07.02.20

Ген устойчивости

Учёный Вячеслав ПИСКАРЁВ о том, как вывести новый сорт пшеницы и едим ли мы генномодифицированный пшеничный хлеб.

В 2019 году гранты правительства Новосибирской области получили 12 учёных, среди которых заведующий лабораторией генофонда растений Сибирского научно-исследовательского института растениеводства и селекции кандидат сельскохозяйственных наук Вячеслав Пискарев. Его проект называется «Выявление высокопродуктивных образцов пшеницы мягкой яровой, устойчивых к листовым патогенам и адаптированных к условиям Сибири». Проще говоря, учёный выводит новые сорта пшеницы, которые будут меньше болеть и хорошо приживутся в сибирских условиях.

Как «закалить» пшеницу?

— Вячеслав Васильевич, как вы вышли на свои нынешние исследования?

— В последнее время растения, особенно пшеница, стали очень сильно поражаться различными заболеваниями. Раньше такого не было. Не знаю, с чем это связано — то ли с потеплением климата, то ли патогены адаптировались к сортам, распространённым в регионе, — но до 2010 года мы, например, вообще не знали, что такое бурая ржавчина. Конечно, она попадалась, но очень редко. А теперь это болезнь стала проявляться ежегодно в различной степени. Теперь редко встретишь растения, которые простоят зелёными, без малейших поражений, до самого сбора урожая. Болезни начинают проявляться на листьях ещё до колошения. Ближе к созреванию от листа практически ничего не остаётся и растению не из чего наливать зерно. Выхода два: либо обрабатывать пестицидами, либо создавать новые устойчивые сорта, — чем мы и пытаемся заниматься.

— Третий путь — переходить на импортные сорта?

— Они заходят к нам слишком сложно. Особенно если брать полевые культуры — всё же климат у нас кардинально отличается от европейского. Их сорта адаптированы к высокой влажности — обилию осадков, отсутствию засухи, — а этого Сибирь им гарантировать не может. К тому же эти сорта в основном чувствительны к плодородию почвы и наличию в ней питательных элементов. Наши сорта и при низком агрофоне могут не сильно снижать урожайность и откликаются на внесение удобрений.

Мы взяли по одной линии из образцов мировой коллекции и с ними работаем, выбирая те формы, которые устойчивы к одному или нескольким заболеваниям в наших условиях. Как правило, сорта, имеющие траслокации с генами устойчивости, слабо приспособлены к нашим условиям, мы отбираем для дальнейшей гибридизации образцы, урожайность которых хотя бы на уровне с нашими сортами.

— Что это за мировая коллекция?

—Одна из таких коллекций хранится во Всероссийском институте генетических ресурсов растений в Санкт-Петербурге, в прошлом Всероссийском институте растениеводства. Собирать коллекцию культурных растений и их диких сородичей там начали ещё в начале прошлого века, теперь эта коллекция находится примерно на третьем—пятом месте в мире. Там и дикие формы растений, и овощные культуры, и полевые. Одной только пшеницы собрано более 40 тысяч образцов. Но в Гренландии, например, есть хранилище ещё больше — там собран своего рода «запас судного дня» для длительного хранения.

— А сколько их в Краснообске?

— Около двух тысяч. Все они из разных мест, являются результатом селекции или естественного отбора потомства в разных почвенно-климатических условиях и несут в себе обширный генофонд. Дело в том, что при выведении нового сорта мы не сможем сосредоточиться только на сибирском материале — иначе получим похожие друг на друга генотипы с одинаковым набором генов, которые при смене условий могут оказаться неэффективными.

Годы усилий

— На каком этапе сейчас находятся ваши исследования?

— В этом году для гибридизации в теплице мы отобрали сорта с генами устойчивости, которые выделились по прошлогодним полевым испытаниям. В частности, выделили шесть генов устойчивости к листовой ржавчине. Теперь скрещиваем эти сорта с сортами, которые созданы в Алтайском крае, на Урале, в Омске, — чтобы нужные гены передать им. А также продолжим испытания коллекции ещё два года.

— Когда можно будет говорить о том, что вы вывели новый сорт?

— Если лет через десять — и то хорошо. Вообще все называют разное время, которое уходит на создание нового сорта зерновой культуры. Я, например, проводил скрещивания и делал отборы, когда поступил в аспирантуру в 2003 году. Из материала, который был получен в том году, мы только в 2013 году передали выведенный сорт Сибирская 21 в Государственную комиссию Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений. А комиссия работает с сортом ещё два-три года, после чего либо допускает, либо не допускает его к использованию в России.

