Новые перспективы селекции:
ген резистентности к нематоде открыт

Уче­ные Киль­ско­го уни­вер­си­те­та име­ни Кри­сти­а­на Аль­брех­та (ФРГ) из гене­ти­че­ско­го мате­ри­а­ла дико­го вида сахар­ной свёк­лы выде­ли­ли ген Hs4, отве­ча­ю­щий за устой­чи­вость рас­те­ния к пора­же­нию нема­то­да­ми. Откры­тие сулит мас­штаб­ные пер­спек­ти­вы в сфе­ре полу­че­ния новых гибри­дов сахар­ной свёк­лы с устой­чи­во­стью к фитогельминтам.

Тон­ко­сти иссле­до­ва­ния были обна­ро­до­ва­ны в меж­ду­на­род­ном жур­на­ле New Phytologist. «Выде­ле­ние гена Hs4 и опи­са­ние его свойств ста­ли ито­гом рабо­ты, кото­рая велась более 30 лет, – рас­ска­зы­ва­ет про­фес­сор Кри­сти­ан Юнг, под руко­вод­ством кото­ро­го шли иссле­до­ва­ния на отде­ле­нии селек­ции рас­те­ний факуль­те­та сель­ско­хо­зяй­ствен­ных наук и про­до­воль­ствия. – Успех начал про­смат­ри­вать­ся лишь после того, как мы вос­поль­зо­ва­лись мето­да­ми био­ин­фор­ма­ти­ки в соче­та­нии с новей­ши­ми тех­ни­ка­ми – сек­ви­ни­ро­ва­ни­ем и CRISPR / Cas-мута­ге­не­зом, став­ши­ми доступ­ны­ми в послед­ние годы. И вот науч­ный про­рыв свершился!»

Нема­то­ды явля­ют­ся при­чи­ной огром­ных ущер­бов в садо­вод­стве и сель­ском хозяй­стве по все­му миру. Так, в соот­вет­ствии с одним из науч­ных тру­дов 2008 года, еже­год­ные эко­но­ми­че­ские поте­ри от дан­но­го вре­ди­те­ля исчис­ля­ют­ся 157 млрд долл. США. Обна­ру­жен­ный и выде­лен­ный ген Hs4 откры­ва­ет пер­спек­ти­вы для полу­че­ния рези­стент­ных к нема­то­де новых гибри­дов не толь­ко сахар­ной свёк­лы. Ожи­да­ет­ся, что с его помо­щью мож­но будет добить­ся устой­чи­во­сти к вре­ди­те­лю и на дру­гих культурах.

До сих пор самым рас­про­стра­нен­ным мето­дом борь­бы с вре­до­нос­ной нема­то­дой в мире оста­ет­ся исполь­зо­ва­ние средств защи­ты рас­те­ний, назы­ва­е­мых нема­ти­ци­да­ми. Вви­ду их ток­сич­но­сти и отно­си­тель­но дол­го­го пери­о­да полу­рас­па­да они все-таки несут опре­де­лен­ные рис­ки для здо­ро­вья чело­ве­ка и окру­жа­ю­щей сре­ды. А воз­де­лы­ва­ние устой­чи­вых к нема­то­де гибри­дов, по мне­нию про­фес­со­ра Юнга, может стать без­вред­ной аль­тер­на­ти­вой нематицидам.

Иден­ти­фи­ци­ро­вать отре­зок гено­ма, несу­щий в себе ген Hs4, как отме­ча­ет про­фес­сор, было крайне слож­но. Для это­го коман­да иссле­до­ва­те­лей полу­чи­ла мути­ро­вав­шие в резуль­та­те облу­че­ния гам­ма-луча­ми экзем­пля­ры рас­те­ний, в кото­рых отсут­ство­ва­ли части одной хро­мо­со­мы. Таким спо­со­бом уда­лось сузить зону поис­ка и обна­ру­жить ген, пред­по­ло­жи­тель­но отве­ча­ю­щий за устой­чи­вость. Выклю­че­ние дан­но­го гена в свёк­ле, отли­чав­шей­ся рези­стент­но­стью к нема­то­де, вело к появ­ле­нию вос­при­им­чи­во­сти к вре­ди­те­лю. И напро­тив, уси­ле­ние гена в рас­те­нии, пред­рас­по­ло­жен­ном к зара­же­нию, спо­соб­ство­ва­ло раз­ви­тию устойчивости.

