Так случилось, что в этом году генетика отмечает свой 125-летний юбилей. Как раз 125 лет назад в обиход вошел сам этот термин – «генетика». И хотя законы наследственности Мендель открыл намного раньше, как самостоятельная дисциплина генетика появилась позже, а именно в 1905 году.
Об этом факте напомнил своим коллегам академик РАН Геннадий Карлов, выступая с пленарным докладом на VIII Международной научной конференции PlantGen-2025, проходившей 2- 5 июля в Новосибирском Академгородке. Таким образом, в 2025 году участники конференции, посвященной вопросам генетики и селекции, как бы отмечали свой юбилей. По мнению Геннадия Карлова, с 1905 года начался принципиально новый этап в вопросах селекции растений, особо учитывая то обстоятельство, что Мендель открыл свои законы на сельскохозяйственной культуре – горохе.
С появлением генетики, отметил Геннадий Карлов, в руках селекционеров появился новый инструмент, позволивший им вести строго научную селекцию. Поэтому, считает ученый, генетика и селекция неразрывно связаны друг с другом с самого начала. И в последние годы мы наблюдаем здесь очень много открытий и различный приложений в области генетических технологий, которые неизменно находят отражение в селекции растений.
Если говорить о вехах, то здесь хронология выглядит следующим образом. Так, на 1920-е годы пришлось появление гибридной селекции. В 1930-х годах в селекционной работе началось использование мутантов. Затем произошло открытие двойной спирали молекулы ДНК. В 1960-е годы происходит «зеленая революция», когда началось широкое внедрение высокопродуктивных сортов (с использованием минеральных удобрений и пестицидов). В 1986 году отмечается появление первых трансгенных растений, а спустя десятилетие началось их практическое использование.
Наконец, ближе к нынешнему столетию в селекции началось использование достижений в области молекулярной генетики. В данном случае речь идет об использовании различного рода маркеров в селекционных программах. То есть мы говорим о появлении и использовании геномной селекции, геномного редактирования, расшифровке геномов и так далее. Одна из очень важных вех в развитии генетических технологий, считает Геннадий Карлов, - это расшифровка генома пшеницы, в которой принимали участие, в том числе, и сотрудники Института цитологии и генетики СО РАН. Еще одна важная веха - это появление технологии Speed Breeding («ускоренное разведение»). И уже в наши дни, заметил ученый, мы начинаем использовать в селекции технологии искусственного интеллекта.
Таким образом, если когда-то всё научное обеспечение селекции ограничивалось (образно говоря) авторучкой и линейкой, то со временем инструментарий всё более и более усложнялся. Сегодня селекционеры используют не только мутагенез и ГМО, но всё чаще и чаще применяют высокотехнологичные подходы, например, данные полногеномного секвенирования или цифрового фенотипирования. А также, соответственно, используют редактирование генома.
Здесь необходимо сказать несколько слов о создании трансгенных (генно-модифицированных) растений, поскольку значение данной технологии до сих пор достаточно велико. По словам Геннадия Карлова, эта технология очень активно используется в мировой практике. На сегодняшний день в мире посевы ГМО-растений составляют примерно 200 миллионов га в 32 странах. В основном используется 30 культур. И если оценить динамику, то рост площадей под такие культуры до сих пор продолжается, отметил ученый.
В частности, в прошлом году этот рост составил 1,9 процента – в сравнении с 2023 годом. Если мы возьмем, например, США, то по большему ряду культур 70 – 80% посевных площадей представлены там как раз трансгенными растениями. В основном это соя, кукуруза, сахарная свекла, хлопчатник, рапс. Если говорить о соотношении, то в мире первое место занимает трансгенная соя. Под нее выделено порядка 105 миллионов га посевных площадей (то есть половина).
В число трансгенных растений также входят и декоративные культуры. Так, в прошлом году было продано порядка 50 тысяч растений светящейся петунии. Поэтому рынок трансгенов растет, развивается и пока нет признаков его остановки (хотя рост несколько замедлился по сравнению с предыдущими десятилетиями).
Почему технологии ГМО до сих пор остаются востребованными? Как пояснил Геннадий Карлов, трансгенные растения дают достаточно много преимуществ, включая и такую повестку, как снижение углеродных выбросов. Конечно, какие-то моменты могут быть дискуссионными, но, тем не менее, есть преимущества и чисто экономического плана. Например, благодаря трансгенам можно во многих случаях снизить пестицидную нагрузку и добиться повышения урожайности. В принципе, сами по себе трансгенные растения не отличаются какой-то особо высокой урожайностью. Однако при выращивании, благодаря их высокой устойчивости к вредителям, удается лучше защитить урожай, за счет чего и происходит выигрыш. Соответственно, снижается себестоимость производства продукции.
Если говорить о геномном редактировании, то сейчас это направление очень активно развивается, подчеркнул Геннадий Карлов. Российские ученые также пытаются включиться в это направление, и уже получены весьма обнадеживающие результаты. У нас этим занимается несколько групп в ряде институтов, в том числе несколько таких групп работают во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной биотехнологии (ВНИИСБ), возглавляемом Геннадием Карловым.
В частности, одна группа работает с картофелем. Путем геномного редактирование было создано растение картофеля, не образующее цветки. Оно образует больше клубней (хотя и не очень крупных), которые формируются раньше, чем у обычных сортов. Другой пример – создание картофеля с низким содержанием редуцированных сахаров, что очень важно для приготовления картофеля-фри или чипсов.
Другая группа занимается зерновыми. Прежде всего речь идет о пшенице. Конкретная работа выполнялась совместно с ИЦиГ СО РАН. Было получено растение, на котором выколашивание (то есть появление колоса) начиналось быстрее, чем у известных сортов. Также велась работа с тритикале. Данная работа позволила провести мультиплексное редактирование нескольких генов, в результате чего был получен набор линий тритикале с различными вариантами биосинтеза крахмала.
Также Геннадий Карлов остановился на самих методах выявления генетических маркеров, отвечающих за качественные показатели тех или иных культур, в частности, пшеницы. Например, был выявлен маркер, отвечающий за показания белка в пшенице твердых сортов. Аналогичные исследования проводятся и на сое. Причем, как подчеркнул ученый, выявлены именно те маркеры, что соответствуют нашим природно-климатическим условиям.
Разумеется, подробности генетических технологий доступны пониманию только специалистов. Однако в этой связи интересно отметить следующее. Примерно лет семь-восемь назад доводилось слышать, будто геномное редактирование – настолько «эзотерическая» тема, что количество в мире специалистов, способных успешно работать с этой технологией, можно пересчитать по пальцам. Высказывались опасения, что наша страна рискует попасть в зависимость от иностранных компаний, которые будут монопольно осуществлять такую работу на глобальном уровне. Но судя по тому, что было услышано на PlantGen-25, нашим ученым все-таки удалось освоить передовые методы. Так что российские генетики также вносят свой посильный вклад в политику импортозамещения.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии