Селекция пшеницы: тренды и перспективы
Автор: Александр Акулиничев
«Рынок АПК» продолжает серию статей о мировых и российских тенденциях в селекции, затрагивающих самые разные направления: птицеводство, животноводство, селекцию различных культур. Куда толкает нас глобальный рынок? Какие вызовы бросают изменения климата? С чем придется считаться руководителям сельхозпредприятий в ближайшие годы? На эти вопросы «Рынок АПК» попытается ответить в своих публикациях.
Вторая статья в серии — о текущих новациях и долгосрочных тенденциях в селекции пшеницы. Эта культура по-прежнему остается основой основ сельского хозяйства, ею занимаются если все до единого фермера и агрокомплексы, то подавляющее большинство, а главное — к ней сохраняется повышенное внимание со стороны научного сообщества. Для селекция этот момент — краеугольный камень.
Пшеница становится неустойчивой к климатическим изменениям
Научный прогресс, как мы хорошо знаем из фармацевтики и медицины, это палка о двух концах: с одной стороны, появляется все больше эффективных лекарств, с другой — у вирусов и бактерий формируется резистентность к этим средствам. Примерно то же самое происходит в растениеводческой селекции: чем более устойчивые к болезням и всяческим стрессам сорта создают ученые, тем активнее развиваются вредители и патогенные бактерии. Это вынуждает селекционеров выходить на следующий виток прогресса, а затем вновь и вновь…
И тут возникает проблема, которую предсказать нельзя было даже 20–30 лет назад: новые сорта пшеницы, будучи предельно «заточенными» под конкретные условия и болезни, оказываются неустойчивыми к изменениям климата. Условно говоря, сорт Икс, прекрасно себя чувствующий в Энском районе Энной области, после пяти лет хорошей урожайности и низкой полегаемости вдруг начинает вымирать. Микроскопические, неочевидные человеку изменения погоды, вывели его из узкой «зоны комфорта» — и вот, теперь для Энского района Энной области лучше подходит сорт, раньше нормально себя показывавший только в Эльском районе, в 100 км южнее.
Устойчивость пшеницы к изменениям погоды начала ухудшаться в начале 2000-х гг. Особенно резкой оказалась отрицательная ответная реакция всех культур на повышение влажности. Пшеница очень чувствительна к высокой влажности, которая благоприятна для распространения болезней.
Причиной плохой приспособленности растений к климатическим изменениям, по мнению Хелены Кахилуото из Технологического университета Лаппеэнранта (Финляндия), является снижение генетического разнообразия. Селекция в пользу нескольких нужных характеристик культуры обедняет генофонд за счет исчезновения отсеянных аллелей. Генное разнообразие пшеницы начало снижаться после 1990-х годов. Исследовательница связывает этот спад с увеличением количества мелких производителей пшеницы. Рост конкуренции заставил укоротить производственный цикл, не тратя время на технологические улучшения.
В связи с этой проблемой, общей для Европы, Северной Америки, России и азиатских стран, можно ожидать более жесткого государственного регулирования селекции основных культур в ближайшее десятилетие.
Эффективность сорта все больше зависит от точного применения технологии
Купить элитные семена или семена первой репродукции, а потом счастливо собирать рекордный урожай, не беспокоясь по поводу болезней и вредителей, — увы, такая стратегия сегодня не работает. По сути, приобретая семена того или иного сорта, вы сегодня вынуждены приобретать целую технологию возделывания: с четко прописанными сроками сева, графиком внесения удобрений и обработок, рекомендациями по каждой стадии выращивания. Только при соблюдении методики сорт даст нужный результат.
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. По сути, аграриям скоро станет доступна технология программирования урожая, которую разработали ученые Советского Союза на рубеже 1960–70-х гг. Как пишет об этом д. с.-х. н., проф. Валентин Иванович Филин, «теория программирования урожая научно обосновывает принципиальную возможность многократного увеличения урожайности всех выращиваемых культур в Российской Федерации». В случае с пшеницей, «многократное увеличение» означает как минимум 1,5–2 раза. Так, согласно данным исследований Волгоградского государственного аграрного университета с 1975 по 2010 гг., озимая пшеница на территории Нижнего Поволжья способна давать 75–95 ц/га. В работах профессора В. И. Филина можно увидеть детально прописанную механику достижения таких показателей.
Почему программирование урожая не было внедрено прежде, если оно дает такие результаты? Ответ очевиден: сбор и анализ данных вплоть до 2010-х гг. был слишком трудоемким делом. Тот же волгоградский исследователь В. И. Филин считал основные показатели чуть ли не вручную — далеко не каждому хозяйству посчастливится найти агронома, способного на такое. Сегодня же это могут делать компьютеры, причем главное, что в последние годы стал появляться соответствующий софт — компаний, предлагающих услуги «точного земледелия», десятки и сотни. Далеко вперед шагнула и геоинформатика: наблюдения за конкретным участком земли со спутника сегодня уже реальность, тогда как в позднесоветский период это было доступно только известным государственным органам.
Высокие урожаи за короткий срок
Вряд ли это станет повсеместным, но перед аграриями самых теплых регионов России (Краснодарский и Ставропольский края, в первую очередь) в ближайшее десятилетие может открыться заманчивая перспектива убирать не два урожая в год, а целых три. Звучит фантастически? Однако селекция ведет новые сорта именно в эту сторону.