Выде­лен­ный ген несет в себе гене­ти­че­скую инфор­ма­цию в отно­ше­нии одно­го фер­мен­та из клас­са про­те­аз, отли­ча­ю­щих­ся тем, что в клет­ках дру­гих бел­ков под воз­дей­стви­ем, напри­мер, пато­ге­нов они рас­па­да­ют­ся. Свой­ства выяв­лен­ной в резуль­та­те иссле­до­ва­ний про­те­азы, опре­де­ля­ю­щие рези­стент­ность к нема­то­де, до сих пор нау­ке извест­ны не были.

От других по нематоде не отстаем

Еле­на Хова­но­ва, фито­па­то­лог Агро­Ана­лиз-Центр, АО «Фир­ма «Август»

Такие широ­ко рас­про­стра­нен­ные в нашей и дру­гих стра­нах про­до­воль­ствен­ные, кор­мо­вые и тех­ни­че­ские куль­ту­ры, как кар­то­фель и сахар­ная свёк­ла, явля­ют­ся важ­ней­ши­ми состав­ля­ю­щи­ми про­до­воль­ствен­ной без­опас­но­сти. Пора­жа­ют­ся они раз­лич­ны­ми вида­ми болез­ней и спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ны­ми вре­ди­те­ля­ми. В част­но­сти, кар­то­фе­лю из узко­спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ных поч­вен­ных вре­ди­те­лей боль­шой ущерб нано­сят кар­то­фель­ные нема­то­ды, в том чис­ле золо­ти­стая кар­то­фель­ная нема­то­да (Globodera rostochiensis (Woll.) Behrens). Родом она из Анд (Южная Аме­ри­ка), впер­вые была обна­ру­же­на в США в 1941-м, в Кана­де – в 1960-х, в Мек­си­ке – в 1970-х, а в Евро­пе – в 1913 году. Сего­дня дан­ный вре­ди­тель рас­про­стра­нен уже и в Афри­ке, и в Азии, и в Австралии.

Ско­рость раз­мно­же­ния и рас­про­стра­не­ния золо­ти­стой кар­то­фель­ной нема­то­ды очень высо­ка. В Бра­зи­лии она счи­та­ет­ся основ­ной про­бле­мой: здесь по ее вине в сред­нем теря­ет­ся 20 % уро­жая кар­то­фе­ля (мор­ко­ви – 33 %). В нашей стране, в Омской обла­сти, в 2013 году было выяв­ле­но 107,19 га зара­жен­ных нема­то­дой сель­ско­хо­зяй­ствен­ных земель, в 2016-м – 134 га, в 2017-м – 109 га.

Вре­ди­тель широ­ко пред­став­лен в Севе­ро-Запад­ном, Цен­траль­ном реги­о­нах, Чер­но­зе­мье, в част­но­сти в Мос­ков­ской, Вла­ди­мир­ской, Амур­ской и дру­гих обла­стях, Крас­но­дар­ском крае, Рес­пуб­ли­ке Хакас­сия. Зна­чи­тель­ный ущерб кар­то­фель­ная нема­то­да нано­сит на при­уса­деб­ных участ­ках и на полях с сокра­щен­ным сево­обо­ро­том, где кар­то­фель выра­щи­ва­ют бес­смен­но или воз­вра­ща­ют на преж­нее место на вто­рой-тре­тий год. Поте­ри могут состав­лять 30 – 80 %.

