От вина до генома

Как начиналась история исследования геномики винограда в России?

В 2019 году во исполнение Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на базе НИЦ «Курчатовский институт» был образован Курчатовский геномный центр (КГЦ). Это исследовательский центр мирового уровня, консорциум, объединяющий возможности нескольких крупных научных организаций. К тому времени НИЦ Курчатовский институт» уже имел десятилетний опыт развития генетических исследований, ведь, как известно, первый геном человека в нашей стране был расшифрован по инициативе президента Курчатовского института Михаила Ковальчука именно здесь еще в 2008 году, после чего было создана генетическая лаборатория в составе Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий. Также по его инициативе в структуре КГЦ была создана и лаборатория генетических технологий виноградарства и виноделия. Геном винограда в мире впервые был расшифрован в 2007 году, это сделал большой франко-итало-испанский консорциум. Позже к работе по изучению геномики винограда присоединились специалисты из США и Китая. Ученые ведут поиск сортов, устойчивых стрессовым факторам среды, таким как заморозки, засуха, грибковые заболевания… Эта работа имеет в том числе и экономическое значение.

В России специалистов в этой области пока не так много, некоторые вещи пришлось проходить с нуля. Но, хотя геномика винограда имеет свои нюансы, в целом генетические исследования достаточно универсальны. Это процесс выделения ДНК, секвенирования, расшифровки генома… На сегодняшний день в КГЦ этим рутинно занимается лаборатория «Геномная фабрика».

Лаборатории подобного профиля существуют и в других научных центрах – в Краснодаре (Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия), в Крыму (Всероссийский национальный научно-исследовательский институт виноградарства и виноделия «Магарач» РАН). Но они небольшие, работы до недавнего времени вели в том числе при поддержке зарубежных коллег, так что по итогам этих исследований пополнялись в основном зарубежные геномные базы. А благодаря решению М. Ковальчука о начале системных исследований российского винограда и создании собственной базы данных, мы начали восстанавливать наш технологический суверенитет в этой сфере.

Мы начали с того, что стали разбираться в генофонде сортов винограда России. Сегодня в нашей стране произрастают сотни сортов, завезенных из-за рубежа, а кроме того, есть большой пул из более 140 автохтонных (принадлежащих по происхождению к данной территории) сортов, которые не были ранее описаны с точки зрения генетики. При этом некоторые из автохтонов мы открыли сами в ходже экспедиций на виноградники разных регионов, и этот поиск продолжается. Наша цель – глобальный проект «Геномно-географический атлас сортов винограда России», где будет дано ботаническое и историческое описание cортов, их винодельческий потенциал и генетический паспорт. Атлас планируется представить в 2025 году в виде печатного издания и сайта с комплексной базой данных об отечественных сортах винограда.

Кроме того, мы открыли, что многие сорта, о которых с XVIII века писалось как об имеющих зарубежное происхождение, на самом деле наши автохтоны. Сейчас идут более интенсивные исследования их геномов в поисках факторов устойчивости к разным природным вызовам – например, к сухому жаркому лету или холодной зиме в большинстве регионов российского Юга. Есть и второе большое направление исследований – дрожжи. Здесь мы столкнулись с критической необходимости импортозамещения: 98% российских вин производятся с помощью импортных дрожжевых штаммов. Но если мы, например, берем стандартный европейский штамм дрожжей для белых вин, то получим стандартное вино, в котором не будет полностью раскрыт потенциал винограда, выращенного именно на территории России, в особенности автохтонного сорта. Это вызовет снижение качества и, в целом, обезличивание вина.

Наша задача – подобрать штаммы дрожжей, оптимально подходящие к тому или иному сорту винограда, выросшему в конкретном терруаре. На сегодняшний день в нашей коллекции дрожжей уже более 300 сортов, 90 из них – автохтонные. Мы уже подобрали 3 эффективных штамма для белых вин: они прошли ряд испытаний, в том числе – промышленных, на винодельнях Крыма. Также в ближайшее время появятся 5 штаммов для красных вин.

Кроме микробиологии и генетики, в нашей лаборатории есть и другие, не менее важные направления. Например, химия вина: хроматографический анализ, который мы делаем для проверки подлинности вин и понимания особенностей работы тех или иных дрожжей с различными сортами. Проводятся почвенно-климатические анализы для описания терруаров России – это позволит оптимально выбрать сорт под тот ли иной виноградник, а также агротехнологии для него. Такие исследования могут быть в перспективе распространены и на другие культуры, не только на виноградарство.

В нашей лаборатории – молодой коллектив, мы приглашаем к сотрудничеству перспективных специалистов.

