Фото: Adobe Stock

Селекция поможет? (Часть 1)

Фото: Adobe Stock

Руководитель рекламной службы, редактор журнала «Новое сельское хозяйство», генеральный директор OOO «ДЛВ АГРОДЕЛО»

Поделитьтся

Раз­ви­тие устой­чи­во­стей пато­ге­нов, огра­ни­че­ния на исполь­зо­ва­ние отдель­ных пре­па­ра­тов, кли­ма­ти­че­ские изме­не­ния, рост насе­ле­ния… А спо­соб­на ли селек­ция помочь в пре­одо­ле­нии акту­аль­ных про­блем растениеводов?

Возможности селекции

Ячмень, пше­ни­ца и фини­ко­вая паль­ма, по утвер­жде­ни­ям уче­ных-антро­по­ло­гов, были пер­вы­ми рас­те­ни­я­ми, кото­рые куль­ти­ви­ро­вал чело­век тыся­че­ле­тия назад. Потом уже ассор­ти­мент рас­ши­рил­ся за счет льна, бобо­вых, риса, куку­ру­зы, про­са… Инте­рес­но, что раци­он древ­них людей скла­ды­вал­ся из про­дук­ции, полу­ча­е­мой от трех тысяч рас­те­ний, а совре­мен­но­го чело­ве­ка «пита­ют» в сред­нем трид­цать! При­чем 90 % сего­дняш­ней про­до­воль­ствен­ной кор­зи­ны дает нам от силы дюжи­на куль­тур­ных рас­те­ний. Отча­сти в том заслу­га и селекции.

Древ­ние «селек­ци­о­не­ры» вели отбор образ­цов по про­стым прин­ци­пам, пред­по­чи­тая те из них, что были на вкус луч­ше или же не име­ли, напри­мер, шипов, кото­рые мог­ли трав­ми­ро­вать при сбо­ре уро­жая. Так и появи­лись пер­вые куль­тур­ные рас­те­ния, соот­вет­ству­ю­щие потреб­но­стям человека.

Отбор достой­ных воз­де­лы­ва­ния куль­тур с кон­крет­ны­ми при­зна­ка­ми оста­вал­ся пред­ме­том исклю­чи­тель­но сель­ско­хо­зяй­ствен­ной прак­ти­ки вплоть до XIX века, когда Мен­дель сфор­му­ли­ро­вал прин­ци­пы пере­да­чи наслед­ствен­ных при­зна­ков от роди­те­лей потом­ству. С это­го момен­та селек­цию ста­ли рас­смат­ри­вать как нау­ку. Оце­нить про­гресс исполь­зо­ва­ния систе­ма­ти­че­ско­го скре­щи­ва­ния, поз­во­ля­ю­ще­го полу­чить потом­ство, соче­та­ю­щее в себе раз­лич­ные при­зна­ки, вку­пе с новы­ми мето­да­ми агро­но­мии мож­но на при­ме­ре пше­ни­цы: ее уро­жай­ность за какую-то сот­ню лет уве­ли­чи­лась с 13 до 63 ц / га. Успех совре­мен­но­го сель­ско­го хозяй­ства по-преж­не­му во мно­гом опре­де­лен дости­же­ни­я­ми в селек­ции. Нара­щи­ва­ние объ­е­мов про­из­вод­ства про­до­воль­ствия идет, к сожа­ле­нию, на фоне при­чи­не­ния ущер­ба окру­жа­ю­щей сре­де. Про­из­вод­ство инду­стри­аль­но­го типа при­ве­ло к сокра­ще­нию набо­ра куль­тур в сево­обо­ро­тах, избы­точ­но­му исполь­зо­ва­нию удоб­ре­ний и СЗР, чрез­мер­ной поч­во­об­ра­бот­ке, в ито­ге теперь чело­ве­че­ству при­хо­дит­ся бороть­ся с эро­зи­ей почв и загряз­не­ни­ем грун­то­вых вод, вос­ста­нав­ли­вать видо­вое мно­го­об­ра­зие. А про­бле­ма голо­да на пла­не­те не отступает.

