Мутации каннабиса: причины и разновидности

Мутация — это один из ключевых механизмов эволюции, без которого процесс адаптации к меняющимся условиям окружающей среды был бы невозможен. Климатические изменения, возросшая конкуренция, и развитие патогенов — на все эти вызовы мутации дают ответ, повышая разнообразие видов и их устойчивость.

На заре времен, когда конкуренция была ниже, а взаимодействие растений с представителями фауны и микроорганизмов лишь начинало развиваться, необходимость в адаптации была менее острой. По мере того как экосистема усложнялась, началась гонка вооружений между растениями и их потенциальными угрозами. В ходе этой борьбы мутации сформировали множество полезных механизмов защиты, в том числе и столько близкие нам каннабиноиды и терпены. 

Наблюдать развитие сложного организма возможности нет, но мы можем периодически сталкиваться с главным инструментом эволюции. Сегодня мы разберём, «что же такое мутация», «как она происходит» и основные виды мутаций, присущие каннабису. 

Что такое мутация?  

Мутация — это внезапное, устойчивое изменение в генетическом материале организма, вызванное воздействием внешних или внутренних факторов. По механизму возникновения их можно поделить на два вида: 
Спонтанные мутации происходят без воздействия внешних факторов. Они возникают в результате ошибок во время репликации ДНК, в клеточном делении или под влиянием естественных процессов (например, окислительный стресс или изменения в условиях микроклимата).
Индуцированные мутации вызываются воздействием мутагена. К их числу относятся химические, физические и биологические воздействия. 

Но не каждая мутация делает организм сильнее или более адаптированным. Существуют как микро-мутации, которые мы с вами даже не замечаем, так и более значимые мутации, видные невооружённым (или слегка вооружённым) глазом. 

• Нейтральные мутации. Эти мутации не оказывают видимого влияния на организм. Они происходят в некодирующих участках ДНК или в участках, которые не влияют на функцию белка.
• Полезные мутации. Мутации, которые дают организму преимущество в выживании или размножении. К ним как раз относится появление механизмов синтеза психоактивных веществ. 
• Вредные мутации. Мутации, которые негативно влияют на функционирование организма, приводят к болезням, снижению жизнеспособности и полезных свойств каннабиса. 

Как протекает мутация?

Как уже говорилось ранее, всё начинается с мутагена (за исключением спонтанных мутаций, конечно же). Давайте рассмотрим их виды чуть подробнее.

Физические: 

• Радиация (ɑ- и β-частицы ядер, рентгеновское и гамма-излучение) наносит мощнейший удар, вызывая разрывы в цепи ДНК. Из-за этого нарушается дальнейший процесс репликации, что может значительно сказаться на здоровье организма или вовсе «забить последний гвоздь в крышку гроба».
• Ультрафиолет также представляет опасность для ДНК. Если к УФ-А (312-400 нм) организмы достаточно сильно приспособились из-за его легкого проникновения через атмосферу, другие излучения ультрафиолетового спектра могут серьезно навредить. 

• Небольшие количества УФ-В (280-315) благоприятно играют на каннабис, заставляя его синтезировать каннабиноиды. Но при его переизбытке происходит процесс образования тиминовых димеров (тимин — один из кирпичиков ДНК). В норме тимин связывается с аденином на противоположной цепи ДНК посредством водородных связей. Но в случае димеризации, два соседних тимина на одной цепи образуют химическую связь друг с другом, что нарушает структуру ДНК и мешает её воспроизведению. 
• Высокая температуры не влияет напрямую на возникновение мутаций, но создаёт условия для запуска этих механизмов. 

1) Из-за высоких температур накапливается большое количество активных форм кислорода. Эти окислители могут вступать в взаимодействие с ДНК, нарушая её структуру. 
2) При высокой температуре активируется механизм сохранения и ремонта ДНК. Звучит не так уж и плохо, но этот процесс увеличивает вероятность спонтанных мутаций. 
3) Митохондрии, отвечающие за восстановление ДНК, снижают свою активность или вовсе отмирают.  

Химические: 

• Пестициды и гербициды, используемые в сельском хозяйстве, могут взаимодействовать с ДНК, вызывая мутации. 
• Тяжёлые металлы, такие как свинец, алюминий или кадмий, могут накапливаться в растениях. Они оказывают токсикологическое воздействие на организм в целом и могут влиять на репликацию ДНК. 
• Промышленные химикаты и отходы также представляют большую опасность для выращивания (в основном речь идёт об аутдорной культивации и использовании дождевой воды для полива). Например, бензол и его производные способны вызывать мутации в ДНК растений.

Биологические:

• Вирусы не являются живыми существами, однако обладают собственными нуклеиновыми кислотами (РНК и ДНК). При достижении клетки они интегрируются в геном растения, вызывая изменения в структуре ДНК, что приводит к мутациям, некрозам и опухолям.
• Патогенные микроорганизмы (грибы и бактерии) выделяют различные токсины в заражённый организма. Эти вещества нужны для подавления жизнедеятельности каннабиса — у одних они направлены на повреждение ДНК, а у других для повреждения внутриклеточных процессов, что также влияет на репликацию ДНК. 

Все эти факторы могут повлиять на процесс воссоздания генетической информации, что определяет развитие каннабиса и ваш будущий урожай. 

Как происходит процесс мутации в растении?

Этап 1: Раздражение (мутаген или случайный сбой в репликации)
На этом этапе ДНК клетки подвергается повреждению. Это может быть случайный разрыв цепи, химическая модификация одного из нуклеотидов или нарушение процесса репликации ДНК. 

