Селекция подсолнечника: тренды и перспективы

Автор: Александр Акулиничев

Серия статей о мировых и российских тенденциях в селекции продолжается. Птицеводство, животноводство, различные растениеводческие культуры — обо всем этом мы говорим в течение года. Что изменилось за последнее десятилетие и изменится в следующем? На что обратить внимание фермеру, чтобы не отстать от прогресса? Как экологическая и климатическая ситуация влияют на сельское хозяйство? Это неполный список вопросов, на которые «Рынок АПК» пытается ответить в публикациях.

Третья статья в серии — о селекции подсолнечника и долгосрочных трендах этой сферы. В XXI веке рынок сложился так, что для огромного количества российских аграриев подсолнечник стал если не главной, то как минимум второй по значимости культурой. Она остается одной из немногих рыночных позиций, цена на которую почти каждый год более-менее хорошая, а потому на эксперименты с подсолнечником пускаются даже те хозяйства, что находятся не в идеальной для него климатической зоне.

Российские селекционеры вернут позиции

Сегодня семена подсолнечника — в основном, иностранного происхождения: Франция, Германия, США. Свои позиции отечественное семеноводство упустило не столько потому, что качество продукции заведомо хуже, а потому, что наши семеноводы не так сильны в маркетинге и агрессивном вхождении на рынок, как опытные зарубежные игроки.

В России селекцией подсолнечника занимаются такие государственные научные учреждения, как Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В.С. Пустовойта (ВНИИМК) и его опытная сеть (Донская, Армавирская, Сибирская опытные станции), НИИСХ Юго-Востока, Алтайский НИИСХ и др. Оригинаторами новых генотипов подсолнечника являются также частные российские фирмы (ССФ «Российская гибридная индустрия», ООО «Агроплазма» и др.) и зарубежные («Pioneer overseas corporation», «Syngenta crop protection Ag», «Maisadour Semences S.A.» и др.).

Ведущим учреждением по селекции подсолнечника в РФ остается ВНИИМК, который вывел на рынок такие сорта, как ВНИИМК 6540, ВНИИМК 8931, ВНИИМК 1646, Передовик, Прогресс, Юбилейный 60 и др. Активно развивающаяся компания «Агроплазма» — это уникальный пример того, как человеку удалось с нуля, используя лишь свой опыт в семеноводстве, создать крупную компанию с практически мировым именем и выпустить несколько десятков гибридов, ставших незаменимыми для российских фермеров, специализирующихся на масличных. В ближайшие годы стоит ожидать рост как от этих уже сильных игроков, так и от новичков, чьи названия пока известны не так широко.

Законодательство изменится и облегчит всем жизнь

У частных компаний, вроде той же «Агроплазмы», чуть больше шансов окрепнуть, потому что они избавлены от многих бюрократических препон, характерных для государственных НИИ: например, покупателю не нужно участвовать в малопонятной процедуре тендера, отнимающей время, но не несущей для него никакой очевидной пользы.

Существует сегодня и проблема патентного права. Отечественные научно-исследовательские центры волнует проблема совершенствования патентного права, в частности сбора роялти за пользование запатентованных сортов. Система отслеживания использования интеллектуальной собственности работает неэффективно, российским НИИ в среднем удается собирать около 50% всех роялти от реализованных семян.

Как следствие российским семеноводческим компаниям сложно конкурировать с зарубежными. К примеру, в 2014 году рынок семян подсолнечника, составляющий 220 млн долларов, более чем наполовину принадлежал иностранным компаниям (лидируют транснациональные Syngenta, Pioneer и Limagrain), и даже падение курса рубля не сильно изменило ситуацию: иностранные производители нашли инструменты, позволяющие нивелировать потери от ценового роста. Однако российские законодатели все пристальнее рассматривают такие проблемные и сложные отрасли, как патентное и авторское право, и в ближайшее время схема может быть пересмотрена — что развяжет руки российским семеноводам.

Гибридизация будет более интенсивной и смелой

В селекции подсолнечника применяют два вида гибридизации: внутривидовую и отдаленную. Большинство районированных сортов выведены первым путем — фактически, этот путь позволяет адаптировать семена подсолнечника по климатическому признаку. А вот отдаленная, или межвидовая гибридизация — метод, который используется для создания сортов с групповым иммунитетом к ржавчине, ложной мучнистой росе, склеротонии и другим болезням.

