Обойтись без пестицидов
ФОТО Дмитрия СОКОЛОВА
Гость редакции — директор Всероссийского института генетических ресурсов растений (ВИР) Елена ХЛЕСТКИНА.
Десятилетие науки и технологий началось в России в прошлом году с двух президентских указов, которые касались знаменитого ВИР. Первым на базе института был образован Национальный центр генетических ресурсов растений, призванный обеспечить «ускоренное развитие генетических технологий». Второй документ был посвящен созданию межведомственной комиссии: она должна координировать работу центра, определяя правила формирования национального каталога «особо ценных образцов генетических ресурсов растений». Руководит комиссией, согласно указу, глава ВИР, то есть наша сегодняшняя собеседница. С Еленой Константиновной, генетиком, доктором биологических наук, профессором РАН, мы поговорили и о невкусной клубнике, и о ГМО, и о роли дачников «в обеспечении продовольственной безопасности страны».
— Елена Константиновна, в указе упомянуты «особо ценные образцы» растений — что имеется в виду?
— Критериев ценности много. В первую очередь им соответствуют сорта, которые создавались и создаются для Российской Федерации — для наших природных, погодных и прочих условий. Те сорта, в которые вложен огромный труд. Ценны даже те, которые сейчас уже не используются, но когда‑то прошли горнила проверок и попали в государственный реестр селекционных достижений.
Объясню, почему. В 1920‑е годы в мире началась индустриализация сельского хозяйства. Что это означает? Что на полях стали работать машины. Какие‑то сорта оказались неудобны для уборки комбайнами — например, из‑за того, что у колосьев была «неподходящая» высота или у картофеля слишком тонкая, легко повреждаемая кожура. Но эти качества — лишь одно из свойств. У той же пшеницы может быть высокое содержание клейковины, а у картофеля — устойчивость к некой болезни. Да, сейчас они не подходят для агропроизводства, но как источник других полезных признаков, как источник разнообразия генов мы их не списываем.
Ценны и те сорта, которые были собраны в центрах происхождения культурных растений Николаем Ивановичем Вавиловым. Он не был единственным в мире путешественником-ботаником: в те времена и другие ученые отправлялись в подобные экспедиции и собирали коллекции. Но мир огромен, культурная флора очень разнообразна — и важно, где и как собирать ее образцы. Вот в этом Николай Иванович оказался гениален. Коллекция ВИР ведь не крупнейшая в мире. Она просто, пожалуй, лучшая.
— В чем ее «лучшесть», если она не самая большая?
— Есть более крупные — в США, Индии, Китае. Однако абсолютно все признают уникальность нашей.
Дело в том, что в другие коллекции образец сорта могут добавить, даже если уже есть сорт с таким же названием. По принципу «возьмем, потом разберемся — может, этот сорт чем‑то отличается». А Николай Иванович Вавилов предложил строго рациональный подход, в основе которого принцип тщательного изучения поступающих образцов. Если в экспедиции собран, например, дикорос, дикорастущее растение, — его сначала изучат, чтобы сразу ответить на ряд вопросов. В том числе на такой: возможно ли будет поддерживать это растение в коллекции? Если нет, оно не попадет в основной каталог.
Коллекция должна прирастать в количестве, не теряя в качестве. Во всем мире вавиловская коллекция ценится именно за очень качественный состав, уникальность и высокое разнообразие.
И важна не только сама коллекция — важны знания о ней. Когда в Великую Отечественную обсуждалось, как не допустить, чтобы коллекция досталась врагу, было предложено отделить информацию от самих семян. Семена под номерами без дополнительной информации — это уже не бесценная коллекция, а материал, с которым пришлось бы разбираться десятилетия, прежде чем они обрели бы хоть долю прежней ценности.
— Наверняка еще один критерий ценности образца — то, что в природе больше нет такого растения.
— Вот у нас больше 320 тысяч образцов более двух тысяч видов растений.
Больше 30 % коллекции — это то, чего уже нет ни на сельхозполях, ни в дикой природе. Это генетический резервуар, из которого можно бесконечно черпать полезные свойства.
— Можно привести пример сельхозкультуры, которая пока лежит «на полке», но точно пригодится?
— Самое интересное свойство коллекции в том, что неизвестно, когда и что пригодится.
Приведу в пример культуру, которая на планете не исчезла, но которой на нашей территории не было. Гуар. Это бобовое растение, источник гуаровой камеди. Ее используют, например, как пищевую добавку, из семян гуара создают материалы для газонефтедобычи.
