Генетический банк: вклады для грядущих поколений

Генетический банк: вклады для грядущих поколений
Александр Ращупкин
Опубликовано в №5 (145), май

В реализации государственной программы «Генофонд», в рамках которой ученые собирают, изучают и сохраняют генетические ресурсы растений, участвуют 11 научно-исследовательских учреждений Национальной академии наук и два вуза. На основе их рабочих коллекций сформирован национальный генофонд, который занял прочное место в международной системе генетических ресурсов. Каким же целям служит генобанк и чего достигли его создатели на сегодняшний день?

 

Закрома — по всей стране

В основе селекционной работы лежит изучение сортов растений, создание гибридных комбинаций. Сначала ученый выстраивает модель будущего сорта, подбирает коллекционные образцы с выраженными свойствами, например устойчивостью к заболеваниям, высокой продуктивностью или высоким качеством зерна. Потом комбинируют их. Чтобы облегчить труд селекционеров, помочь им быстрее выводить новые сорта сельскохозяйственных культур, в Беларуси создана система коллекций генетических ресурсов растений. Конечно же, не менее важная задача программы «Генофонд» — сохранение биологического разнообразия на просторах республики.

Во времена Советского Союза общая коллекция генетических ресурсов находилась во Всесоюзном институте растениеводства (ВИР) им. Вавилова в Санкт-Петербурге (тогда — Ленинграде). Она и сейчас крупнейшая в мире: более 330 тыс. коллекционных образцов различных культур. Белорусский НИИ земледелия служил тогда опорным пунктом ВИР. На территории России система из 33 опорных пунктов института сохранена до сих пор. Среди филиалов есть опытные станции в разных регионах, даже за полярным кругом. С 2009 года сотрудничество наших ученых с петербургскими коллегами возобновлено, однако с 2000 года Беларусь собирает свою коллекцию, свой банк генетических ресурсов.

Работой над реализацией программы «Генофонд» руководит РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по земледелию» во главе с генеральным директором — доктором сельскохозяйственных наук Федором Приваловым. В хранилище национального генетического фонда, построенном в Жодино и рассчитанном на 100 тыс. образцов, сконцентрированы основные коллекции зерновых, зернобобовых, масличных, крупяных, технических и кормовых культур (см. рис.).

Страховой генетический фонд растений в 2013 году по группам культур

 

В Научно-практическом центре по картофелеводству и плодоовощеводству располагаются коллекции культурных, диких видов картофеля и межвидовых гибридов, в Институте плодоводства — плодовых, ягодных, орехоплодных культур и винограда, в Институте овощеводства — овощных, лекарственных и пряно-ароматических культур. На Опытной научной станции по сахарной свекле имеется коллекция популяционных сортов и линий для гетерозисной селекции. Институт генетики и цитологии содержит генетические коллекции зерновых, овощных, технических культур и картофеля, сорта сои и подсолнечника. Институт льна собирает образцы льна-долгунца и льна масличного.

Институт экспериментальной ботаники им. Купревича коллекционирует природные популяции хозяйственно значимых видов, в том числе диких видов, родственных окультуренным. В Центральном ботаническом саду НАН Беларуси — собрание цветочных, декоративных, древесных и кустарниковых, оранжерейных, лекарственных и пряно-ароматических растений, в Институте леса — образцы древесных пород, в Белорусской государственной сельскохозяйственной академии — коллекция основных полевых, плодово-ягодных культур и овощей, декоративных травянистых и древесно-кустарниковых растений, лекарственных и редких видов, во многом дублирующая ассортимент хранилища НПЦ по земледелию.

В Белорусском государственном университете представлены образцы узколистного, желтого и диких видов люпина. Полесский институт растениеводства вступил в программу уже в последнюю пятилетку со своими зернобобовыми и кормовыми культурами, кукурузой и подсолнечником.

Координирует исследования Совет по генетическим ресурсам хозяйственно полезных растений Беларуси, включающий 20 ведущих ученых республики.

Национальный генофонд растений формировался с нуля. Были собраны все коллекции, которые нашлись в Беларуси. Селекционеры инвентаризировали их, заложили основу. К 2005 году в хранилищах насчитывалось уже 20 тыс. образцов, в 2010-м — 30 тыс., а в 2013-м — 40,5 тыс. Сегодня банк генетических коллекций Беларуси занимает среди стран СНГ четвертое место по количеству образцов и третье — по видовому разнообразию.

Программа полностью финансируется из государственного бюджета. Сам генобанк денег не зарабатывает. Во всем мире эта деятельность строится на попечительской основе, и развитые государства тратят на поддержание своих коллекций миллиарды евро.

