коробки. Когда клей высохнет, «надевают» на него поперечные разделители, совместив надрезы. Края всех поперечин также подклеивают к коробке.

Семена по каждой группе также можно хранить в медицинских стерилизаторах (рис. 5), которые хорошо поддерживают определённую влажность.

Пакеты с семенами укладывают в стерилизатор, внутрь которого помещают реестр с указанием названия образца, года сбора, места сбора, количества семян в пакете, реестрового номера.

Для большинства культур срок годности семян при этом способе хранения составляет до 20 и более лет. Такой метод не только не ухудшает качество семян, но зачастую существенно улучшает их всхожесть, сокращает сроки и уменьшает растянутость прорастания, свойственную ряду культур. Однако есть немало культур, семена которых и при хранении в комнатных условиях сохраняют высокую всхожесть, причем на протяжении многих лет. В их число входят практически все культивируемые виды семейства бобовых. Если о семенах каких-либо растений достоверно известно, что они сохраняют удовлетворительную всхожесть в любых условиях, их можно держать и не в холодильнике. Но если такой информации нет или она недостоверна, хранение должно быть только холодным. Дело в том, что запасающая ткань семян многих культур содержит большое количество масел, которые при положительных температурах постепенно превращаются в жирные кислоты, тормозящие прорастание зародыша. Чем выше температура, тем активнее процесс превращения масел в жирные кислоты, тем быстрее происходит потеря всхожести. Внешне этот процесс никак себя не проявляет. Низкие температуры препятствуют или совершенно прекращают трансформацию масел в жирные кислоты и тем самым сохраняют способность зародыша к развитию, то есть всхожесть семян. Если при подготовке семян к хранению удалось добиться достаточно низкой влажности, семена лучше хранить при низких положительных температурах. Отрицательные температуры, порой даже небольшие, способны оказывать повреждающее и необратимое действие на клетки с большим количеством жидкости.

Чтобы процесс получения банка семян был успешным, необходимо знать не только общие правила, но и нюансы, связанные с конкретными видами растений.

Проще всего получить собственные сортовые семена от растений-самоопылителей. Хотя и у них возможно перекрёстное опыление, происходит это в очень небольших масштабах: при работе насекомых (пчёлы, шмели, муравьи) — не более 5−10%. Например, горох, фасоль, соя. Это самоопыляемые растения, с них можно смело брать семена. Тут всё просто — надо дождаться, когда стручки полностью созреют, раскрыть створки и выбрать из них семена. Только сразу упаковывать их нельзя — надо просушить примерно неделю.

Труднее получить чистосортные семена у культур-перекрестников. Для облегчения перекрестного опыления и исключения самоопыления у растений существует большое количество приспособлений. Это и неодновременное созревание в одном цветке пыльцы и рыльца пестика, и избирательность при оплодотворении, и несовместимость собственной пыльцы с секретами рыльца, и длинные пестики в цветках, и упрощение околоцветника, и выделение нектара, и особая окраска цветков и т. п.

Например, у сортов культур-перекрестников (капусты, моркови, свёклы, лука и др.) в процессе их выращивания необходимо строго следить за изоляцией цветущих растений, чтобы исключить их переопыление с растениями других сортов и культурами-засорителями, легко переопыляющимися с культурными. Это подчас большая проблема. Так, на юге и Донбассе культурная морковь и пастернак легко переопыляются с дикой морковью и диким пастернаком. Следствие — появление в потомстве цветушных растений, не образующих корнеплодов, растений с белыми корнеплодами, грубых несъедобных корнеплодов. Такие перекрестноопыляемые культуры, как лук, редис, морковь, свёкла, капуста, особенно нуждаются в строгой изоляции (рис. 6).

