Niezależnie od tego, czy chodzi o storczyki, jagody czy banany, hodowla tkanek roślinnych jest szeroko stosowana w rolnictwie od prawie 40 lat w celu uzyskania jednolitego i wolnego od chorób materiału hodowlanego. Ale jeśli chodzi o konopie indyjskie, technologia ta pojawiła się dopiero w ciągu ostatnich kilku lat, kiedy naukowcy pracujący z marihuaną złamali kod tego, co roślina chce z powodzeniem rozmnażać na małą skalę. Dołączając do walki z jednym z głównych wrogów trawy chmielowej, utajoną chorobą wiroidową chmielu, kultura tkanki konopi jest nową drogą do zachowania genetyki jednej z najbardziej różnorodnych roślin botanicznych na planecie. I chociaż hodowcy byli w stanie zdobyć kawałki wyhodowane w kulturach tkankowych przez około osiem lat, klony kultur tkankowych zostały po raz pierwszy udostępnione publicznie za pośrednictwem Node Labs podczas balu dożynkowego Emerald Cup, który odbył się w grudniu 2022 r.

„Konopie są rośliną bardzo odporną na kultury tkankowe. Istnieją pewne rośliny, które tak mają” – mówi Lauren Avenuis, dyrektor generalny Node Labs, wyjaśniając, dlaczego tak długo trwało, zanim technologia stała się opłacalna dla konopi. „Tak więc, podobnie jak awokado, winorośl, po prostu nie lubią mikrorozmnażania. Nie lubią tego rodzaju replikacji. A ponieważ konopie indyjskie są roślinami jednorocznymi, lubią wyrastać z nasion, kwitnąć i umierać”.

Naukowcy współpracujący z Node, małym laboratorium zlokalizowanym w niepozornej czerwonej stodole w wiejskim Petaluma w Kalifornii, spędzili lata na badaniu kultur tkankowych, zanim odkryli metodologię, która umożliwiła wykorzystanie technologii komórek macierzystych do konopi indyjskich. Teraz, gdy już to zrobili, w ich placówce znajduje się imponujący bank genetyki konopi. Kiedy mówię to na głos, wywołuje to kilka chichotów, ale przebywanie w pokoju wypełnionym półkami poświęconymi klonom kultur tkankowych, każdy we własnym pojemniku, przypomina mi akwarium w sklepie zoologicznym. Wszystkie rośliny rosną w przezroczystej galaretowatej substancji pochodzącej z wodorostów zwanej agarem, dzięki czemu można zobaczyć całą strukturę ich korzeni. Są to małe terraria, które zawierają historię przeszłości, teraźniejszości i przyszłości puli.

Dyrektor naukowy Chris Leavitt przeprowadza mnie przez procedury w Node, wyjaśniając, że rośliny, w przeciwieństwie do ludzi, nie mają świadomości całego swojego ciała.

“[Plants] to kolonia komórek, które są ze sobą połączone” – mówi Leavitt. „Więc jeśli łodyga otrzymuje taki sam sok, jaki normalnie otrzymywałaby w agarze, nawet nie wie, że nie jest jeszcze przyczepiona do rośliny. Możesz hodować części roślin w hodowli tkankowej w sposób, w jaki nie możesz rosnąć na zewnątrz. Możesz wyhodować sekcję tylko liścia lub tylko łodygi… możesz naprawdę złamać zasady typowej uprawy roślin, mając ją w takim otoczeniu”.

Moja wycieczka po Node zaczyna się w prefabrykowanym czystym pomieszczeniu, w którym pożywka, agar, jest mieszana w autoklawie, urządzeniu przeznaczonym do sterylizacji. W tym pomieszczeniu sterylizowane są również inne narzędzia stosowane w procesie hodowli tkankowej, takie jak nożyczki i słoiki. Wkładam drugi zestaw butów chirurgicznych, zanim udam się do komory wzrostowej i pokoju transferowego, gdzie obserwuję, jak gorący agar jest dozowany do tych samych przezroczystych plastikowych pojemników, które widzę w dziale z żywnością luzem w moim lokalnym sklepie spożywczym. W tym pomieszczeniu jakość powietrza jest na poziomie ISO 8, miary, która zawiera tysiąc drobinek kurzu na jard sześcienny, który jest również używany w produkcji elektronicznej i medycznej. Cała sterylizacja i czystość powietrza zapewniają, że żadne zanieczyszczenia nie przedostaną się do laboratorium.

„Jedną z rzeczy, które tutaj robimy, jest czyszczenie roślin” — mówi Luis Mautner, dyrektor ds. rozmnażania w firmie Node. „Czyszczenie roślin to proces, w którym bierzesz roślinę ze świata zewnętrznego i przepuszczasz ją przez proces, który opracowaliśmy tutaj. Wybieramy rośliny, które nie mają żadnych problemów z nimi związanych, takich jak bakterie chorobotwórcze, grzyby, fusarium, które są jednymi z tych, które bardzo wpływają na przemysł konopny. Indeksujemy również HLVd, który jest utajonym wiroidem chmielowym”.