 

От FAO до Шпицбергена

Сегодня сохранностью генетических ресурсов озабочена вся мировая наука. Республика Беларусь стала членом европейского генетического банка AEGIS, налажен обмен с международными научными центрами. Мы участвуем в совместной европейской программе генетических ресурсов растений ECPGR, которая открывает нам коллекции 45 стран. Ученые других стран, в свою очередь, получают доступ к нашему собранию образцов, которое теперь прописано в каталоге Eurisco.

Селекционерам интересны сорта, выведенные в наших климатических условиях. В Беларуси тепло и влажно, это способствует развитию болезней. В результате наши образцы способны проявить большую устойчивость в зонах с климатом, менее благоприятным для распространения заболеваний.

Беларусь вступила в Продовольственную и сельскохозяйственную организацию ООН (FAO), зарегистрировала в ней своего ученого: теперь нашу страну там представляет профессор, доктор сельскохозяйственных наук Зоя Козловская — руководитель отдела селекции плодовых культур РУП «Институт плодоводства».

 

Наши научные сотрудники посещают европейские рабочие группы по пшенице, зернобобовым культурам, сахарной свекле, плодовым, овощным культурам. По сути это конференции, на которые собираются ученые, изучающие конкретные культуры.

Много коллекционных образцов для исследований поступает из Всероссийского института растениеводства, открыт для нас и банк гермоплазмы США. Как член европейского генобанка Беларусь имеет доступ и к Всемирному хранилищу семян Свальбард (на острове Шпицберген), где на сегодняшний день хранится 730 тыс. коллекционных образцов. С 2008 года туда складывает свои сорта весь мир. Теперь там содержатся образцы пшеницы и ячменя белорусского происхождения.

Есть еще один повод для гордости. В самом начале программы «Генофонд» наш знаменитый селекционер доктор сельскохозяйственных наук Иван Коптик передал 19 коллекционных образцов озимой пшеницы в Германию. После долгого изучения им недавно присвоили статус уникальных.

В Беларуси коллекции фонда имеют статус национального достояния.

 

Флора на полках

В хранилище национального генофонда в НПЦ по растениеводству семена растений готовятся к путешествию во времени: многие из них будут извлечены из холодильных камер и посеяны лишь через 40 лет.

Перед закладкой на долгосрочное хранение специальный агрегат упаковывает каждые 2 000 зерен под вакуумом в фольгу. Предварительно семена сушат в сорбционной камере до влажности 3 %, причем не горячим воздухом, а именно сухим. Подготовлена паспортная база данных, и на каждый пакет наносится маркировка, позволяющая легко найти нужный образец. Кодификация международная, принятая в других генетических банках мира. Приобретено оборудование, которое определяет влажность каждого образца непосредственно перед упаковкой. Длительное хранение проходит при температуре –17 °С — оптимальной для баланса между качеством хранения и затратами на электроэнергию. Вообще же, технология допускает снижение температуры до –27 °С.

Все поступившие на хранение образцы предварительно промораживаются при –25 °С, чтобы не осталось никаких насекомых.

Руководитель лаборатории генетических ресурсов культурных растений Ирина Матыс продемонстрировала малую толику разнообразия сортов, готовящихся к закладке на длительное хранение. В стеклянных сосудах на стеллажах — семена всевозможных цветов и форм: гречиха, рожь, овес, множество видов гороха, коллекции сои, люпинов, лекарственные растения из ботанического сада, дикие формы трав, присланные Институтом экспериментальной ботаники, разновидности диких форм пшеницы…

Есть здесь и очень редкие образцы. Благодаря программе «Генофонд» исследователи изучают флору Беларуси, ездят в экспедиции, привозят образцы диких видов, в том числе занесенных в Красную книгу.

В камерах среднесрочного хранения (до 15 лет) поддерживается температура воздуха от 0 до +3 °С. Ученые регулярно проверяют всхожесть хранящихся семян, и если она вдруг падает, скажем, до 60 %, то образец в срочном порядке изымают, высевают и на хранение закладывают уже полученную репродукцию.

В базе данных указывается, на какой основе селекционер передает в хранилище свой образец: может ли генобанк сразу свободно пользоваться им для обмена, или автору предоставлен срок для продвижения своего продукта на рынке.

Немало коллекционных образцов хранится здесь краткосрочно, в рабочей обстановке. Это семена, с которыми ученые ведут текущие исследования, либо только что поступившие экземпляры.

 

Научные аргументы

С генетическими ресурсами, разумеется, ведется активная научная работа. С 2000 по 2013 год на их основе наши ученые создали более 530 сортов, из них 228 — полевых культур.