— А почему такое долгое ожидание?

— Это потому, что при скрещивании двух сортов получается большое разнообразие генотипов. У пшеницы мягкой 42 хромосомы, в каждой хромосоме может быть порядка 2 тысяч генов — считайте сами, какое многообразие было перед нами. И чтобы отобрать один стабильный образец, надо пересеять пшеницу три раза минимум. Только этот процесс занимает три года: один в теплице и два на поле. После чего делаем отборы и изучаем линии в течение 5—7 лет в сравнении с распространёнными сортами. Дальше будет проще. Сейчас появились такие технологии, как геномная селекция: в одних условиях сеем популяцию, полученную от скрещивания двух сильно различающихся сортов, смотрим проявление интересующих селекционера признаков у отдельных растений, а потом с помощью порядка 40 тысяч маркеров ДНК, которые покрывают весь геном пшеницы, можем понять, какие маркеры сцеплены с каким признаком. После этого с помощью чипа с нужными маркерами можем отбирать только те растения, которые дадут высокоурожайное потомство или несут другие нужные гены. Но пока эта технология в России не применяется из-за дороговизны.

ГМО под запретом?

— Самим аграриям ваша работа интересна? Присматриваются к новым сортам?

— Да, но это уже тогда, когда сорт доходит до госкомиссии. Там, как правило, испытываются несколько новых сортов в одинаковых условиях и им есть с чем сравнивать.

— На Западе новый сорт так же долго идёт к фермерам?

— Госкомиссий как таковых там нет, есть службы, которые проверяют на безопасность, в том числе на наличие конструкций ДНК, используемых для трансгенеза. Особенно в тех странах, где сильно боятся генномодифицированных растений. А продвигать сорт — задача учреждения в котором вывели сорт или занимаются его семеноводством.

— У вас тоже есть генные модификации?

— В какой-то степени мы все ГМО, ведь любая мутация — это и есть модификация организма на генном уровне. Но если посмотреть с точки зрения современных технологий, которые позволяют встраивать гены одних объектов в другие, — такого в нашей работе, конечно, нет. Да и в пшеницу сложнее встроить чужеродные гены, чем, например, в табак или сою. В любом случае выращивание генномодифицированных растений у нас запрещено.

— Уже понятно, какой хлеб будет получаться из нового сорта?

— Только, когда проведем отборы, размножим отобранные линии в количестве достаточном для анализа хлебопекарных свойств, сможем что-то сказать об этом. Если мы перенесём лишь ген устойчивости в известные сорта типа Полюшко или Алтайская-70, то о таких линиях мы с уверенностью можем сказать, что они будут с высоким качеством. Если, конечно, этот ген не сцеплен с каким-нибудь «геном качества», детерминирующим формирование клейковины в зерне — например, различные аллели генов глиадина и глютенина.

Борьба за гранты

— Кто вам помогает в работе?

— Лаборатория у нас большая, но на грант мы подавали заявку вчетвером. Кроме меня, это младший научный сотрудник Наталья Бойко, агроном первой категории Валерий Сухомлинов и студентка-бакалавр Новосибирского государственного аграрного университета Виктория Опарина. Со студентами из НГАУ мы работаем постоянно, вот и Виктория побывала у нас в прошлом году и заинтересовалась этой работой. Она собирается дальше идти в науку — возможно, будет поступать в аспирантуру.

— Это была ваша первая заявка на грант?

— На областной — да. А в Российский фонд фундаментальных исследований мы подавали заявку с другой темой во второй раз по направлению «фундаментальные основы повышения продуктивности сельхозкультур». С первого раза там грант не получили, потом провели работу над ошибками, скорректировали некоторые пункты и с 2020 года получили финансирование ещё и в РФФИ.

— В РФФИ условия гранта отличаются от областных?

— На выполнение работы они предоставляют миллион рублей, минус 200 тысяч, которые достаются научному учреждению как накладные расходы. Деньги пока ещё не пришли. А по областному гранту — 500 тысяч рублей, из которых ещё надо вычесть 13-процентный налог, — мы уже отчитались. Купили молотилку для обмолота отдельных колосьев, ноутбук, провели генотипирование изучаемых коллекционных образцов по генам устойчивости к бурой ржавчине, сделали оценку урожайности, устойчивости к заболеваниям в полевых условиях 2019 года и изучили структуру популяции бурой ржавчины пшеницы.

Виталий СОЛОВОВ | Фото Валерия ПАНОВА

back
341

Новости  [Архив новостей]


x

Сообщите вашу новость:


up