Перед сель­ским хозяй­ством сто­ят новые вызо­вы: про­из­во­дить доста­точ­ные объ­е­мы про­до­воль­ствия при мини­маль­ном воз­дей­ствии на окру­жа­ю­щую сре­ду. Селек­ции отво­дит­ся осо­бая роль: нуж­ны сор­та и гибри­ды, отли­ча­ю­щи­е­ся про­дук­тив­но­стью, но при этом обла­да­ю­щие устой­чи­во­стя­ми к забо­ле­ва­ни­ям и вре­ди­те­лям, толе­рант­ным к погод­ным катаклизмам.

Сколь успеш­ны­ми будут тру­ды селек­ци­о­не­ров, исполь­зу­ю­щих сего­дня наря­ду с тра­ди­ци­он­ны­ми мето­да­ми селек­ции и тех­ни­ки редак­ти­ро­ва­ния гено­ма (в т.ч. и CRISPR/Cas), зави­сит не толь­ко от про­грес­са в нау­ке, но в суще­ствен­ной мере и от поли­ти­ки, взгля­дов и тре­бо­ва­ний обще­ствен­но­сти. Мы реши­ли узнать, что о воз­мож­но­стях селек­ции дума­ют пред­ста­ви­те­ли нау­ки и семе­но­вод­че­ских компаний.

Нобелевская за CRISPR/Cas

В рам­ках 119‑й Нобе­лев­ской неде­ли, про­хо­див­шей с 5 по 12 октяб­ря 2020 г. в фор­ма­те теле­транс­ля­ции, извест­ной пре­ми­ей в обла­сти химии за раз­ви­тие тех­но­ло­гии редак­ти­ро­ва­ния гено­ма CRISPR/Cas были отме­че­ны Эмма­ну­эль Шар­пан­тье и Джен­ни­фер Дуд­на. Впер­вые о тех­но­ло­гии заго­во­ри­ли в 2012‑м, сего­дня ее упо­ми­на­ют как дав­шую старт новой эре в био­ло­гии и меди­цине, посколь­ку CRISPR / Cas может помочь в борь­бе с неиз­ле­чи­мы­ми забо­ле­ва­ни­я­ми, исправ­ле­нии гене­ти­че­ских дефек­тов, созда­нии новых орга­низ­мов. Тех­но­ло­гия уже на служ­бе у селекционеров.

Селекционная защита возможна

Совре­мен­ные гибри­ды, поми­мо про­че­го, долж­ны обла­дать устой­чи­во­стя­ми к болез­ням и насе­ко­мым-вре­ди­те­лям. И на этом попри­ще уже есть пер­вые успехи.

Д-р Франк Ордон, НИИ растениеводства им. Юлиуса Кюна

Патогены все чаще начинают демонстрировать устойчивость к действующим веществам. Ситуация усугубляется с учетом климатических изменений, ограниченностью ресурсов, ростом населения планеты. Какая роль в будущем будет отводиться селекции?

Имен­но на фоне кли­ма­ти­че­ских изме­не­ний, тре­бо­ва­ний обще­ства к огра­ни­че­нию исполь­зо­ва­ния хими­че­ских средств защи­ты рас­те­ний и, как след­ствие, умень­ше­ния набо­ра инстру­мен­тов управ­ле­ния и хозяй­ство­ва­ния, при­зы­вов к веде­нию послед­не­го по прин­ци­пам устой­чи­во­го раз­ви­тия зна­чи­мость селек­ции будет рас­ти. В самом нача­ле про­из­вод­ствен­ной цепоч­ки в рас­те­ние­вод­стве нахо­дит­ся посев­ной или поса­доч­ный мате­ри­ал. В зави­си­мо­сти от воз­дей­ствия окру­жа­ю­щей сре­ды и усло­вий воз­де­лы­ва­ния на про­тя­же­нии веге­та­ции про­яв­ля­ют­ся толь­ко те при­зна­ки и харак­те­ри­сти­ки рас­те­ний, кото­рые гене­ти­че­ски закреп­ле­ны. Селек­ци­он­ные иссле­до­ва­ния в этой свя­зи, как пони­ма­е­те, игра­ют пер­во­сте­пен­ную роль.

