Новости

07.12.2021 18:31

Как генетики выводят устойчивые сорта зерновых

В Петербурге и девяти регионах страны будут создавать новые сорта пшеницы с использованием современных генетических технологий. В условиях меняющегося климата аграриям требуются такие культуры, которые вынесут все капризы погоды. Для их ускоренной селекции десять научных центров вошли в проект "Хлеба России", поддержанный Минобрнауки РФ. Северо-Запад в нем представляют Всероссийский институт генетических ресурсов растений (ВИР) имени Н. И. Вавилова в Петербурге и Коми научный центр УрО РАН.

В последнее время битва за урожай все чаще осложняется погодными катаклизмами. Поля то заливают дожди - да так, что тонут комбайны, то выжигает солнце, как минувшим летом. И подобная картина - во многих регионах: даже всероссийская житница Кубань сетует, что выращивать хлеб стало сложно.

Из-за климатических аномалий в этом году пшеницы в стране собрали меньше, чем в прошлом.

- Довольно быстрое изменение климата - один из главных вызовов для селекционеров, - отметил генный инженер, заместитель руководителя Уфимского федерального исследовательского центра РАН Булат Кулуев на конференции в Петербурге. - Стала актуальной ускоренная селекция культурных растений, в том числе методом геномного редактирования. В целом климат становится жарче и засушливее, от этого падают урожайность и качество продукции. Генетические технологии позволяют создавать стрессоустойчивые сорта, которые будут сохранять вегетативный рост даже в условиях жары.

Российские селекционеры и прежде творили чудеса, но расшифровка генома открыла перед ними новые горизонты. В центре внимания - мягкая пшеница, главное сырье для хлеба. Хотя Россия - северная страна, ее пшеничный "клин" составляет 27 миллионов гектаров, при этом 90 процентов полей занимают сорта отечественной селекции.

Но, как и другие злаки, пшеница плохо поддается генетической трансформации, поскольку у нее много генов, уточнил Булат Кулуев. При этом саму методику геномного редактирования для культурных растений в мире стали применять относительно недавно - в 2015 году. С ее помощью можно не только сделать хлебные злаки устойчивыми к погодным аномалиям и болезням, но и получить новые сорта, например, специально для здорового питания. Если раньше выпускались только классические батоны и буханки, то сегодня в магазинах продаются самые разные виды хлеба - можно "отредактировать" геном пшеницы под конкретные цели. Это направление селекции наглядно демонстрируют... макароны.

- Сегодня во всем мире обращают внимание на индекс глютена - соотношение фракций белка в макаронных изделиях, - поясняет директор Самарского ФИЦ РАН Сергей Шевченко. - По этому показателю судят о питательных качествах продукта. И здесь есть две проблемы. Во-первых, в России макароны чаще делают из мягкой пшеницы (в Европе это просто запрещено), потому что они дешевле. Но изделия из твердой пшеницы гораздо полезнее. Во-вторых, в последние годы наша промышленность перешла на зарубежные технологии производства. Если раньше макароны сушили четыре-пять часов при температуре 60 градусов, то сегодня - меньше часа при 130-180 градусах. Это также ставит под вопрос полезность конечного продукта.

Однако специалисты нашли выход: они изучили, как трансформируются питательные вещества зерна, и стали создавать такие сорта мягкой пшеницы, из которых тоже получаются полезные макароны. Можно сказать, генетика подстроилась под вкусы потребителей.

В петербургском ВИРе представлено более 30 тысяч образцов различных сортов мягкой пшеницы со всего мира. Это основной хлебный злак в огромной базе генетических ресурсов, среди которых находят источники для селекции.

- В работе с пшеницей сегодня объединяются самые разные специалисты - селекционеры, генетики, биохимики, агроклиматологи, ресурсоведы и другие, - перечисляет директор ВИРа Елена Хлесткина. - Современные технологии будут не заменять, а дополнять прекрасные приемы классической школы, чтобы в итоге ускорить процесс селекции. Создание нового сорта занимает пять-шесть лет, поэтому надо научиться адаптировать его даже к будущим смоделированным изменениям климата. Важен и географический подход: страна у нас большая, и в каждом регионе предъявляются свои требования к сортам пшеницы и других зерновых культур.

По проекту "Хлеба России" к 2023 году будут созданы семь редактированных линий растений, которые станут исходным материалом для ускоренного создания сортов. Ученые разработают новые технологии для применения в сельском хозяйстве. Причем изучение пшеницы и других хлебных злаков не закончится вместе с этим проектом. В РФ появится открытая сеть научных, образовательных и селекционных центров, которые продолжат исследования зерновых. Главный из них уже открылся в Петербурге.

Тем временем

Помимо создания нового генетического материала, очень важно сохранять уже имеющуюся базу. Для этого к 2024 году в России создадут три крупных национальных биоресурсных центра. Пилотный центр появится в ближайшее время в Северной столице на базе института генетических ресурсов растений.

- Биоресурсные коллекции - это не музейные экспонаты, они должны изучаться для внедрения в сельскохозяйственную практику и промышленное производство, - подчеркивает Елена Хлесткина. - Но сегодня эти коллекции разрознены. Нет единых каталогов, стандартов, законодательной базы. Создание биоресурсных центров будет способствовать более эффективному использованию богатейшего материала. Чем больше образцов попадет в живые селекционные программы, тем выше будет отдача.

В регионах Филиалы РГ Северо-Запад СЗФО Санкт-Петербург