Сучасні методи селекції як противага новим викликам
Віктор Корзун, координатор з наукових зв’язків та проєктів Групи KWS, Айнбек (Einbeck), Німеччина
Європейські продукти харчування відомі своєю безпечністю, поживністю та високою якістю. Наразі «Зелений курс» ЄС (European Green Deal) має на меті зробити їх глобальним стандартом сталого розвитку харчової промисловості з урахуванням кліматичних змін. Для цього в сільськогосподарському секторі необхідно значно зменшити використання хімічних пестицидів та добрив, а також викиди парникових газів, тоді як частку земель з органічним землеробством слід збільшити. У планах чітко визначено сфери дій, які є важливими для сталого управління; водночас у них сформульовано нові завдання для сільськогосподарської галузі, перед котрою постав складний комплекс вимог. Відповідно, фермери потребують інноваційних рішень. Однією з галузей, яка може й повинна зробити важливий внесок для цього, є селекція рослин – з-поміж іншого завдяки використанню величезного різноманіття генетичних ресурсів рослин.
Мінімізація ризиків для продукції: посилений захист від ріжків при вирощуванні жита
Джерелом потенційної небезпеки, пов’язаної зі споживанням зернової продукції, можуть стати ріжки – гриби, які утворюють на рослині видовжені зерноподібні ядра (склероції). Ці тіла ріжків містять алкалоїди, які в разі перевищення певних граничних значень можуть бути шкідливими для людей і тварин. Спори ріжків потрапляють до рослини через відкриті квіточки під час цвітіння. Швидке закриття квіточки шляхом прискореного запилення на сьогодні є найефективнішим захисним механізмом від ріжків. Ураженню ріжками переважно сприяє нестача пилку та вологі погодні умови під час цвітіння. Оскільки жито потребує перехресного запилювання, воно страждає від цієї хвороби сильніше, ніж самозапильні злаки. Для боротьби з грибком для фермерів насамперед важливим є зменшення та синхронізація періоду цвітіння жита – наскільки це можливо, а також застосовування різноманітних заходів щодо захисту врожаю. Вирішальним чинником є вибір гібрида жита.
У співпраці з дослідниками з Гоенгаймського університету, Інституту рослинної генетики та дослідження культурних рослин ім. Лейбніца та Інституту Юліуса Кюна селекціонерам KWS вдалося значно зменшити вразливість нових гібридів жита до ураження ріжками. Дослідження було зосереджено на гені відновлення фертильності пилку Rfp1, знайденому в стародавньому місцевому сорті іранського жита. Rfp1 стимулює рослину виробляти значно більшу кількість пилку, ніж в інших гібридах, з цим геном. Це покращує запилення, скорочує період цвітіння та підвищує захист від ріжків. Власне на цьому й ґрунтується інноваційна технологія KWS – PollenPlus®.
Озиме жито надзвичайно важливе для світової економіки та харчових традицій тих семи країн, де ця культура вирощується на понад 90 тис. га землі (Білорусь, Данія, Німеччина, Польща, Російська Федерація, Іспанія та Україна). За останні шість десятиріч урожайність жита зросла в європейських країнах та в усьому світі. Це можна пояснити розширенням площі вирощування гібридного жита та збільшенням зусиль із селекції гібридного жита. Зокрема в Європі, а саме в Німеччині та Данії, це призвело до збільшення врожайності до 4,2 та 5,2 т/га відповідно (дані FAOSTAT, 2020).
Розвиток підвищеної стійкості цукрових буряків проти церкоспорозу
Цукрові буряки – це важлива культура в європейському сільському господарстві: вони є частиною регіонального постачання цукру та вирішальним елементом для збалансованої сівозміни.
Церкоспороз – хвороба, спричинена збудником Cercospora beticola, – є однією з найшкодочинніших у світі захворювань цукрових буряків: вона може спричинити близько 50% втрат урожаю. Деякі сорти вже мають ступінь захисту, однак натомість ця ознака компенсується зниженням урожайності. Звісно, що фермери можуть використовувати фунгіциди для боротьби з хворобою. Одначе застосування цього варіанта дедалі більше обмежується через розвиток стійкості проти пестицидів та нормативними вимогами щодо скорочення використання фунгіцидів.
Селекціонерам KWS наразі вдалося розробити нові сорти зі стійкістю проти церкоспори в поєднанні з високою врожайністю. Вони домоглися цього, використавши дуже високу стійкість проти церкоспори, виявлену в дикого буряка (Beta vulgaris підвид maritima). Близька спорідненість цих двох видів надала можливість за допомогою традиційних методів селекції перенести бажану характеристику дикого буряка безпосередньо в матеріал для селекції цукрових буряків. Нові сорти дають змогу ще більше підвищити рівень стійкості у поєднанні з високою врожайністю та зменшити використання фунгіцидів.
Збереження ресурсів та вища безпека продукції
Ці приклади демонструють, як різноманіття генетичних ресурсів рослин можна успішно використовувати для розробки вдосконалених сортів сільськогосподарських культур. Сучасні селекціонери працюють з інструментарієм різних технологій селекції, який постійно розвивається.
Корисним доповненням є нові технології, як-от, наприклад: «генетичні ножиці» CRISPR/Cas, за відкриття яких дослідниці Дженніфер Дудна та Еммануель Шарпентьє торік були нагороджені Нобелівською премією з хімії. Завдяки простоті та стабільності цих методів можна швидше та точніше розробити нові рішення, які терміново потрібні, зважаючи на зміни клімату та засади аграрної політики.
Однак чинне законодавство ЄС щодо цих методів селекції наразі фактично унеможливлює їх застосування. Тому потрібна далекоглядна правова база, в якій буде враховано та переосмислено науковий прогрес.
Дослідницький проєкт PILTON (стійкість пшениці завдяки застосуванню нових методів селекції проти грибків – збудників хвороб), який нещодавно започаткований асоціацією з майже 60 селекційних компаній, має на меті продемонструвати, як нові методи селекції можуть вирішити проблеми сталого розвитку та майбутнього сільського господарства (bdp-online.de)
Джерело: журнал ЗЕРНО, 2021 №3 (180)