Российские ученые ведут непрерывный процесс селекции растений — благодаря их усилиям вскоре может появиться ячмень синего цвета, содержание антиоксидантов в котором будет сопоставимо с черникой. Об этом в интервью «Известиям» рассказала директор ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) Елена Хлесткина. Исследователи из РФ совершили «зеленую революцию» в растениеводстве, за которую им следует дать Нобелевскую премию мира, считает она. В ходе беседы профессор РАН рассказала о создании новых сортов растений и редактировании генома, появлении в магазинном хлебе искусственных улучшителей и маркетинговых войнах на рынке сельхозпродукции, а также объяснила, как делать из растений положительных или отрицательных «персонажей».
«Под своим ячменем — миллионы гектаров»
— Для начала давайте определимся — что вообще такое растениеводство и как оно устроено?
— Это цепочка, которая начинается с фундаментальной науки, с работы с генетическими ресурсами, исходным материалом, хранящимся в коллекциях. Второй шаг — селекция, создание новых сортов и гибридов растений. Следующее звено — семеноводство. Оно идет в несколько этапов. Как правило, сам оригинатор сорта создает семенной фонд уровня «элита». Далее производственные семеноводческие компании создают из «элиты» репродукционные семена, которых должно быть достаточно для товарных посевов. Завершающий этап — производство товарной продукции. Эта цепочке необходима непрерывность действия, она должна быть отлажена. В идеале, по всем звеньям цепочки должно быть импортозамещение.
— Что у нас в России с этой цепочкой? Можно ли сказать, что мы по всем звеньям независимы?
— В этой цепочке в России всё хорошо на первом звене. У нас есть исходное генетическое разнообразие — это в первую очередь Вавиловская коллекция в ВИРе, на основе которой создаются сорта. Например, более 80% сортов зерновых культур, которые возделываются, созданы на основе Вавиловской коллекции.
С селекцией у нас тоже всё относительно неплохо. Сорта основных культур есть, они зарегистрированы в реестре, а это значит, что они при испытаниях превзошли стандарты по урожайности, и еще по ряду признаков. Однако пока еще есть проблема с гибридами.
— А чем они отличаются от сортов и зачем нужны?
— У некоторых культур практически уже не используются сорта, а используются гибриды. Это связано и с биологией самого объекта, способностью к гетерозису (явление «гибридной мощи»). Например, такова сахарная свекла. Производители требуют гибриды, предпочитая их сортам за более высокую урожайность, стандартизованный размер и форму корнеплодов (выровненность). Но, если производитель, получив семена гибридных растений из товарных посевов какой-либо культуры, задумает собрать семена для высева на следующий год, — он увидит совсем другое. Тут все по закону Менделя: во втором поколении генотип будет «распадаться». Поэтому так выгодно продавать гибриды. Покупатель будет покупать их у тебя вновь и вновь каждый год. И это касается большинства овощных культур, а также кукурузы, подсолнечника. С пшеницей — по-другому. Там важное значение имеет сорт. Всё, заложенное в этой культуре самой природой, не приспособлено к гибридной селекции из-за тяжелой пыльцы и других особенностей.
— Тем не менее, речь о гибридах пшеницы ведется...
— Этот шум создается искусственно. Создают его заинтересованные взять в руки контроль за огромным сегментом рынка, привязать сельхозпроизводителей к своим гибридным семенам. Поддерживать эту мысль помогает успех с гибридами у других культур на фоне того, что широкий потребитель не разбирается, что для одних видов культурных растений гибрид — это хорошо (высокая продуктивность, товарный вид, дружное созревание), а для других — абсолютно неподходящий способ улучшать полезные свойства.
— То есть, по главной культуре — пшенице — мы обеспечиваем рынок за счет сортов?