Каковы перспективы использования автохтонных сортов России и в чем основные проблемы технологического суверенитета в национальном виноградарстве и виноделии?

На вино, пожалуй, изо всех продуктов сельского хозяйства маркетинг влияет больше всего. Если вы покупаете, например, яблочный сок, то очень редко видите на упаковке информацию о сорте, из которого он изготовлен. В вине же именно сорт на этикетке создает ожидания вкуса и аромата. И когда человек видит надпись «Совиньон Блан» или «Шардоне», он начинает сравнивать их с определенными стандартами – это заслуга рекламы, фильмов, образа жизни, путешествий, за этим стоят многолетние усилия компаний-импортеров.

Но некоторые страны Европы отказываются от французских (или, как говорят, «международных») сортов винограда. Например, Италия, Испания, Греция: у них, естественно, остаются французские сорта, но их процент в посадках уже не столь велик, при этом открыто и популяризируется огромное количество своих автохтонных сортов. Даже в Хорватии в посадках присутствует более 30% местных сортов.

В России же на сегодняшний день в посадках – только 2% собственных автохтонов. Отчасти это наследие эпохи антиалкогольной кампании 1980-х годов: на месте вырубленных виноградников позже появились зарубежные саженцы, и рынок стал форматироваться под международный вкус.

Но сейчас все большему числе людей интересно попробовать что-нибудь местное. Никто, конечно, не хочет «изгонять» с наших земель те же Шардоне или Каберне Совиньон (тем более, они очень хорошо получаются). Однако мы планируем сделать рабочую коллекцию российских автохтонных сортов. «Рабочую» – это значит не менее 50-100 кустов сорта, с которых можно собрать урожай, сделать из него вино, подобрать дрожжи и т.п. Это и есть залог того самого технологического суверенитета в сфере виноделия, который нам необходим. Подобная задача под силу только науке. Ведь бизнес ждет готовых решений, рекомендаций по работе с сортами. Если их не будет, то так и будут сажать «стандартные» сорта, к которым написаны тома рекомендаций. Отдельная тема – сорта советской селекции. Со времен СССР ведется бесконечная селекция сортов, которая происходит в научных учреждениях и не всегда связана с введением в практику. У нас есть множество сортов с причудливыми названиями (например, «Юбилей Новочеркасска», «Юбилей херсонского «Дачника»), которые никогда не применялись в посадках. Однако в целом «советские» сорта также заслуживают внимания. Например, многие из них были выведены морозоустойчивыми. А для регионов, которые находятся севернее Ростовской области, как раз нужны устойчивые сорта, дающие хороший урожай в таких климатических условиях. Как правило, они используются для создания «массовых» недорогих вин, которые тоже нужны потребителям. Сегодня виноградарство постепенно движется на север: например, лицензированные виноградарские предприятия уже есть в Самарской области, клуб виноградарей существует в Московской области. В России есть большое количество земель, пригодных для виноградарства, особенно с учетом происходящих климатических изменений.

Важное направление сегодня – содействие питомниководству. Российские питомники постепенно наращивают обороты. У Курчатовского геномного центра есть совместный с Всероссийским национальным НИИ виноградарства и виноделия «Магарач» РАН и винодельческим предприятием «Массандра» проект по созданию питомника сортов в Крыму (он реализуется в рамках ФНТП развития сельского хозяйства). Ведутся переговоры и по другим проектам.

КГЦ готов содействовать питомникам своими генетическими компетенциями. Мы готовы к участию в генетической паспортизации винограда, поиску клонов эффективных зарубежных сортов. Ведь для конкретных условий, например, Краснодарского края или Ростовской области, можно не выводить уникальные сорта, а подобрать клоны того же Шардоне или других «стандартов». Важно, чтобы наши питомники снабжали хозяйства и привычными и наиболее популярными зарубежными сортами, и устойчивыми к нашим условиям автохтонами, которые мы хотим вернуть к жизни.

Но виноград используется не только для виноделия. Как, например, обстоят дела с виноградом столовых сортов?

Очень много сортов Астрахани, Дагестана и, например, Крыма были исконно столовыми.

Это тоже очень важное направление. Столовые сорта сильно отличаются от винных. Например, ягода для вина должна быть маленькой, а в столовых сортах она крупнее и в ней должно содержаться больше сахара. А косточки в столовых сортах должны быть маленькими или вовсе отсутствовать, в то время как для вкусо-ароматических свойствах вина косточка важна. Около половины автохтонных сортов России, которые мы находим – столовые. Например, буквально недавно мы практически заново открыли прекрасный столовый сорт – Астраханский скороспелый, упоминания о котором очень часто встречались в советской литературе. В экспедиции в Астраханской области обнаружили (со слов местных жителей) последние четыре куста, размножили их. Пока можем отметить его приживчивость, плодовитость, быстрый прирост побегов и почек.