Однако у гибридов есть один недостаток: в долгосрочной перспективе они утрачивают способность давать потомство. Здесь на помощь приходит метод, который представляется селекционной науке эффективным, но пока не стал повсеместным в силу своей сложности: полиплоидия. Это явление кратного увеличения числа хромосом в ядрах клеток растений, спровоцированное искусственно. Полиплоидия имеет большое общебиологическое значение, так как повышает устойчивость организма к различным воздействиям, является важным источником наследственной изменчивости, способна закреплять гетерозис первого поколения, расширяет возможности подбора и дивергенции видов и т. п.

Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления, в результате чего удвоившиеся хромосомы не могут разойтись, оставаясь в одном ядре. Одно из таких веществ — колхицин. Применение колхицина для получения искусственных полиплоидов является одним из примеров искусственного мутагенеза, применяемого в селекции растений. При этом важно понимать, что этот процесс не несет никакой потенциальной опасности для человека: на клетки млекопитающих, в отличие от растений, колхицин не воздействует.

Искусственный мутагенез — метод селекции, основанный на воздействии на организмы мутагенов, вызывающих различные мутации. Путем искусственного мутагенеза и последующего отбора мутантов были получены новые высокоурожайные сорта ячменя и пшеницы. Этими же методами удалось получить новые штаммы грибов, выделяющие в десятки раз больше антибиотиков, чем исходные формы. Сейчас в мире культивируют более 400 сортов сельскохозяйственных растений, созданных при помощи физического и химического мутагенеза, и это только начало большого процесса.

Урожай станет более предсказуемым и программируемым

Уже сегодня каждая уважающая себя компания, производящая и продающая семена, стремится не просто продать мешок-другой своей продукции, а обеспечить сельхозтоваропроизводителя эффективной технологией, позволяющей иметь стабильный урожай с минимумом потерь и понятными ожиданиями. В ближайшее десятилетие все более острым будет вопрос повсеместного внедрения точного земледелия: чтобы раскрыть потенциал сорта, необходимо будет собирать «большие данные» о погоде на каждом конкретном поле за несколько лет, о типичных болезнях и вредителях, об урожаях и внесении удобрений.

Сегодня технология выращивания растений «под ключ» — уже реальность, и системы геоинформатики и анализа данных от каждого растения на каждом поле доступны любому сельхозтоваропроизводителю. К слову, пропашные культуры лучше всего подходят для начала работы с точным земледелием, и первым шагом к будущей «цифровой ферме» может стать установка систем параллельного вождения — отработав их на подсолнечнике и научившись обрабатывать собранные данные, можно двигаться дальше к прогнозируемому урожаю.

Прямая селекция — новый метод?

Идея прямой селекции, запатентованной в США и Нидерландах, заключается в том, чтобы селекцию гибридов перевернуть с головы на ноги. Это гетерозисная селекция, получения гибридов первого поколения, построенная так: сначала берется определенное разнообразие, из этого разнообразия забираются некоторые материалы, потом из них создаются линии, а после того, как создали линии, начинается скрещивание и ищется нужная комбинация. Все остальные линии выбрасываются и остаются без внимания. Поэтому материал, который человечество использует для получения гибридов, — малая доля возможных комбинаций. Reverse breeding, обратная (или прямая) селекция, стоит на том, что из любого гибридного организма можно получить две родительские формы, которые при скрещивании будут возобновлять этот организм. Если наши фундаментальные знания и практические навыки позволят это сделать, мы сможем, выбрав популяции растений, которые нас наиболее удовлетворяют, получить родительские формы от наилучшей из них и воспроизводить ее в неограниченных масштабах.

В Европе было несколько грантов по этой теме, и эту работу даже сделали на модельном растении. Это возможность с любого гибридного гетерозиготного организма получить двух родителей. Пример — селекция растений, размножающихся вегетативно. Мы скрещиваем генотипы, а после того, как мы нашли то, что нам нужно, мы просто воспроизводим его в неограниченных масштабах.

Еще одно новшество последних лет — селекция подсолнечника с помощью технологии CRISPR-CAS. С научной точки зрения эта система представляет собой процесс редактирования генома конкретного растения. Так, при необходимости селекционеры могут в цепочке ДНК или навсегда удалить конкретный участок, или заменить его другим, либо добавить нужный ген, который, например, будет отвечать за толерантность растения к засухе. Эта технология находится на стыке традиционной селекции и генетической модификации, а потому воспринимается многими российскими специалистами в штыки — однако, как показывают первые зарубежные опыты, шансы этой методики стать повсеместной очень высоки: подкупает удивительная простота и скорость. Новый гибрид подсолнечника с помощью редактирования генома можно будет выводить за месяц!