Пожалуй, ведущим специалистом в селекции пшеницы на Юге России сегодня является д. с.-х. н., профессор ФГБНУ Северо-Кавказского ФНАЦ Виктор Иванович Ковтун. В 2018 году он вывел на рынок высокоурожайный сорт мягкой озимой пшеницы универсального типа Статус — и, кажется, впервые перед аграриями замаячила описанная выше перспектива. Дело в том, что Статус — исключительно скороспелый: 257 дней при урожайности на уровне 91,2 ц/га и высоте растения до 94 см! Учитывая, что вегетационный период наиболее урожайных сортов яровой пшеницы составляет 75–90 дней, не за горами тот момент, когда какой-то ученый рискнет попробовать собрать три урожая в год. Если это случится — рынок, конечно, подтянется сразу же.
Скептики скажут: «Глупость! Такого на нашем веку не будет!» Однако и знаменитый «пшеничный переворот», или «зеленая революция» 1940–60-х гг. казалась невозможной, пока селекционер Норман Борлоуг не вывел высокопродуктивные сорта пшеницы с коротким стеблем, устойчивые к полеганию. В 1970 году он получил Нобелевскую премию мира за то, что его исследования фактически утроили производство пшеницы в Латинской Америке и Азии, впервые открыв нескольким странам возможность собирать два урожая в год. То есть 50 лет назад именно два урожая в год, сегодня считающиеся нормой по всему свету, казались невероятным достижением.
Появится генетически модифицированная пшеница
В августе 2018 года журнал Science опубликовал манифест двух биотехнологов о том, что миру не хватает генетически модифицированной пшеницы — с ее помощью, по их мнению, можно было бы бороться с опасными заболеваниями, которые ставят под угрозу сельскохозяйственные отрасли экономики развивающихся стран.
Вся пшеница, которая выращивается и продается в мире, не относится к ГМО: сейчас ни в одной стране не одобрен к коммерческому выращиванию ни один сорт модифицированной пшеницы. По мнению ученых, отсутствие интереса к ГМ-пшенице у разработчиков объясняется давлением общественных активистов, борющихся против ГМО. Вместе с тем, генетическая модификация могла бы, к примеру, защитить пшеницу от пирикуляриоза — опасного грибкового заболевания, впервые обнаруженного в Бразилии и оттуда распространившегося по Южной Америке и другим континентам. И это лишь одно заболевание в длинном перечне, который приводят исследователи.
Признаки, которые действительно хотелось бы получить у ГМ-пшеницы — это те же самые признаки, с которыми бьются селекционеры, отмечает Дмитрий Мирошниченко, старший научный сотрудник лаборатории экспрессионных систем и модификации генома растений «БИОТРОН» в Институте биоорганической химии РАН: «Во-первых, это устойчивость к неблагоприятным факторам — в зависимости от того, где выращивается пшеница, это либо засуха и высокие температуры, либо, наоборот, низкие температуры и заморозки, а также устойчивость к повышенному содержанию соли в почве и так далее. Вторая группа признаков, которая очень востребована — это устойчивость к фитопатогенам, в частности, к ряду грибковых заболеваний, это фузариоз, ржавчина, мучнистая роса и так далее».
Почему ГМ-пшеница не проникает на рынок? Скорее всего, сказывается даже не социальное давление, а давление рынка: появление такого продукта приведет к моментальному переделу на рынке, ведь пшеница — один из ключевых биржевых товаров планеты, и позиции всех игроков давно устоялись. Любая инновация, любой успех или неуспех — это вопрос миллионов и миллиардов долларов, а за такие суммы будет держаться любой производитель, не пуская конкурентов.
Примерно так же энергетические компании ненавязчиво препятствуют проникновению на рынок двигателей, использующих альтернативное топливо: такая конкуренция им попросту не нужна. Правда, как показал опыт другой сферы — табачной, — иногда лучшим способом победить революцию оказывается возглавить ее: крупнейший производитель сигарет, Philip Morris, десятилетиями вкладывал баснословные суммы в рекламу и исследования о «не-вреде» курения, однако в 2000-е гг. бросил это дело — и вывел на рынок бренд электронных сигарет IQOS, по сути выступающий альтернативой «классическому» курению. Возможно, кто-то из крупнейших производителей пшеницы рискнет поступить так же уже в 2020-е гг. — хотя пока есть ощущение, что хлеб из ГМ-пшеницы наше поколение все-таки не попробует.
Кстати
Знаменитый советский биолог-селекционер, д. с.-х. н., проф. Виктор Евграфович Писарев еще в 1930-е гг. выделил несколько ключевых направлений селекции — и до сих пор любой новый сорт, как правило, направлен на одно-два из них. Подбирая сорт, нужно прежде всего спрашивать у селекционера или продавца, какую из перечисленных ниже проблем решает этот сорт. Идеального варианта, который сочетал бы все и сразу, пока не придумали.
- селекция на устойчивость к полеганию;
- селекция на устойчивость к болезням и вредителям;
- селекция на зимостойкость и холодостойкость;
- селекция на засухоустойчивость;
- селекция на скороспелость;
- селекция сортов интенсивного типа для возделывания в условиях орошения;
- селекция на высокое качество зерна.