Mautner rozpoczął pracę z konopiami indyjskimi po karierze w hodowli tkanek, która obejmowała pracę z firmą jagodową Driscoll’s i tropikalnymi roślinami ozdobnymi, takimi jak lilie pokojowe. Mówi, że czyste podłoże jest używane, ponieważ jest diagnostyczne i pokazuje, kiedy coś nie powinno rosnąć na roślinie.

Następnie wchodzimy do kolejnego pomieszczenia, w którym na półkach przechowywane są rośliny konopi w różnych fazach wzrostu. Są też półki z innymi roślinami, które Node testuje do badań, w tym winogrona i najsłodsze malutkie Tempranillo.

Aby rozpocząć pracę z Node, klienci dostarczają 10 łodyg klonów z rośliny konopi indyjskich, tworząc coś, co Mautner nazywa bukietem. Klony są rozkładane do poziomu komórkowego, ponieważ konopie indyjskie mają silne powinowactwo do endogennych zanieczyszczeń w łodydze, wyjaśnia Leavitt. Naukowcy z Node pocięli klony na jedną część, merystem, rodzaj tkanki w roślinach, w której znajdują się komórki macierzyste lub komórki, z których rozwijają się wszystkie inne typy komórek.

„Odkryliśmy, że po rozcięciu merystemu można tego uniknąć” — mówi Leavitt.

„To, co zasadniczo robisz, to branie [the cannabis clones] aż do zasadniczo komórek macierzystych rośliny” – dodaje Avenius. „Więc eliminujesz wszystkie epigenetyczne, wszystkie zmiany genetyczne związane ze stresem lub środowiskiem. dostajesz [the plant] aż do czystej ekspresji, genetyki, a następnie usunięcia zasadniczo całej tkanki naczyniowej. Dostajesz więc zupełnie nowy czysty przykład i próbkę tej rośliny konopi, którą możemy teraz wyhodować w kulturze tkankowej wolnej od jakichkolwiek innych wpływów, a następnie zobaczyć jej czystą ekspresję genetyczną”.

Po pocięciu do merystemu klony mają tylko około pół milimetra do milimetra. Gdy rośliny urosną i zaczną wyglądać jak rośliny konopi zamiast małych plamek, są testowane na obecność HLVd. HLVd jest szeroko rozpowszechnionym patogenem w klonach konopi, który powoduje zahamowanie wzrostu i zmniejsza zdolność rośliny do wytwarzania włosków. Leavitt wyjaśnia, że ​​HLVd jest jak rak skóry, ponieważ może wpływać na jedną część rośliny, ale nie na inną. To kolejny powód, dla którego kultura tkankowa jest tak cennym narzędziem w walce z wirusem, ponieważ redukuje roślinę do jej najbardziej podstawowych elementów.

Po tym, jak rośliny przejdą szeroko zakrojony proces przesiewania, rosną do około 3 do 4 cali i są wykorzystywane do wypełnienia banku, systemu, w którym Node przechowuje genetykę konopi w bibliotece genetycznej.

„Te dwie lodówki odgrywają ogromną rolę na dużym rynku genetyki konopi”, mówi Avenius, gdy przyglądam się bankowi genetycznemu Node, zawierającemu prace hodowców konopi, takich jak Sherbinski i Masonic, a także firm takich jak Cannarado, Connected i mniejszych hodowców, takich jak Sonoma Hills Farm , który zgromadził swojego Różowego Jezusa.

Aspekt banku nasion firmy wiąże się z początkami Node Labs. Firma Node została założona w 2018 roku po tym, jak Felipe Recalde, dyrektor generalny Compound Genetics i współzałożyciel Node, stracił swoją bibliotekę genetyczną odmian konopi i swój dom w pożarze Tubbs, najbardziej niszczycielskim pożarze w historii Kalifornii, który przetoczył się przez Santa Rosa w 2017 roku. wszyscy wokół niego również stracili swoją matkę, Recalde postrzegał hodowlę tkankową jako przyszłość ochrony genetycznej. Eksperymentował z wadliwymi zestawami do hodowli tkankowej od 2010 roku. Jednak dopiero gdy nawiązał współpracę z Leavittem, który pracował nad wykorzystaniem hodowli tkankowej do zachowania zagrożonych gatunków, zobaczył, że hodowla tkankowa może być opłacalna dla konopi . Obecnie genetyka jest przechowywana w laboratorium i poza nim, aby służyć jako dodatkowa kopia zapasowa na wypadek katastrofy, takiej jak pożar.