Кро­ме пря­мых потерь есть поте­ри эко­но­ми­че­ские, обу­слов­лен­ные запре­том или огра­ни­че­ни­ем пере­воз­ки про­дук­ции из зон зара­же­ния, посколь­ку кар­то­фель­ная нема­то­да явля­ет­ся объ­ек­том внеш­не­го и внут­рен­не­го каран­ти­на. По дан­ным Аме­ри­кан­ско­го обще­ства фито­па­то­ло­гов (ASP), из-за нема­тод еже­год­ные поте­ри уро­жая кар­то­фе­ля состав­ля­ют до 14 % от общих миро­вых, а это почти 125 млрд долл. США. Одна толь­ко Бра­зи­лия несет убыт­ки, пре­вы­ша­ю­щие 10 млрд долл. США в год.

Что каса­ет­ся свек­ло­вич­ной цисто­об­ра­зу­ю­щей нема­то­ды (Heterodera schachtii Schmidt), то она при­сут­ству­ет во всех рай­о­нах мира с уме­рен­ным кли­ма­том, где рас­про­стра­не­но воз­де­лы­ва­ние сахар­ной свёк­лы. Аре­ал вре­ди­те­ля охва­ты­ва­ет почти всю Евро­пу, вклю­чая Вели­ко­бри­та­нию и Рос­сию (обна­ру­же­на во всех свек­ло­се­ю­щих рай­о­нах евро­пей­ской части стра­ны). Име­ют­ся сооб­ще­ния о вре­ди­те­ле из Австра­лии, Кана­ды и США. Фито­па­ра­зит изве­стен как при­чи­на поч­во­у­том­ле­ния в хозяй­ствах Гер­ма­нии, Укра­и­ны, Казах­ста­на, Киргизии.

Поте­ри уро­жая от пора­же­ния пара­зи­ти­че­ски­ми нема­то­да­ми в раз­ных стра­нах могут состав­лять от 25 до 70 %, в экс­тре­маль­ных слу­ча­ях дости­га­ют 90 – 100 %.

Сахар­ная свёк­ла – одна из стра­те­ги­че­ских куль­тур в Рос­сии. Интен­сив­ное раз­ви­тие свек­ло­вод­ства, несо­мнен­но, дела­ет реаль­ной угро­зу высо­кой вре­до­нос­но­сти свек­ло­вич­ной цисто­об­ра­зу­ю­щей нема­то­ды. Поло­же­ние дел ослож­ня­ет­ся тем, что эффек­тив­ной про­стой защи­ты от рас­про­стра­не­ния нема­то­ды нет. Борь­ба с ней ведет­ся на про­тя­же­нии все­го сезона.

Для про­ти­во­сто­я­ния вре­ди­те­лю необ­хо­ди­мо исполь­зо­вать ком­плекс­ную про­грам­му, соче­та­ю­щую в себе опти­ми­за­цию сево­обо­ро­тов, при­ме­не­ние устой­чи­вых сор­тов и гибри­дов, а так­же хими­че­ских и био­ло­ги­че­ских нематицидов.

Риски ниже, и урожай предсказуем

Андрей Тара­сов, мене­джер по кате­го­рии про­дук­тов в направ­ле­нии СЗР ком­па­нии Corteva Agriscience в России