Гуар всегда был импортным сырьем. Растение южное, в нашей стране не росло, но в коллекции было: в свое время в экспедициях собрали образцы. Несколько лет назад впервые встал вопрос об импортозамещении, и надо было протестировать: нельзя ли вывести такие сорта гуара, которые смогут расти в нашей стране. Сегодня такие сорта есть.
Иногда образец может пролежать 30, 40 лет, его будут поддерживать. А в какой‑то момент — раз, и он становится востребованным. Но, для того чтобы мы смогли найти растение с нужным качеством, необходимо, чтобы коллекция была, как… я иногда сравниваю это со снятием сливок с молока. Они образуются, только если крынка полная. Выделить в любой коллекции один, пять, десять процентов «особо ценных» и только их сохранять — все равно что оставить молока на донышке и рассчитывать потом снять сливки. Не получится.
— Какая сельхозкультура в России самая успешная?
— Основная, конечно, пшеница. Причем мягкая, из которой хлеб делают. Она растет и на Кубани, и в Сибири, бывает озимая и яровая.
У нас в коллекции больше 30 тысяч сортов этого вида. То есть огромное разнообразие культуры, которая составляет основу не только продовольственной безопасности, но и экономической устойчивости страны, поскольку это наша основная экспортная культура. Огромная заслуга в этом — Национального центра зерна им. Лукьяненко. Десятая доля всего мирового вала зерновой продукции — сорта, которые созданы в этом центре.
Вот я сказала про Сибирь: мы с трудом представляли себе, что там возможна озимая пшеница. А сейчас такая есть.
— Это ведь не только потому, что создаются новые сорта. Меняющийся климат позволяет. Но в последнем российском климатическом докладе сказано, что к середине века или несколько позже самые «пшеничные» регионы могут страдать от засухи.
— Да, серьезная задача — создавать засухоустойчивые сорта. Но использовать потенциал северных территорий — тоже вызов. С одной стороны, более мягкие зимы, но с другой — надо готовиться к борьбе с сельскохозяйственными вредителями, которые раньше на севере не были так активны.
И бороться с вредителями или сорняками «за урожай» необязательно с помощью массированной обработки пестицидами. Тот же Центр имени Лукьяненко объясняет фермерам, как работать с так называемой мозаикой сортов, которая позволяет минимизировать применение пестицидов. Этот селекционный центр уже совершил «новую зеленую революцию», в ожидании которой до сих пор находится остальной мир, уставший от переизбытка химобработок в растениеводстве.
В общих чертах: прекрасный экологичный способ бороться с болезнями растений — использовать разнообразие сортов и разнообразие культур, правильный севооборот.
Человечество, переходя на «единообразие» в полях, уже не раз страдало от потери урожаев. Это и страшный голод в некоторых странах Европы в XIX веке, когда практически «монокультурой» стал популярный тогда картофель. Потери урожая начались от заболевания, фитофтороза. В нашей стране во второй половине ХХ века сделали ставку на сорта-«чемпионы» зерновых. Каждый очень удачный сорт распространяли на миллионы га, но однажды один из таких сортов оказался неустойчив к новому штамму болезни пшеницы — и потери урожая были высоки.
Это заставило менять стратегию. В тот момент была развилка: либо применять все больше химикатов, либо внедрять разнообразие сортов, это называется «биологизированный подход». Крупные западные компании пошли по первому пути — тем более что от продажи химикатов прибыли больше, чем от семян. Наши ведущие научные центры предложили второй путь. Он трудоемок. Например, за последние семь лет, следуя этой стратегии, Центру имени Лукьяненко пришлось создать столько же разнообразных сортов пшеницы, сколько за предыдущие 70 лет. Но это экологичный путь к стабильному урожаю. Это стратегия с заботой о здоровье населения и будущих поколений, об окружающей среде, о собственном государстве.
Меня часто спрашивают, хватит ли России собственных семян в условиях, например, санкций. А я всегда уточняю: импортные семена нам нужны, чтобы урожая хватило и на экспорт. А для собственных нужд — конечно, своего хватит.
И, конечно, ценно то, что отечественные селекционеры никогда не забывали про сорта для мелких хозяйств и дачников. Их поля и огороды — это в миниатюре тоже «обеспечение продовольственной безопасности». Наличие этого сегмента наряду с крупными производителями дает «вариативность», разнообразие культур и сортов. Помогать развиваться маленьким сельхозпредприятиям и огородникам, я считаю, нужно обязательно.