Część pracy wykonywanej przez Node to prywatne usługi dla klientów polegające na przechowywaniu genetyki, ale niektóre firmy, takie jak Connected Cannabis Co., mają również certyfikowaną genetykę dostępną do licencjonowania. Spójność klonów kultur tkankowych, które otrzymuje się od Node Labs, gwarantuje, że marki działające w wielu stanach, takie jak jeden z partnerów laboratorium Khalifa Kush wspierany przez rapera Wiz Khalifa, mogą dostarczać znormalizowane, spójne kwiaty w całym kraju. Podstawowa współpraca Node z Compound Genetics umożliwia laboratorium hodowanie klonów do kwitnienia, aby klienci mogli je przetestować. Umysły w Compound Genetics hodują rośliny z nasion w swoim zakładzie w San Francisco i fenotypach, aby zapewnić swoim klientom najlepsze selekcje klonów. Proces w Node nadaje genetyce uwierzytelnienie, które nie występuje, jeśli ktoś otrzyma klon od znajomego.

Leavitt mówi, że przyszłość przemysłu kultur tkankowych nie polega na tworzeniu miliona roślin na zamówienie, ale na przechowywaniu genetyki i dostarczaniu roślin matecznych, które hodowcy mogą rozmnażać poprzez tradycyjne rozmnażanie.

„Główny funkcjonariusz ds [tissue culture] tutaj nie jest w mikrorozmnażaniu. Nie chodzi o to, aby uzyskać 50 000 roślin za jednym zamachem”, wyjaśnia Leavitt o różnicy w technikach hodowli tkankowej w przypadku konopi indyjskich i tradycyjnego rolnictwa. „To przechowywanie plazmy zarodkowej, co jest fantazyjnym terminem w rolniczym wydaniu genetyki, bankowości genetycznej”.

Innym wskaźnikiem przyszłości rozmnażania konopi w Node Labs jest proces fenotypów in vitro lub hodowanie nasion w galarecie agarowej w probówkach. Node pobiera hodowlę tkankową z małych sadzonek, które produkują nasiona, i hoduje te rośliny, oszczędzając czas hodowcom, ponieważ jeśli podobają im się wyniki, kultura tkankowa już istnieje.

„Pozwala nam to zaoszczędzić dużo czasu, ale oznacza również, że kiedy wysadzamy to ziarno, a następnie bierzemy tego klona i wypuszczamy go, mamy już pewne zalety hodowli tkankowej podczas pierwszego wzrostu”, Avenuis mówi. „Jako niedojrzała roślina nie była narażona na żadne wirusy ani patogeny. A potem ma trochę unikalnej morfologii, którą uzyskuje się z roślin do hodowli tkankowych. Zwykle mają wyższy wigor, wyższe plony, lepszą siłę łodygi. Więc już od samego początku widzisz lepiej wydajną roślinę”.

Leavitt wskazuje na przykład w laboratorium, Gastro Pop #5, krzyżówkę Apples & Bananas i Grape Gas, która została opracowana we własnym zakresie poprzez fenotyp in vitro.

„Ten Gastro Pop #5 tam, rośliny w tym laboratorium nigdy nie widziały mikrobiologicznych grzybów i bakterii przez całe swoje życie” – mówi Leavitt.

Jeśli ktoś znajdzie znakomitą odmianę, w której się zakocha, sześciomiesięczny proces uzyskania klona z kultury tkankowej może stłumić emocje, wyjaśnia.

„Dzięki temu procesowi in vitro moglibyśmy odczuwać ekscytację, paląc jointa i mówiąc: „To jest ten” i „Fajnie, jest tutaj w laboratorium” w tym samym czasie” – mówi.

Fenomenem in vitro jest sposób, w jaki Sherbinski i Compound stworzyli Tribute, krzyżówkę Gelato #41 i Apples & Bananas. Zwróć uwagę na przyszłą współpracę między Compound Genetics i Tiki Madman oraz Compound Genetics i Green House Seed Company.

Na Balu Dożynkowym Szmaragdowego Pucharu, który odbył się w grudniu 2022 r., firma Compound była w stanie zaoferować klony hodowli tkankowych „nagich pulsów” ze swojej najnowszej oferty. Przyszły bez galaretki agarowej, ponieważ w ten sposób klony są bardziej przenośne. Część gołych roślin strączkowych wynika z faktu, że są one z odkrytymi korzeniami lub są przechowywane bez gleby wokół korzeni. Nagie klony roślin strączkowych można sadzić na wybranym podłożu i stać się rośliną macierzystą, która napędza uprawę o spójnej genetyce.

„Uwielbiamy to jako następną generację klonów” — mówi Avenuis.

Cały proces klonowania kultur tkankowych to ekscytująca nowa granica dla konopi, której mogłem doświadczyć z pierwszej ręki, kiedy Recalde podarował mi klon kultury tkankowej na spotkaniu towarzyskim. Wziąłem probówkę wypełnioną klonem trzymanym w zawieszeniu w tym, co od tego czasu dowiedziałem się, że jest agarem, w domu i wyhodowałem z niego roślinę. W tamtym czasie nie wiedziałem, że maleńka roślinka zamknięta w probówce ma tak wielkie zadatki, by zasilić markę.

Przeczytaj więcej o Node Labs w nadchodzącym numerze Science & Technology magazynu High Times.