Для исключения переопыления у перекрестноопыляющихся культур устанавливается пространственная изоляция в несколько километров. Особенно это важно для ветроопыляемых культур. Например, столовая свёкла легко переопыляется не только с другими сортами, но и с другими формами свёклы — сахарной и кормовой, а также листовой. Естественно, что потомство не будет сохранять признаки материнского растения. Цветки огурца, тыквы, дыни, арбуза охотно посещают не только пчёлы и шмели, но и ползающие насекомые — муравьи. Полученные от перекрёстного опыления семена дадут растения совсем не с теми признаками, на которые можно было надеяться.

У томатов на семена собирают полностью вызревшие плоды с характерной для сорта окраской и с типичных растений (соответствующих описанию). Плоды разрезают поперёк и выделяют из семенных камер семена с пульпой (слизистой частью) в стеклянную тару. Семена оставляют на несколько дней для сбраживания. При этом слизистая оболочка газами срывается, и семена дезинфицируются продуктами брожения. На семена собирают полностью вызревшие томаты характерной окраски с типичных для сорта растений. Как только слизь сойдёт, семена промывают, удаляя остатки брожения. Качественные семена тонут в воде. После промывания семена просушивают в течение нескольких дней и помещают в пакет вместе с этикеткой, где указано название сорта и год урожая. Хранят в сухом месте при комнатной температуре. Семена томата сохраняют всхожесть до 5−6 лет.

У различных видов перца плоды с типичных растений не убирают в фазе технической спелости, а дожидаются их полного вызревания, когда они приобретут характерную для размножаемого сорта окраску (красную, оранжевую, жёлтую). Плоды снимают с растения и разрезают так, чтобы свободно достать семяносец. Семена выделяют с семяносца и просушивают в течение нескольких дней. Далее упаковывают так же, как и семена томата. Семена перца сохраняют всхожесть 3−4 года.

У баклажана плоды, как и у перца, не убирают в фазе технической спелости, а дожидаются наступления биологической зрелости. При этом плод меняет окраску с чёрной или фиолетовой на коричневую, а с белой, зелёной или лиловой — на лимонную. Плоды снимают и оставляют на дозаривание на 7−10 дней. Так семена лучше вызревают. Плоды перед выделением семян разминают без повреждения кожицы: катают по столу или слегка отбивают скалкой.

У огурца при переходе от технической к биологической зрелости плоды превращаются из зеленцов в семенники. Плоды снимают с растения и дозаривают 7−10 дней. После этого плод разрезают вдоль и столовой ложкой вычищают семенную камеру с семенами в слизи в стеклянную ёмкость. Семена со слизью сбраживают в течение нескольких дней. При этом газы срывают слизистый покров с семян, и они легко промываются. Хорошие семена тонут в воде. Семена промывают и просушивают. Упаковывают аналогично другим. Просушивают семена дольше, чем у паслёновых, потому что огуречные семена крупнее. Семена огурца сохраняют всхожесть 5−6 лет.

У кабачка с типичных растений при соблюдении норм пространственной изоляции от других сортов и тыквы твердокорой не собирают плоды, а дожидаются наступления биологической зрелости. При этом они существенно увеличиваются в размерах. Окраска бледнеет и изменяется на бурую или жёлтую, плодоножка одревесневает. Вызревшие плоды кабачка существенно увеличиваются в размерах и приобретают бурую или жёлтую окраску. Плоды снимают и дозаривают 10−15 дней. Затем плоды разрубают вдоль и вручную выбирают семена из камер. Рука должна быть защищена резиновой перчаткой, поскольку сок едкий. Семена очищают от остатков мякоти и просушивают. Можно и промыть семена, но не помещая их в воду целиком. Семена кабачка не тонут в воде. При просушивании они самоочищаются — тонкая плёнка вокруг семян высыхает и слущивается. Семена кабачка сохраняют всхожесть до 5 лет.