Проводятся ли сегодня исследования о пользе винограда для здоровья? Если да, в чем заключается эта польза?

Конечно. Подобные работы есть как по винным сортам винограда, так и по столовым. Например, известен положительное влияние на кровообращение ресвератрола, содержащегося в кожице красных сортов. Это знали и советские врачи, поэтому красное вино, в частности, давалось подводникам, людям, работающим в экстремальных условиях: например, ликвидаторам Чернобыльской аварии, для вывода радионуклидов.

Виноград – это богатейшая ягода, в которой содержится более 600 соединений: кислот, антоцианов, полифенолов и витаминов, необходимых человеку. Вопрос о его влиянии на здоровье исследуется и в нашем геномном центре.

Интересно, что до революции Крым был центром «лечения виноградом». В царской России было широко распространено мнение, что свежий виноград полезен так же, как минеральная вода или горный воздух. Поэтому люди специально приезжали туда в сентябре купаться в море и есть в огромных количествах виноград.

Если говорить более обширно, насколько распространены сейчас за рубежом и в России геномные исследования винограда?

Мы пришли в сферу геномных исследований винограда всего 3 года назад. Залог нашего успеха – у нас есть полный набор оборудования и технологий, чтобы проводить современные генетические исследования самостоятельно; мы можем сами и ставить, и решать научные и практические задачи. Да, пока генетиков, работающих с виноградом, в той же Франции больше, но у России есть серьезная перспектива выйти в лидеры в этом направлении. Уникальный научный задел Курчатовского института в области генетики сегодня стал основой для развития принципиально новой научной базы виноградарства и виноделия в нашей стране При этом мы имеем то, чего нет, например, у французов: важный генетический ресурс дикорастущих форм винограда. Северный Кавказ, и по нашим оценкам, и по данным ряда зарубежных источников, является одним из центров одомашнивания винограда. Особенно интересна зона между Азербайджаном и Дагестаном (побережье Каспия, Самурский лес, Дербент). Есть дикорастущие формы винограда и в Крыму, и в заповеднике Утриш под Анапой. У нас даже есть автохтонный вид винограда, который произрастает на берегах реки Амур – Vítis amurensi.

В наших экспедициях мы находили формы дикоросов и на местах заброшенных поселений Средневековья , и в лесах. Для современной селекции очень важен такой автохтонный генофонд – он уникален, приспособлен к конкретной местности. И в России диких форм винограда больше, чем в Западной Европе.

Если говорить об исследованиях генома винограда, то что помогает российской науке развиваться в этой сфере и достаточна ли поддержка государства?

Да, конечно. Именно с 2023 г. у нас уже появилось большое количество студентов из МФТИ, МИТХТ, Московского государственного университета пищевых производств (РОСБИОТЕХ) – очень активные молодые люди. Возникают и молодёжные лаборатории, создающиеся при поддержке национального проекта «Наука и университеты». Недавно в Обнинске мы общались с молодыми специалистами и учеными, которые реализуют один из таких проектов.

Курчатовский геномный центр активно работает с университетами. Молодые кадры очень нужны – генетика молода как наука и быстро развивается, поэтому важно иметь гибкое мышление, глобальное видение, умение учиться и подхватывать информацию на лету.

Кроме того, государство оказывает значительную поддержку производителям российского винограда. Они получают субсидии на высадку новых виноградников и значительный налоговый вычет на бутылку вина, произведенного из российского винограда. В целом крайне важно, что российское виноделие стало одним из приоритетов развития на государственном уровне. Президент России Владимир Путин в июне этого года подписал закон, направленный на совершенствование правового регулирования в сфере виноградарства и виноделия в России, который дополняет закон "О виноградарстве и виноделии в РФ".

Сегодня Россия взяла курс на инновационный прорыв. Наука стала сферой, где талантливая молодежь может найти себя и успешно развиваться. Благодаря национальному проекту «Наука и университеты», реализуемому Минобрнауки России, появляются новые технологии, создаются новые лаборатории, проводятся исследования.

Национальный проект «Наука и университеты» направлен на привлечение талантливой молодежи в науку, повышение вовлеченности профессионального сообщества в эффективное решение стратегически важных вопросов в научной сфере, а также формирование у граждан страны полного представления о прорывных достижениях российской науки при взаимодействии государства, научного сообщества и бизнеса