Этап 2: Сбой в работе репликаторов
При повреждении ДНК изменяется структура гена, что ведет к синтезу неправильных белков. Например, в одних случаях из-за мутации может измениться последовательность аминокислот, что приведет к утрате белком своих функций. В других случаях белок может быть синтезирован в недостаточном количестве или не синтезироваться вовсе.

Этап 3: Нарушение клеточных процессов
Следующий этап — это нарушение нормальных клеточных процессов, которые зависят от функционирования белков и ферментов. Так как белки играют важную роль во всех аспектах клеточной жизни, от репликации ДНК до транспорта веществ, сбой в их работе приводит к системным нарушениям.

Этап 4: Фиксация мутации
На этом этапе, если повреждение ДНК не было исправлено механизмами восстановления ДНК, мутация фиксируется в геноме клетки. В нормальных условиях клетка имеет несколько механизмов для исправления повреждений в ДНК, однако если эти механизмы не срабатывают, мутация становится постоянной.

Теперь мутированная ДНК передается дочерним клеткам во время деления, что делает мутацию частью наследственного материала

Этап 5: Изменение качеств и фенотипа
После того, как мутация закрепилась в клетке, это может привести к изменению функций клетки или целого организма. В зависимости от типа мутации изменения могут проявляться как на уровне синтезируемых веществ (в том числе каннабиноиды и терпены), так и на уровне фенотипа растения.

Основные мутации

Фасцилия — это аномалия роста, при которой стебли и соцветия становятся гребнеобразными. Генетическая предрасположенность к фасциации наблюдается у штаммов, которые были интенсивно селекционированы для увеличения урожайности и плотности соцветий.
Мутация приводит к увеличению объёма соцветий, но такие растения часто становятся менее устойчивыми к внешним раздражителям и требуют дополнительного ухода.

Полиплоидия — это мутация, при которой у каннабиса наблюдается удвоение или утроение набора хромосом, что приводит к увеличению клеточного размера. Растения-полиплоиды обычно имеют более крупные листья, стебли и соцветия. Увеличивается синтез вторичных метаболитов,  ускоряется процесс созревания, но количество семян значительно снижается. 
Полиплоидия обычно возникает из-за ошибок в процессе деления клеток, а также может быть искусственно вызвана химическими веществами. Бридеры используют для этих целей колхицин. 

Почитать по теме: Триплоидная генетика каннабиса

Трёхлистник — это мутация, при которой молодой росток каннабиса имеет три точки роста на каждом узле вместо обычных двух. Мутация не оказывает серьёзного влияния на продуктивность растения. В некоторых случаях растения с трёхлистником могут показывать слегка замедленный рост, но со временем переходят к нормальному двухлистному развитию.

Альбинизм — это генетическая мутация, при которой растение теряет способность синтезировать хлорофилл. Он может быть вызван мутацией в генах и часто является результатом стрессовых факторов (радиация, токсикологический шок от минералов, переизбыток света). Растения с альбинизмом имеют крайне низкую способность к фотосинтезу, что приводит к замедленному росту и низкой продуктивности. Если вы столкнулись с этой мутацией на ранних стадиях развития каннабиса, лучше начать заново. Мутация, возникшая на поздних этапах цветения, не так страшна и может незначительно сказаться на конечном урожае. 

Leaf buds — мутация, при которой почки начинают развиваться на листьях, а не в узлах стебля. Соцветия на листьях не имеют практичной ценности, но зрелище это интересное и прекрасное. 
Генетическая предрасположенность встречается у гибридных сортов, где наблюдается нестабильное распределение меристемных клеток (активно размножающихся). Данная мутация закреплена в сорте 50 Dragonsот сидбанка UKHTA420.

Потерянная точка роста — мутация с потерей основной точки роста на макушке. Это может быть результатом генетической мутации в апикальной меристеме. Чаще всего подобная мутация проявляется у штаммов, склонных к кустистости. 
Такое развитие растения может слегка притормозить общий рост, но со временем каннабис приходит в себя, делая упор на боковые побеги. 

Лисий хвост — мутация, при которой соцветие покрывается торчащими цветами. 
Генетическая предрасположенность встречается у сортов, выведенных для выращивания в условиях с высокой интенсивностью света. Но чаще всего встречается именно из-за повышенных температур. 
Мутация снижает плотность соцветий и может негативно сказаться на синтезе вторичных метаболитов. 

Заключение

Наблюдать за мутацией — действительно увлекательный процесс, раскрывающий перед нами новые и неожиданные форм. Изменения в структуре листьев, цветов или даже цвета растения добавляют элемент неожиданности в выращивание. Однако для многих гроверов мутации могут стать серьёзной проблемой.
Они могут нарушать нормальное развитие растения, снижать его продуктивность и устойчивость. Поэтому соблюдение агротехнических норм — микроклимат, питание и тщательный уход — играет решающую роль в поддержании генетической стабильности и предотвращении нежелательных изменений. Баланс освещения, температуры, влажности и питательных веществ помогает минимизировать риски и поддерживать геном растения в стабильном состоянии. 

Автор: @McFingerFukk

🖤 Спасибо сидшопу Генплан за поддержку этой публикации! Скидка 12% на весь ассортимент по промокоду DZAGI.

Еще почитать: 

• Мастерство мутаций: история сорта Freakshow
• Выбеливание шишек — почему происходит и плохо ли это?
• Триплоидная генетика каннабиса

Ссылки на все ресурсы Dzagi