— Вас наверняка часто спрашивают: почему у нас клубника, которая в промышленных масштабах производится, такая «никакая»? Красивая, крупная, но ни аромата, ни вкуса.
— Мы (как потребители готовой продукции) сами отчасти виноваты. Привыкли вместо сезонных овощей и фруктов к круглогодичному их наличию в супермаркетах.
Поставщикам важно, чтобы ягоду можно было довезти издалека, и она при этом не теряла товарный вид. Пока в процессе селекции «внедряли» выгодные товарные качества, сорта утратили вкус и аромат сезонных ягод и плодов. Соединить в одном сорте так называемую лежкость, транспортабельность с отличным вкусом и ароматом очень непросто. Но эта задача и стоит на повестке у современных селекционеров и биотехнологов.
Исходный материал, то есть «доноры» прекрасного аромата и вкуса, — есть. Можно посмотреть, как на опытно-селекционных станциях ВИР (например, в Майкопе) плодоносит клубника. Какая она ароматная, сладкая. Какое разнообразие вкусов, формы. Вот вам, пожалуйста, исходный материал. Но важно, чтобы был селекционер, который примет вызов соединить в одном сорте практически несоединяемые требования. Научная селекция всегда решала нетривиальные задачи. Решит и эту.
Выведение нового сорта занимает годы. Например, есть сорт с большой крупной ягодой, но без аромата — и есть сорт с ягодой маленькой, зато ароматной. Перенести «ароматный» ген в большую ягоду можно традиционным способом скрещивания. Но он самый долгий: мы узнаем, получилось ли «вкусное-ароматное», с которым можно работать дальше, только когда появится плод. А вместе с хорошими качествами могут «прицепиться» и нежелательные. Селекционер будет годами скрещивать разную клубнику, стараясь закрепить вкус и аромат, не потерять в крупности, избавиться от нежелательных качеств.
Сейчас большое внимание уделяется методам ускоренной селекции. Например, позволяет сэкономить время ПЦР-диагностика. Со времен пандемии это понятие всем известно, так вот метод ПЦР-диагностики применяется и к растениям. Если знаем, какой ген нужен, то не надо ждать, когда появится ягода, чтобы попробовать ее на вкус. Даже цветка ждать не нужно. Берем кусочек листка, выделяем ДНК, и лабораторный анализ покажет, у какого из исследуемых потомков (от скрещивания, например, ароматной клубники и клубники с хорошей лежкостью) будет аромат, а у какого нет. Оставляем нужные растения зацветать, чтобы этим же летом, а не через год, скрестить их с донором крупноплодности. И так, шаг за шагом, мы сокращаем процесс создания сорта.
Есть еще более современные ускоренные методы. Например, метод редактирования CRISPR/Cas9, за который была вручена Нобелевская премия. Если знаем, какой конкретно вариант гена отвечает за аромат, можно его ювелирно подправить. И получить ягоду с желаемым ароматом еще быстрее. Это будет не новый сорт, а улучшенная версия того же. Но потом все равно понадобятся полевые испытания, государственная регистрация и так далее. Это займет несколько лет. Такой метод у нас применяется только в научных исследованиях. Использовать его шире закон пока не разрешает.
— Наверняка многие насторожатся от этого «ювелирно подправить ген».
— По незнанию часто смешивают два направления: создание трансгенных растений и редактирование генома. Редактирование — это работа с собственным геном растения. Трансгенез (создание ГМО в традиционном понимании этой аббревиатуры) — это внедрение чужого гена от организма, с которым обычно растение генами не обменивается.
В самой по себе модификации нет ничего плохого. Мы каждый день с пищей съедаем целый грамм чужеродного ДНК, и ничего с нами от этого не происходит. Другое дело, когда в погоне за максимизацией прибыли производитель поступал, скажем так, неэкологично. Создавались ГМО-сорта культур, стойких к гербицидам, а продвигал эти сорта как раз крупнейший бизнес, производящий гербициды.