В ЕС запрещается к использованию все большее число препаратов и действующих веществ. Чем селекция может помочь аграриям здесь уже сегодня?

Как и преж­де, селек­ция оста­ет­ся про­цес­сом небыст­рым. Одна­ко за про­шед­шие годы были достиг­ну­ты зна­чи­тель­ные успе­хи в полу­че­нии куль­тур­ных рас­те­ний, устой­чи­вых к неко­то­рым видам гри­бов и вирусов.

Слож­нее поло­же­ние с полу­че­ни­ем рези­стент­но­стей к насе­ко­мым-вре­ди­те­лям. Здесь совре­мен­ная селек­ция нахо­дит­ся еще в нача­ле сво­е­го пути. Пер­вым успе­хом на дан­ном поле ста­ло полу­че­ние пше­ни­цы, отли­ча­ю­щей­ся устой­чи­во­стью к оран­же­во­му кома­ри­ку. Делая выбор в поль­зу гибри­да с такой харак­те­ри­сти­кой, уже мож­но гово­рить о запол­не­нии про­бе­ла, обра­зо­вав­ше­го­ся с запре­том неко­то­рых инсектицидов.

В каче­стве при­ме­ра так­же мож­но при­ве­сти гибри­ды рап­са, устой­чи­вые к виру­су пожел­те­ния тур­неп­са (TuYV, Turnip yellows virus), став­ше­го про­бле­мой с запре­том исполь­зо­ва­ния для про­трав­ли­ва­ния семян неоникотиноидов.

В каком направлении селекционной работы стоит ожидать прорыва в перспективе?

В послед­ние годы селек­ци­о­не­рам уда­лось добить­ся соче­та­ния в про­дук­тах селек­ции устой­чи­во­стей к пато­ге­нам с отлич­ны­ми пока­за­те­ля­ми уро­жай­но­сти и каче­ства. Но в буду­щем при­дет­ся рабо­тать над дости­же­ни­ем мно­же­ства новых целей, сре­ди кото­рых уве­ли­че­ние засу­хо­устой­чи­во­сти и жаро­стой­ко­сти, эффек­тив­но­сти исполь­зо­ва­ния пита­тель­ных веществ… И это на фоне посто­ян­но совер­шен­ству­е­мых устой­чи­во­стей, осо­бен­но к насе­ко­мым-вре­ди­те­лям. Но до явных подви­жек здесь пока еще далеко.

Как можно ускорить достижение селекционных целей?

Исполь­зуя мето­ды рабо­ты с клет­ка­ми и тка­ня­ми, а так­же тех­но­ло­гию гене­ра­ции моле­ку­ляр­ных мар­ке­ров. Бла­го­да­ря этим тех­ни­кам селек­ция в послед­ние годы суще­ствен­но уско­ри­лась. Даль­ней­ший потен­ци­ал уве­ли­че­ния эффек­тив­но­сти рабо­ты селек­ци­о­не­ров видит­ся в исполь­зо­ва­нии геном­ной селек­ции, уже мно­гие годы при­ме­ня­е­мой в раз­ве­де­нии круп­но­го рога­то­го ско­та. Отно­си­тель­ная доступ­ность тех­но­ло­гии и высо­кая про­пуск­ная спо­соб­ность обо­ру­до­ва­ния поз­во­ля­ют заду­мать­ся об исполь­зо­ва­нии мето­да и в селек­ции рас­те­ний. Его уже при­ме­ня­ют при полу­че­нии новых гибри­дов пше­ни­цы и кукурузы.

