Американские ученые подобрали оптимальные условия для культивирования ex planta наиболее часто используемой в производстве растительной ткани — древесины, или ксилемы. 

Возможно, в будущем подобная технология избавит человечество от необходимости выращивать деревья на вырубку. Результаты экспериментов опубликованы в Journal of Cleaner Production.

Ксилема, или древесина, — проводящая ткань растений, ее основная функция — транспорт воды и растворенных в ней неорганических веществ. Кроме того, ксилема придает прочность растению за счет толстых клеточных стенок с лигнином, твердым природным полимером. Изделия из древесины часто называют экологичными из-за возобновляемости растительного ресурса. Однако площадь лесов постоянно сокращается: в период с 1990 по 2016 человечество потеряло около 1,3 миллионов квадратных километров лесов — это больше, чем три Забайкальских края.

За всю историю использования древесных материалов технология их заготовления не претерпевала значительных изменений: люди выращивают целые деревья, отделяют необходимые части, а ненужное выбрасывают или сжигают. Такой подход выглядит не только нерациональным, но и более затратным, чем он мог бы быть: лишь часть выращенного растения действительно используется, а ко временным расходам и расходам на землю, воду, удобрения и пестициды (в лесохозяйстве удобрения и пестициды тоже используются) добавляется стоимость транспортировки и переработки растений. Без принципиальных изменений процесса получения древесины сильно улучшить ситуацию вряд ли получится.

Тем временем растительные клетки демонстрируют впечатляющие способности развития ex planta: живые клетки могут давать начало практически любому типу растительной ткани или даже целому растению. Такое их свойство уже используется, например, в технологии микроклонального размножения растений, когда культивирование ex planta образца ткани материнского растения позволяет получить сотни и тысячи генетически одинаковых молодых ростков. Это помогает размножить даже те растения, культивирование которых другими способами — вегетативно или семенами — сильно затруднено.

Ученые из Массачусетского технологического института из группы Луиса Веласкес-Гарсии предложили применить похожую технику, но для выращивания отдельной растительной ткани, ксилемы (древесины). Они попробовали вырастить ex planta ксилему Циннии изящной (Zinnia elegans) и придать ей нужную форму.

Для начала исследователи провели ряд экспериментов, чтобы подобрать оптимальные условия культивирования. Рост клеток, увеличение их количества и доля трахеид — мертвых клеток древесины с жесткими оболочками — зависит от нескольких базовых параметров: концентрации растительных гормонов в питательном растворе, его кислотности и начальной концентрации клеток.