Поте­ри кар­то­фе­ле­во­дов из-за нема­тод могут состав­лять в зави­си­мо­сти от чис­лен­но­сти вре­ди­те­ля на кон­крет­ном поле от несколь­ких десят­ков про­цен­тов до пол­ной гибе­ли уро­жая. Борь­ба с нема­то­дой акту­аль­на во всем мире. Одна­ко если в хозяй­ствах Евро­пы, где наблю­да­ет­ся дефи­цит пло­ща­дей, кон­троль ее чис­лен­но­сти тра­ди­ци­он­но решал­ся мето­да­ми интен­сив­ной борь­бы с вне­се­ни­ем средств защи­ты рас­те­ний, то в Рос­сии про­бле­му не устра­ня­ли, а лишь откла­ды­ва­ли ее реше­ние, отбра­ко­вы­вая для исполь­зо­ва­ния зара­жен­ные поля. В насто­я­щее вре­мя интен­си­фи­ка­ция про­из­вод­ства кар­то­фе­ля, в том чис­ле его защи­ты от вред­ных орга­низ­мов, рас­ши­ре­ние спек­тра сор­тов, выра­щи­ва­е­мых на про­до­воль­ствие, пере­ра­бот­ку и для полу­че­ния семян, предъ­яв­ля­ют высо­кие тре­бо­ва­ния к каче­ству про­дук­ции. Это созда­ло пред­по­сыл­ки для при­ме­не­ния эффек­тив­ных средств борь­бы с нематодой.

Для кон­тро­ля фито­па­то­ген­ных нема­тод при­ме­ня­ют раз­лич­ные агро­тех­ни­че­ские при­е­мы. Пере­ход на гра­мот­но выстро­ен­ные сево­обо­ро­ты с опре­де­лен­ны­ми куль­ту­ра­ми в соста­ве и выра­щи­ва­ние устой­чи­вых сор­тов – одни из них. Одна­ко эффект от реа­ли­за­ции дан­ных меро­при­я­тий про­яв­ля­ет­ся через несколь­ко лет.

Дале­ко не все сор­та из выса­жи­ва­е­мых рос­сий­ски­ми кар­то­фе­ле­во­да­ми обла­да­ют устой­чи­во­стью к вре­ди­те­лю. Поэто­му при­ме­не­ние СЗР оста­ет­ся весь­ма эффек­тив­ным спо­со­бом борь­бы с нема­то­да­ми, поз­во­ля­ю­щим полу­чить уро­жай высо­ко­го каче­ства на зара­жен­ных полях уже в год применения.

В пред­ло­же­нии ком­па­нии Corteva Agriscience име­ет­ся нема­ти­цид Видат™ 5 Г, кото­рый на рос­сий­ском рын­ке пред­став­лен с 2018 года. По сей день пре­па­рат оста­ет­ся един­ствен­ным совре­мен­ным хими­че­ским нема­ти­ци­дом, заре­ги­стри­ро­ван­ным в Рос­сии для при­ме­не­ния на кар­то­фе­ле, мор­ко­ви, луке и сахар­ной свёк­ле. В 2019 году заве­ду­ю­щим лабо­ра­то­ри­ей фито­па­ра­зи­то­ло­гии Цен­тра пара­зи­то­ло­гии ИПЭЭ РАН Миха­и­лом При­дан­ни­ко­вым была изу­че­на хозяй­ствен­ная эффек­тив­ность пре­па­ра­та про­тив стеб­ле­вой нема­то­ды кар­то­фе­ля в про­из­вод­ствен­ном опы­те. По резуль­та­там иссле­до­ва­ний она ока­за­лась на уровне 91,3 – 96,5 % – в зави­си­мо­сти от нор­мы внесения.

В насто­я­щее вре­мя нема­ти­цид от Corteva вклю­чен в прак­ти­ку круп­ных кар­то­фе­ле­вод­че­ских хозяйств стра­ны. Высо­кая хозяй­ствен­ная эффек­тив­ность пре­па­ра­та и воз­мож­ность полу­чать уро­жаи на полях, где без нема­ти­ци­да это было бы немыс­ли­мо, мини­ми­зи­ру­ют про­из­вод­ствен­ные рис­ки и спо­соб­ству­ют дости­же­нию агра­ри­я­ми ста­биль­но­го уров­ня уро­жай­но­сти, что отве­ча­ет Целям устой­чи­во­го раз­ви­тия до 2030 года ком­па­нии Corteva в части повы­ше­ния про­из­во­ди­тель­но­сти и дохо­дов фер­мер­ских хозяйств.