Ведь что значит такого рода устойчивость? Что измененный ген позволяет растению не погибнуть вместе с сорняками, когда поля обрабатывают химикатами. Само модифицированное растение было безвредным, но последствия того, что годами в разных странах поля «заливали» гербицидами, даже соблюдая положенные нормы, просчитать было сложно. Стали одумываться, когда в разных странах после многолетнего применения таких сортов (повторю, не просто ГМО, а с устойчивостью к некоторым гербицидам) выяснилось, что у работников агросектора начали чаще возникать онкозаболевания. Против таких ГМО народ и «восстал», появился тренд экологичного земледелия.
Поэтому когда говорят, что «ГМО — это плохо», понимать следует так: плохи те ГМО-сорта, которые идут «в пакете» с неэкологичными решениями.
— Национальный центр генетических ресурсов растений был образован больше года назад. Что произошло за это время?
— У всех прибавилось работы. Николай Иванович Вавилов заложил замечательные принципы, но мир меняется, экономика меняется. Сейчас приходится совершенствовать подходы по сохранению и изучению коллекции. Необходимо учитывать вызовы, с которыми столкнется селекционер: климатические, меняющиеся требования рынка и так далее.
Национальный центр — не переименование ВИР. Это новая форма деятельности. Это слаженная работа институтов, селекционных центров, каждый из которых занимается чем‑то определенным: один — в основном зерновыми, другой — картофелем, третий — виноградом…
Каждый такой центр — отдельный космос. Поэтому в комиссию, которая координирует деятельность, входят представители вузов, институтов из регионов страны, занимающиеся разными культурами. И должны быть единые правила работы, которые не зависят от того, в хороших отношениях находятся директора каких‑то институтов или не очень, охотно ли сотрудничают или нет.
У ВИРа — исходный материал, мы находится на самом изначальном этапе создания нового сорта. Проводим генетическое, физиологическое, биохимическое исследования коллекции. Если у нас есть научная селекционная школа по конкретной культуре, то участвуем и на следующем этапе, селекции. Если нет, эстафету подхватывают селекционные центры, они используют наш материал и выводят сорта. Следующий этап — семеноводство и, наконец, производство.
— Жалко передавать выведение сорта другому институту, если в ВИРе, скажем, нет селекционера по нужной культуре?
— Тут надо не жалеть, а кооперироваться. Даже если речь не о выведении сорта, а еще только об исследовании. В ВИРе, например, отдел биохимии очень активный, но огромное разнообразие растений ему в одиночку не исследовать. Аналогично идет кооперация с другими институтами по генетическим и геномным исследованиям.
То же самое по селекции: если у нас нет селекционной школы по какой‑нибудь сельхозкультуре, мы радуемся, что такая школа есть в другом российском институте. К примеру, сейчас в ВИРе нет такой школы по пшенице, но мы сотрудничаем с крупными федеральными научными центрами, которые ведут селекцию этой культуры. ВИР возглавляет проект «Хлеба России», в котором участвуют еще девять организаций, среди них — упомянутый мной Национальный центр зерна имени П. П. Лукьяненко, Самарский научный центр, Омский аграрный научный центр.
— Мы начали разговор с ценных растений. А бывают совершенно бесполезные?
— Если растение культурное, выведенное человеком, — значит, оно полезно.
Если говорить просто о флоре, то так называемых высших растений на планете примерно 250 тысяч видов. Но человек из них использует всего 3 тысячи: деревья в лесу, лекарственные травы, декоративные растения и прочее, что человек культивирует, сажает, собирает, чем пользуется. Это всего лишь вершина айсберга. Вся огромная «подводная» часть напрямую в хозяйственной жизни не используется, но нужна для поддержания экосистем, биосферы Земли. Поэтому в глобальном смысле — все полезно.
— Елена Константиновна, когда ученый становится управленцем, на науку времени не хватает, об этом сожалеют многие директора научных институтов. Вы по каким исследованиям скучаете?
— Я стараюсь находить время на научные исследования в части постановки конкретных задач, планирования исследований, аналитики. Это то, что можно делать в свободное от административной работы время за компьютером — вечером, в выходные, в отпуске. Я рада, что могу быть полезна в творческом научном коллективе как профессионал, как консультант и научный руководитель, а не только администратор.
Любимыми объектами остаются зерновые, хотя за время работы в ВИРе у меня появилось много других излюбленных культур. Даже в одной и той же культуре каждый специалист видит что‑то свое: ботаник — одно, физиолог — другое, и так далее. Я как генетик вижу в первую очередь удивительные эволюционные приспособления на уровне геномов и генов. Я счастлива, что можно работать командой, дополняя друг друга и выполняя вместе комплексные исследования.
Комментарии