Каждому картофелю по паспорту: как ФАНО выполняло указы президента
Во второе воскресенье октября в России ежегодно отмечается день работника сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности. Indicator.ru разбирался, чего достигли отечественные агрономы, зачем нужна генодиагностика в сельском хозяйстве и какие технологии биоинженерии используют отечественные селекционеры.
Что произошло:
В июле 2016 года Президентом РФ был издан Указ №350, заявляющий главной задачей отечественного сельского хозяйства полное замещение импортной продукции российской. Опираясь на этот документ, ФАНО разрабатывает программу, конечная цель которой — добиться взаимодействия бизнеса и науки. Подведомственные агентству институты уже на протяжении года пытаются объединить фундаментальную науку с прикладной, и ученые достигли ряда успехов в этом направлении. С 5 по 8 октября 2016 года на ВДНХ проходила агропромышленная выставка «Золотая осень», в рамках которой представители ведущих институтов и исследовательских центров ФАНО рассказали Indicator.ru о своих разработках.
Важно заметить, что новые сорта необходимо выводить регулярно. Во-первых, требования потребителей постоянно меняются, а во-вторых, эволюция фитопатагенов и возбудителей происходит с невероятной скоростью — постоянно возникают новые формы и штаммы бактерий. Селекционеры находятся в постоянной гонке с развивающимися вирусами, в среднем один сорт способен противостоять болезням до пяти лет, лишь некоторые рекордсмены способны сопротивляться до двадцати лет. Процесс селекции бесконечен, и для эффективного развития сельского хозяйства селекционеры обязаны обращаться к генетикам.
Сахарная свекла
Большое внимание уделяется таким направлениям, как птицеводство и картофелеводство, но об определенных успехах можно говорить и в других областях (например, выращивание сахарной свеклы). Координатор программы в ФАНО Илья Шилов, кандидат в члены-корреспонденты РАН по отделению сельскохозяйственных наук из Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной биотехнологии (ВНИИСБ) прокомментировал: «Суть проекта — создать производство полного цикла и добиться импортозамещения. Все программы, реализуемые в проекте, выполняются институтами РАН в рамках государственного задания. На примере сахарной свеклы можно сказать, что поставленная задача частично выполнена. Свекла так устроена, что для создания сложного гибрида нужно несколько родительских форм — не две, а четыре или даже пять. Задача селекционера — найти их. Но этот процесс очень долгий, и чтобы его ускорить, необходимо применить современные методы. Реальных подходов два: методы генной инженерии с опорой на анализ ДНК и методы клеточной инженерии, она же тканевая инженерия. На сегодняшний день доля импорта свеклы составляет 98%, и нам необходимо провести ревизию ситуации, сформировать рабочие группы, в данном случае это пилотные регионы Воронежская область, Краснодарский край и так называемый Белгородско-Тамбовский кластер. Другая принципиальная задача ФАНО — обеспечить работу с генетической коллекцией материала».
«Рассказывая про ревизию ситуации по сахарной свекле, мы провели эколого-географические испытания, то есть взяли девять лучших отечественных гибридов и три западных для контроля и выселили их в шести различных регионах. Мы также работаем над созданием генномодифицированных гибридов, но в лабораторных условиях. Актуальным вопросом является придание устойчивости к ряду гербицидов и природным опылителям. Это необходимо делать, потому что бизнесу нужны рентабельные гибриды. На сегодняшний день цепочка представлена растениями в пробирке (in vitro), микрорастениями, корнеплодами, обработанными семенами и готовым сахаром, то есть цикл производства воссоздан полностью», — пояснил Шилов.
Генетический анализатор
Активное развитие агрокультуры в России обеспечивается усилиями не только селекционеров, но и инженеров. Важная разработка отечественных институтов — прибор, буквально символизирующий молекулярную генетику. Это генетический анализатор, выполненный институтом аналитического приборостроения совместно с экспериментальным заводом научного приборостроения РАН, на котором выполняется анализ генетического материала продукции всех направлений сельского хозяйства, необходимый на разных стадиях производства. В случае с сахарной свеклой — от контроля семян до получения технологичных корнеплодов, то есть овощей одного размера, для которых изготавливается техника одного масштаба и формы. Селекционеры работают с популяцией, а популяция — смесь генотипов, которую невозможно контролируемо воспроизводить. Если же отобрать индивидуальные экземпляры и сделать для них генетические паспорта, то создание необходимых по параметрам гибридов уже становится возможным.