— И внутренний рынок, и экспорт. Из валового сбора на уровне от ок. 72 (2018 г.) до ок. 86 (2020 г.) млн т порядка 60–65% уходило на экспорт. Но здесь еще есть над чем работать — над качеством. Причем к селекционерам вопросов нет. У нас много сортов высокого качества, но до прилавков доходит хлеб с множеством синтетических добавок-улучшителей. А ведь для хорошего хлеба достаточно всего четырех компонентов — это хорошая мука (из зерна первого или второго класса), вода, дрожжи и соль. Если делать муку из пшеницы третьего или четвертого сорта, то к ней надо уже добавлять улучшители. Что сейчас и делается повсеместно. Условия рынка, закупочная цена не способствуют тому, чтобы производитель гнался за качеством, вкладываясь в рекомендованный уход за сортом. А если это не соблюдать, то даже из наилучших сортов пшеницы трудно получить зерно выше третьего класса.
— Говорят, что Россия сейчас своими семенами сеет только пшеницу, а с другими культурами все плохо. Это так?
— Не только пшеницу. Под своим ячменем — миллионы гектаров, за Уралом только отечественные сорта ячменя высеваются. Исключительно свои сорта риса в производстве, никаких импортных семян. Частично свой семенной фонд подсолнечника, сои. По картофелю с трудом удается переломить ситуацию, но свой семенной фонд увеличивается с каждым годом, благодаря реализации Подпрограммы по картофелю, хотя еще пять лет назад большая доля семян импортировалось. Однако на первых этапах реализации подпрограммы столкнулись с тем, что рынок занят, и новые отечественные семена никто не покупал. И дело не в качестве, а в устоявшихся годами рыночных связях. К тому же, на продвижение зарубежных семян, на маркетинг, тратится много средств и усилий. Когда говорят, что иностранный бизнес много вкладывает в свою науку, надо понимать, что за этими цифрами стоит непростая арифметика — на само создание научной разработки тратится примерно 5–15% от выделяемого, а остальное — на ее продвижение. От успешности маркетинга (подчас агрессивного) в селекционно-семеноводческой деятельности, иногда, увы, даже в большей степени, чем от объективных преимуществ сорта, зависит, чьими семенами будут засеяны поля с товарной продукцией.
— Четвертое звено в цепочке — это товарное производство. Как с ним обстоит дело?
— Тут у нас всё очень неплохо: самые большие посевные площади в мире, и еще очень большой резерв, который можно осваивать. Бизнес инвестирует сейчас в эту отрасль. Здесь также очень важна государственная поддержка, налоговые льготы и т.д. И эта поддержка есть.
«Доказать искусственное происхождение возбудителя COVID-19 невозможно»
— Пожалуйста, поясните нашим читателям, что такое ВИР и почему коллекция растений так важна и уникальна. Что будет, если завтра вдруг она перестанет существовать?
— Думаю, тогда процесс селекции очень быстро прервется (а он должен быть постоянным), и это произойдет где-то через десять лет. Потому что для создания новых сортов всегда нужно обращаться к исходному генетическому разнообразию. Сортам самого разного происхождения, а иногда и образцам диких родичей культурных растений. А они есть только в коллекции.
Правда, сейчас некоторые специалисты стремятся к тому, чтобы было генетическое разнообразие не только в коллекциях, но и в полях. Хороший пример тому — сортовая политика, которую разработал и ведет Национальный центр зерна имени П.П. Лукьяненко. Называется этот подход «Сортовая мозаика», это отдельная тема. На мой взгляд, это новая «зеленая революция», за которую можно было бы дать нашим соотечественникам Нобелевскую премию мира, как в свое время Норману Борлоугу (американско-мексиканский агроном и селекционер, известный как «отец Зелёной революции». — «Известия»). Но, даже несмотря на тенденцию возвращаться к генразнообразию в производственных полях, коллекция генетических ресурсов растений ВИР, которую создал великий Вавилов, в любом случае была, остается и будет краеугольным камнем селекции и продовольственной безопасности нашей страны. Разнообразие источников в ней несравненно шире. Одних только сортов пшеницы и их диких родичей в коллекции ВИР более 40 тыс. образцов.
— Какие современные методы существуют и работают в нашей стране для создания новых сортов более быстрыми темпами, нежели традиционная селекция?