В слу­чае с пше­ни­цей и куку­ру­зой сего­дня так­же рабо­та­ют с после­до­ва­тель­но­стя­ми в генах, и это при­том, что геном пше­ни­цы при­мер­но в пять раз боль­ше гено­ма чело­ве­ка. Тех­но­ло­гия поз­во­ля­ет уско­рить иден­ти­фи­ка­цию генов или их вза­и­мо­свя­зей, опре­де­ля­ю­щих про­яв­ле­ние важ­ных для агро­про­из­вод­ства при­зна­ков, а затем исполь­зо­вать их целе­на­прав­лен­но для полу­че­ния гибри­дов с новы­ми характеристиками.

И как это работает в точности?

Выяв­лен­ные спе­ци­фи­че­ские гены и после­до­ва­тель­но­сти мож­но изме­нять посред­ством новых тех­ник, в част­но­сти с исполь­зо­ва­ни­ем мето­да «ген­ных нож­ниц» CRISPR / Cas, вызы­ва­ю­ще­го направ­лен­ные мута­ции. В резуль­та­те воз­мож­но улуч­шить пока­за­те­ли устой­чи­во­сти к пато­ге­нам при одно­вре­мен­ном сохра­не­нии дру­гих жела­е­мых при­зна­ков. Такие мето­ды, кото­рые суще­ствен­но уско­ря­ют селек­цию, отне­се­ны Евро­пей­ским судом, одна­ко, к мето­дам ген­ной инженерии.

Тех­но­ло­гия не исполь­зу­ет­ся в евро­пей­ских селек­ци­он­ных про­грам­мах, но при­ме­ня­ет­ся селек­ци­о­не­ра­ми прак­ти­че­ски во всем мире. Имен­но CRISPR / Cas бла­го­да­ря про­во­ци­ро­ва­нию направ­лен­ных мута­ций на высо­ко­про­дук­тив­ных гибри­дах и сор­тах спо­соб­на при­ве­сти нау­ку к уско­рен­но­му полу­че­нию куль­тур­ных рас­те­ний с устой­чи­во­стя­ми к пато­ге­нам при одно­вре­мен­но высо­ких пока­за­те­лях урожайности.

Но как европейская селекция сможет обходиться без столь мощного метода?

До тех пор, пока этот метод при­чис­ля­ют к ГМО-мето­дам, исполь­зо­вать его на тер­ри­то­рии стран ЕС нель­зя. Основ­ным усло­ви­ем тут явля­ет­ся пере­смотр пра­во­вой базы в отно­ше­нии мето­дов ген­ной инже­не­рии, что уже обсуж­да­ет­ся в неко­то­рых стра­нах – участ­ни­цах ЕС (НСХ 5 / 19, с. 41). К тому же необ­хо­ди­ма орга­ни­за­ция демон­стра­ци­он­ных про­ек­тов, кото­рые бы доход­чи­во пока­за­ли поль­зу дан­но­го мето­да. Воз­мож­ность его исполь­зо­ва­ния долж­на обсуж­дать­ся вне каких-либо поли­ти­че­ских идео­ло­гий. В слу­чае CRISPR/Cas непра­виль­но про­во­дить ана­ло­гию с «клас­си­че­ской» ген­ной инже­не­ри­ей. Поэто­му сле­ду­ет орга­ни­зо­вы­вать кон­суль­та­ции пред­ста­ви­те­лей поли­ти­че­ской вла­сти, опи­ра­ясь на новей­шие науч­ные иссле­до­ва­ния, давать разъ­яс­не­ния пред­ста­ви­те­лям общества.

Отдель­ные при­ме­ры долж­ны про­де­мон­стри­ро­вать реаль­ную выго­ду от исполь­зо­ва­ния это­го метода.

Бесе­ду запи­сал Карл Бок­хольт, agrarheute, ФРГ

Читайте также

Оставить комментарий

Your email address will not be published. Required fields are marked *