ФАНО создает комплексный план научных исследований, то есть приглашает желающих специалистов из фундаментальной и прикладной науки. «Сегодня все институты, участвующие в проектах, оснащаются генетическими анализаторами, вся приборная база абсолютно конкурентоспособна, — отметил Алексеев Яков, заведующий лабораторией анализа генномодифицированных организмов ВНИИСБ. — Технологии анализа на базовом уровне включают в себя расшифровку последовательности ДНК, выявление различных патогенов и вредителей. Кроме того, прибор помогает при маркерориентированной селекции, то есть, производитель может выбрать растение или даже животное, например птицу, по наличию тех или иных генов. Срок создания нового сорта в таком случае может сократиться с десяти лет до пяти. Генетический анализатор «НАНОФОР-05» позволяет полностью вытеснить американские приборы с нашего рынка, так как мы превосходим их по ряду важных пользовательских характеристик при существенно меньшей стоимости».
Картофель
Другое направление программы ФАНО по созданию конкурентоспособной сельскохозяйственной продукции, картофелеводство, также может похвастаться некоторыми успехами. Елена Овэс, кандидат сельскохозяйственных наук из Всероссийского научно-исследовательского института картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха в Московской области, рассказала: «Картофелеводство — приоритетное и самое проработанное направление в рамках программы ФАНО. Наш институт занимается созданием новых сортов и вопросами их оздоровления. Картофельная продукция проходит паспортизацию, то есть при наличии сомнений у производителя в садовой чистоте корнеплода он может также проводить генотипирование. Чтобы получить готовый, так называемый элитный сорт, от мини-клубней, выращенных в лабораторных условиях на гидропонике и мини-клубней, выращенных в условиях защищенного грунта, до готового растения, должно пройти пять лет. Из одного гибрида первого поколения, которое институт передает в региональные учреждения, к весеннему периоду можно получить 250 микрорастений, а при высадке в теплицы от этих микрорастений можно получить до полутора тысяч мини-клубней в первый год. К селекционным достижениям нашего учреждения относятся ряд сортов целевого направления: сорта для производства ранней или диетической продукции и сорта для целенаправленного использования — изготовления чипсов, картофеля фри или даже употребления в свежем виде. Порядка пятидесяти научно-исследовательских центров работают в направлении совместной селекции, в том числе и с зарубежными компаниями».
Елена Хлесткина, доктор биологических наук, профессор Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, добавила, что для создания новых сортов селекционерам важно взаимодействовать с представителями фундаментальной науки: генетиками, молекулярными биологами, биоинформатиками. В результате рождаются такие подходы, как маркерориентированная селекция и геномная селекция, которые увеличивают потенциал стандартной селекции за счет генодиагностики, так как при одинаковом наборе генов и одинаковом геноме у организма варианты генов разные. «У каждого человека есть ген, который отвечает за окраску глаз, но цвет радужной оболочки у всех разный. То же самое можно сказать о картофеле — у одного кожура фиолетовая, у другого — розовая, у третьего — желтая. Варианты генов могут различаться и по болезням, и по продуктивности. Генодиагностика же дает селекционерам выделить ДНК из маленького растения, установить, в каких гибридах присутствуют непопулярные варианты генов, сразу их отбросить и сосредоточиться на лучшем материале. Благодаря паспорту картофеля можно узнать о его склонности к заболеваниям, признаках и качестве без проверки в полевых условиях. Раньше из-за дороговизны подобные методы использовались только за рубежом» — пояснила Хлесткина.
Птицеводство
Разработки отечественных инженеров помогают проверять на наличие того или иного заболевания не только растения, но и птиц. Так, больше всего ущерба приносит лейкоз птицы. Генетический анализ позволяет контролировать родительскую стаю и сохранять ее здоровой. Кроме того, по отношению к цыплятам также применяется маркерориентированная селекция. Среди животноводства именно птицеводству в программе ФАНО уделяется наибольшее внимание. Еще в 2012 году учеными был выведен кросс «Смена-8» — бройлерные цыплята, продемонстрированные на выставке, которые в России представлены от яиц и яичного порошка до самих птиц. В РФ было несколько племенных заводов, которые создавали каждый свой кросс, и на сегодняшний момент племенной птицеводческий завод «Смена», расположенный под Сергиевым Посадом, остался единственным селекционным предприятием, в наличии у которого есть возможность для создания и поддержки новой породы птиц независимо от поставок из-за рубежа. Отечественный кросс уже не уступает западному как по скорости роста (за месяц птица вырастает до двух килограмм без каких-либо стимуляторов роста), так и по биохимическому составу мяса. Для исследовательских центров главная цель — предоставить новый кросс производителю, то есть объединить бизнес и регионы. Новых кроссов за последние четыре года так и не было выведено.