Несколько сложнее получать семена капусты, лука и корнеплодов. Прежде всего потребуется хранить маточники. Во время хранения должна поддерживаться яровизирующая температура (+2…+8 градусов) и оптимальная влажность воздуха. Для лука она низкая, не выше 60%, а для других культур, наоборот, высокая — не ниже 80−90%. Рано весной маточники высаживают в открытый грунт с соблюдением норм пространственной изоляции от других сортов каждой из культур. Растения вырастают значительно выше, чем в первый год жизни, и кусты бывают разветвлёнными, что потребует опор для подвязки. Семена вызревают очень недружно и склонны к осыпанию.

Собирают выборочно, срезая отдельные ветки:
• у капусты — при побурении стручков,
• у свёклы — при побурении клубочков,
• у моркови и других сельдерейных — при побурении зонтика,
• у лука — при начале растрескивания первых коробочек.

Собранные части семенников раскладывают для дозаривания, а затем обмолачивают, перетирая вручную и отделяя на решетах семена от остатков веточек, зонтиков и стручков. Семена отдувают и зафасовывают, снабжая этикетками.

Семена сельдерея хранят до 2 лет, пастернака — до 1 года. Растения пастернака сильно обжигают открытые участки кожи, поэтому все операции с растениями необходимо проводить, полностью укрыв части тела одеждой, а лицо — маской. Семена свёклы и моркови сохраняют всхожесть до 5−6 лет, семена петрушки, укропа и лука — до 3 лет, капусты — до 4−5 лет.

Семена моркови. Морковь опыляется пчёлами, и, если рядом цветут разные сорта, произойдёт переопыление. Однако семена морковь даёт только на второй год. То есть в первый сезон нужно выкопать корнеплоды, сохранить их в погребе, весной посадить на грядку, и только потом она зацветёт. Следовательно, в один год можно получить семена только с одного сорта. Собирать семена моркови просто — надо собрать полностью созревшие зонтики, обшелушить семена и просушить их несколько дней.

Семена свёклы. Тут та же история, что и с морковью, — семена она даёт на второй год.

Семена сохраняют хорошую всхожесть несколько лет, оптимальная температура и время для появления всходов и высадки растений на постоянное место у разных овощных культур различаются (табл. 1).

Значительную часть в ассортименте декоративных культур занимают гибриды F1, поэтому не с любого растения нужно собирать семена. Некоторые из них бесплодны, то есть вовсе не дают семян. У других семена завязываются неплохо, но выращенные из них растения могут сильно отличаться от исходных, причем не в лучшую сторону. По способу опыления все растения делятся на перекрестно- и самоопыляющиеся. К самоопыляющимся цветочным растениям относят однолетние астры, душистый горошек, левкой и некоторые другие, у которых каждый цветок опыляет себя сам, поэтому почти все растения, полученные из таких семян, будут похожи на исходные. К перекрестникам относятся такие цветочные растения как агератум, львиный зев, гелихризум, бархатцы, гвоздика, календула, настурция, у которых растения разных сортов могут переопыляться, разные экземпляры переопыляются между собой. Если недалеко друг от друга растут разные сорта перекрестно опыляющейся культуры, то растения, полученные из их семян, могут быть либо похожи на одного из родителей, либо значительно отличаться от них. Поэтому если посеять подобные семена, получают не только красивую смесь, но и экземпляры с необычными признаками, которые могут стать родоначальниками нового сорта. Для получения чистосортных семян нужно высаживать лишь один сорт перекрестно опыляемого растения.

У культур с дружно созревающими или хорошо дозаривающимися семенами (гипсофила, лобулярия, лобелия, нигелла, львиный зев, флокс Друммонда, иберис, василёк, годеция, кларкия, льнянка, немезия, шизантус, гвоздика, незабудка) срезаем всё растение целиком в тот момент, когда большая часть семян созрела и коробочки или стручки начали открываться. У георгинов, астр, бархатцев, гелихризумов, настурции, виолы, маргаритки, душистого горошка и прочих — семена нужно собирать выборочно, в несколько этапов, по мере их созревания.