— В нашей стране, как и во всем мире, есть новые подходы, которые можно разделить на две группы. Первая группа — это методы, которые не связаны с вмешательством в геном. Методы диагностики. Многие знают про генетическое тестирование человека. То же самое можно делать с растениями. Путем ПЦР-диагностики выявлять в потомстве от скрещиваний те растения, что несут лучшие комбинации родительских генов. Базой для этих подходов остается классическая селекция, но процесс отбора ускоряется и делается более точным.
— Во втором случае вы вмешиваетесь в геном?
— Да. Это создание трансгенных растений и редактирование генома. Для редактирования тоже используются подходы генной инженерии, как и для «традиционного» трансгенеза. Но сами изменения, которые вносятся в геном, более тонкие, аккуратные. Можно сравнить с тем, что раньше людям делали полостные операции, а сейчас многие операции делают с помощью лапароскопии. Технологии генетического редактирования еще называют бесшовными технологиями.
— Бесшовные технологии теперь известны благодаря коронавирусу, который, как считают некоторые появился не без вмешательства генных инженеров. Может такое быть?
— Понять, было ли «бесшовное» вмешательство, можно только, если есть с чем сравнивать — в идеале с непосредственным «предком» или же с огромной выборкой родственников. Но во втором случае все равно будет оставаться вопрос: «встроили» или эволюционировал сам? Достоверно доказать искусственное происхождение возбудителя новой коронавирусной инфекции невозможно. То же самое с растениями.
Редактирование позволяет делать и из растений положительных или отрицательных «персонажей». Можно получать не только пользу, изменяя размер, форму, вкус в лучшую сторону, но и намеренно принести вред.
— Каким образом?
— Можно относительно незаметно внести в геном какое-нибудь неблагоприятное изменение с отложенным эффектом. Поэтому нужно тщательно документировать новые селекционные достижения, публично представлять родословную каждого сорта и гибрида. Кроме того, нужно разрешать использовать в селекции редактированные линии только, если они зарегистрированы и задокументированы вместе с исходной нередактированной формой. В итоге, если родословная открыта, и понятно из каких линий и сортов получен новый сорт, — опытный эксперт на основе одной лишь этой информации уже заподозрит, если у сорта появилось нехарактерная для предков особенность. Как только возникло подозрение или выявился отложенный неблагоприятный эффект, можно правильно оформленный гербарный лист использовать как «вещдок» — изучить геном, выделив из него ДНК, проверить. При такой системе любой злоумышленник десять раз подумает, прежде чем делать «вредную закладку» в геноме. Если же просто запретить редактировать растения и при этом не поменять систему контроля, то получится только хуже. Тогда добросовестные селекционеры будут лишены возможности использовать новый инструмент селекции «во благо», а недобросовестные будут бесконтрольно подсовывать в поля неизвестно что.
«Наш расчет — научиться создавать сорта будущего»
— А в России ведутся ли какие-то работы по редактированию растений?
— Ведутся в нескольких центрах. У нас, в том числе, идут два проекта, включающие работы по редактированию. Один из них — проект Российского научного фонда, — там мы нацелены на несколько культур. Это ячмень, свекла, зернобобовые культуры (вигна и соя), кукуруза, арбуз и др. В основном признаки, на которые мы нацелились, связаны с диетической ценностью, свойства плодов, семян.
— Синий арбуз в форме груши будет?
— Синий арбуз — нет, а вот синий ячмень будет с большим содержанием антиоксидантов — таких же полезных, как в чернике, потому и цвет зерна синий.
— А пшеница?
— У нас отдельный проект по пшенице — «Хлеба России». Мы исследуем 13 разных видов пшеницы (в том числе редких давно забытых — спельта, однозернянка и т.д.). Ставим эксперимент на животных, которые моделируют физиологическое состояние и болезни человека, долголетие, плодовитость и т.д. Это лишь небольшая часть проекта. В основном он направлен на разработку и внедрение технологий ускоренной селекции по качественным и количественным признакам, а это не только редактирование, но еще и так называемая геномная селекция. Совсем другой подход без вмешательства в геном. Так что наш расчет — научиться создавать сорта будущего, чтобы, несмотря на любые неблагоприятные прогнозы, на столе всегда был вкусный и полезный хлеб в достаточном количестве.
Анна Урманцева
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Ольга Мальцева