Например, в НПЦ по картофелеводству и плодоовощеводству сосредоточены основные коллекции вегетативно размножаемых культур. При этом фонд (2 325 образцов) поддерживается как в полевых коллекциях, так и биотехнологическими методами — в культуре in vitro (в пробирках). Обходится недешево, зато придает этим генетическим ресурсам высокий международный статус. В 2013 году из диких видов картофеля, поддерживаемых клубневым репродуцированием, здесь выделены образцы, обладающие устойчивостью к фитофторозу и черной ножке. В базисной коллекции сортов картофеля из 432 эксплантов, отобранных по данным ИФА и ПЦР, регенерировано 328 проростков, получено 161 микрорастение. По сортам «вектар», «криница», «лилея», «рагнеда» для формирования базисной коллекции получено 88 растений in vitro.

В Институте генетики и цитологии ПЦР-генотипирование позволило выделить 25 генотипов картофеля с генами, контролирующими устойчивость к цистообразующей нематоде, раку и фитофторозу. Для создания новых генотипов льна по результатам анализа анатомических показателей стебля 18 белорусских стародавних образцов культуры, гибридов и их родительских форм выделены образцы с фазой «быстрого роста» стебля, определяющей формирование генеративных органов, лубяных пучков и урожайность волокна.

В Институте плодоводства отобрана коллекция источников устойчивости к клястероспориозу и монилиозу. Она включает образцы сливы диплоидной («аленушка», «татьяна», «царская», «скороплодная», «злато скифов», «жемчужина»), сливы домашней («пердригон», «стартовая», «баллада», «венгерка белорусская», «голиаф», «евразия 21», «нарач») и абрикоса.

В Белорусском государственном университете молекулярное маркирование образцов люпина узколистного по пяти генам позволило выделить образцы, содержащие ген R (устойчивость к антракнозу). По результатам исследований отобраны образцы люпина узколистного 14 разновидностей, люпина желтого — 18 разновидностей. Получен патент Российской Федерации на новый сорт люпина узколистного «фазан».

В программе «Генофонд» участвуют все подразделения Научно-практического центра по земледелию: каждый отдел ведет коллекцию своей культуры. Ведь образец надо не просто запаковать — прежде его необходимо изучить, описать, вплоть до того, какие гены в нем присутствуют. Чем лучше он исследован, тем больше информации получит селекционер и тем быстрее сможет создать сорт с новыми свойствами.

Наверное, наиболее точно философию работы с генетическими ресурсами изложила Ирина Матыс:

— Приходит к нам, например, образец рапса из Чили — с какими-то очень важными качествами или дикая форма, устойчивая к болезням. Мы высеваем его, смотрим в живом виде: как он себя поведет в наших условиях, может ли он принести пользу нашей сельскохозяйственной науке. Даже если он нам не интересен, мы его оставляем на хранение, потому что меняется экологическая обстановка, климат, а мы работаем для будущих поколений. Им может пригодиться то, что сегодня для нас не актуально.

Другие материалы рубрики
Заботы и успехи аграрной науки
Александр Ращупкин
Опубликовано в №4 (168), апрель

Для укрепления и развития связей аграрной науки с производством 10 лет назад было создано пять научно-практических центров, в том числе и РУП «НПЦ НАН Беларуси по земледелию», где прошла посвященная юбилею...

Сергей Сидорский: «Вместе нам под силу стать сильнейшим игроком мирового аграрного рынка»
Валентина Вешторт
Опубликовано в №5 (133), май

Евразийская экономическая комиссия закончила работу над Концепцией единой агропромышленной политики стран ТС. Вскоре она будет рассмотрена главами государств, входящих в Таможенный союз. Какое влияние этот документ окажется на АПК...

Дороги на новые мясные рынки: пока не хайвей, уже не проселок
Лилия Крапивина, Евгений Ерошенко
Опубликовано в №11 (187), ноябрь

Беларусь постепенно расширяет рынки сбыта мясной продукции. О диверсификации экспорта и конкурентоспособности говорили участники II Экспортного форума «Беларусь мясная» в Минске.

Регламент здоровой коровы
Лилия Крапивина
Опубликовано в №4 (144), апрель

Животноводческая отрасль страны столкнулась с серьезной проблемой. Построены и реконструированы сотни молочно-товарных ферм и комплексов, в которые государство вложило колоссальные средства, но на сегодняшний день от них нет должной...

Как спасти овощное семеноводство?
Александр Ращупкин
Опубликовано в №8 (172), август

Плачевное состояние семеноводства отечественных сортов овощных культур стало главной темой дискуссии на Дне поля в Смолевичском районе Минской области. 

Экспорт продовольствия: контроль все жестче, претензий все больше
Лилия Крапивина
Опубликовано в №5 (181), май

Два года назад в Департаменте ветеринарного и продовольственного надзора Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь был создан отдел лабораторного контроля. 

Комментарии
Войти как