Корзинки астр, гелихризумов, акроклинумов собирать нужно тогда, когда все лепестки засохнут, а в центре соцветия появится пушок. Корзинки бархатцев собирают несколько раньше, когда лепестки уже увяли, а плёнчатая обертка-стаканчик в основании соцветия ещё не высохла (рис. 7).

Семена однолетних георгинов (Рис. 8) лучше собирать, когда плоды подсохнут, однако можно это сделать и раньше, поскольку семена этой культуры могут дозариваться.

Зелёные, не высохшие семена-орешки собирают и у настурции, но только те, которые достигли крупных размеров и легко осыпаются при прикосновении. Такие семена также нужно дозаривать в течение 2−3 недель при комнатной температуре (+20…+25°С). Семена настурции созревают не дружно, поэтому их собирают в несколько этапов. У космеи и календулы семена собирают созревшими и почти полностью высохшими.

Для удобства хранения собирать семена лучше всего в бумажные пакеты или в мешочки из ткани. Если семян немного, их оставляют в тех же пакетах, расставляют в ящики и хранят в тёплом, сухом помещении. На каждом пакете необходимо написать название культуры, сорта и дату сбора. Если семян много, их сначала надо высушить при температуре от 20 до +30…+35 °С, периодически переворачивая растения, перемешивая ворох (плоды с семенами). Заканчиваем сушку, когда масса будет казаться сухой, а листочки, коробочки, веточки будут легко ломаться при сгибании. Затем проводим выделение семян из вороха и их очистку (рис. 9, 10).

Для этого можно использовать различные сита (например, сито для муки или дуршлаг). Сначала с помощью сита с более крупными отверстиями отделяем крупный мусор. Полученные семена провеиваем и помещаем в бумажные пакеты, внутрь которых вкладываем этикетку с указанием культуры, сорта, количества или массы семян, места сбора и даты. Аналогичная запись должна быть на пакете.

Бумажные пакеты укладываем в контейнеры, плотно закрываем крышкой во избежание увлажнения и храним на стеллаже в сухом помещении.

При создании банка семян древесных культур необходимо учитывать продолжительность сохранения жизнеспособности находящихся в покое семян, наследственных свойств и внешних условий. Семена некоторых видов древесных культур, например ивы и тополя, должны быть высеяны сразу после полного их созревания, так как они быстро теряют способность к прорастанию, поэтому их хранят при особых условиях.

Все семена древесных растений при хранении в оптимальных условиях, разделяют на категории:

• ивовые и буковые (срок хранения до 3 лет);
• хвойные (большинство видов) — от 3 до 15 лет;
• бобовые — свыше 15 лет (3).

Семена многих видов древесных культур при оптимальной влажности и естественных температурных условиях могут храниться долгие годы без заметного снижения их жизнеспособности. При пониженных температурах (0−5°С) жизнеспособность семян сохраняется значительно дольше, так как при температуре ниже -5°С дыхание семян и развитие грибов сильно подавляются. Поэтому в таких условиях семена менее чувствительны к повышению влажности, чем при более высоких температурах. При оптимальной влажности они слабее реагируют на колебания температуры.

Пополнение коллекции осуществляется путём идентификации и переопределения видов существующих растений, изъятия объектов растительного мира из мест их естественного произрастания в соответствии с законодательством об охране окружающей среды и растительного мира, приобретения документированных образцов из коллекции других школьных ботанических садов на основании обмена, дарения или иных источников. Поступление объектов (семян, луковиц и др.) регистрируется в едином регистрационном журнале (табл.3).

Посев поступивших семян растений регистрируется в едином посевном журнале. Растения, прошедшие испытания в культуре не менее 3 лет, включаются в каталог и формируют коллекцию (табл. 4).

При этом всем образцам коллекции присваивается индивидуальный номер. Индивидуальный номер состоит из 4 цифр:
1-я цифра отражает семейство,
2-я цифра – род,
3-я цифра – вид (подвид, форма, сорт),
4-я цифра – порядковый номер экземпляра.