Биотехнологические методы для эффективной селекции

Биотехнологические методы для эффективной селекции

197
OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Собственное семеноводство — основа продовольственной безопасности

Высокая импортозависимость семенного и посадочного материала создает существенные риски продовольственной безопасности.

Стоимость завозимых ежегодно в страну семян сахарной свеклы, подсолнечника, кукурузы и овощных культур — около 18 млрд руб. По отдельным культурам импорт семян зарубежных гибридов составляет 43–98%, по F1-гибридам овощных — 80–90%.

Такая зависимость — это риск остаться без семян для посева и потенциальный рычаг давления на Россию. Кроме того, высокая цена на импортируемые семена повышает стоимость конечного продукта и снижает его конкурентоспособность на рынке продовольственных товаров. Так, гектарная норма семян зарубежных гибридов лука стоит около 100 тыс. руб., а при средней урожайности 60 т/га и отпускных ценах 6–7 руб./кг стоимость семян в этой продукции достигает 1,6–2 руб./кг, то есть около 20–30%.

Рис 1 В

В отдельных случаях из-за дороговизны семян зарубежных F1-гибридов производственники используют для посева репродуцированные F2-популяции, в частности по луку репчатому — до 60% от общего объема высеваемых семян. Выращивание семян даже запатентованных сортов и гибридов разрешено по закону при их использовании для собственного производства продукции.

Проблема импортозамещения на семенном рынке — это прежде всего проблема создания конкурентоспособных сортов/гибридов и организации их семеноводства. В России есть компании и селекционеры, способные создавать конкурентоспособные F1-гибриды капусты, огурца, томата, сладкого перца.

С сожалением можно констатировать, что по другой группе важнейших овощных культур сложилась печальная ситуация: по факту полностью отсутствуют отечественные F1-гибриды свеклы столовой; не производятся семена внесенных в Госсреестр F1-гибридов моркови; отсутствуют пока семена отечественных F1-гибридов лука репчатого.

Если опустить вопрос недостатка в стране высококвалифицированных специалистов, как биотехнологов, так и селекционеров, то основными причинами отставания отечественной селекции от зарубежной остаются отсутствие связи между фундаментальной и прикладной наукой, разобщенность между исследователем в лаборатории и селекционером в поле. Министерство образования и науки, как и другие научные фонды, поддерживает и финансирует только фундаментальные исследования, Министерство сельского хозяйства на селекцию не выделяет грантовой поддержки совсем или делает это спорадически. Такая практика сложилась с советских времен, когда государство финансировало селекцию через РАСХН. Сейчас эту функцию осуществляет ФАНО. В результате есть отдельные сильные исследовательские группы биотехнологов, проводящие исследования по темам, далеким от селекции и производства, а селекционеры нуждаются в биотехнологическом сопровождении селекционных программ. В то же время селекционные компании не обладают достаточными финансовыми ресурсами, чтобы оплачивать полную стоимость исследования и разработки биотехнологий для последующего внедрения — из-за высокой стоимости и отсутствия соответствующей поддержки со стороны государства.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

В итоге современное состояние исследований российских биотехнологов ведущих НИИ по вопросам создания растений (получения удвоенных гаплоидов, применения технологий спасения недозревших зародышей и соматической гибридизации) не позволяет их использовать в практической селекции, за редким исключением. И, как следствие, у российских селекционеров нет практического опыта создания сортов и F1-гибридов на основе вышеперечисленных технологий. А состязаться приходится с такими транснациональными семенными компаниями, как «Монсанто» и «Сингента», ежедневно затрачивающими на исследования и селекцию 1 млн долл. США.

Чтобы быть конкурентоспособным, нужно создавать продукт сорта и F1гибриды мирового уровня и выше. Есть понимание того, что в жестких условиях конкурентной борьбы отечественных и зарубежных компаний за семенной рынок не обойтись без эффективных биотехнологических методов селекции.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Ускорить селекцию помогут удвоенные гаплоиды

В селекции гетерозисных F1-гибридов наиболее трудоемкий и длительный этап — создание чистых (родительских) линий. Классический метод создания чистых линий — принудительное самоопыление и отбор наиболее выровненных потомств в течение 6–8 поколений. Для выполнения этих мероприятий у двулетних овощных культур, к которым относятся капуста, лук, морковь, свекла и другие, необходимо 12–16 лет. Альтернативный метод создания чистых (родительских) линий — получение растений удвоенных гаплоидов биотехнологическими методами всего за 1–2 года, то есть данный этап сокращается в 8–12 раз.

Казалось бы, очевидное преимущество в сокращении продолжительности селекционного процесса, которое дает данная технология, будет стимулировать биотехнологов России к ее изучению, освоению и внедрению. Однако на практике все сложилось иначе.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

К примеру, у масличных и овощных капустных растений для создания удвоенных гаплоидов с 1982 г. в мире применяют культуру изолированных микроспор — технологию, при которой из отдельных клеток, предшествующих пыльце, регенерируют гаплоидные растения, а после удвоения числа хромосом получают фертильные растения, гомозиготные по всем аллелям генов (рис. 1). Но в России ее впервые применили на практике селекционной работы почти 30 лет спустя — только в 2010 г., в лаборатории генетики, селекции и биотехнологии овощных культур РГАУ – МСХА в рамках селекционной программы по созданию F1-гибридов капусты в ООО «Селекционная станция имени Н.Н. Тимофеева». К настоящему времени всего 3–4 лаборатории в стране владеют этой технологией. В то же время вопрос производства удвоенных гаплоидов лука репчатого, свеклы столовой, моркови, не говоря о наиболее значимых для страны культурах, таких как пшеница, подсолнечник, кукуруза и другие, остается нерешенным, а существующие селекционные программы в основе реализуются без данной биотехнологии.

В то же время в мире получены гаплоиды и удвоенные гаплоиды более чем у 250 видов растений.

Сократ Монахос, д.с.-х.н., заведующий кафедрой ботаники, селекции и семеноводства садовых растений, РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева