ФЛОРА… В БАНКЕ. ГЕНЕТИЧЕСКОМ
Расхожее изречение, что без прошлого нет будущего, весьма зримые черты обретает… в банках. Не с бронированными сейфами и глубокими подвалами, а простых стеклянных, наподобие заполненных соленьями-вареньями. В них, да еще в колбах и пробирках, казалось бы, обыкновенные семена злаков, овощей, трав, цветов… Живые, без преувеличения, свидетели отшумевших земных эпох готовы «поделиться» с исследователями своеобразием во имя грядущих поколений землян. Ведь растущее население планеты все более нуждается в увеличении производства продуктов питания как растительного, так и животного происхождения.
Вразличных странах мира зарегистрировано 1750 банков генетических ресурсов растений. В них – 7,5 млн образцов природной флоры. Здесь и ценные дикие родичи культурных растений, и староместные сорта, и малоиспользуемые виды. Это не музейные экспонаты. В своем большинстве, имея статус национального достояния, они являются для ученых-аграриев материальным источником при создании новых линий и сортов сельскохозяйственных растений, которые «на голову выше» своих предшественников.
– С начала нового тысячелетия все заметнее становится вклад белорусских естествоиспытателей в совокупный мировой банк флоры, – отмечает председатель координационного Совета по генетическим ресурсам растений Республики Беларусь, генеральный директор НПЦ НАН Беларуси по земледелию, членкорреспондент НАН Беларуси, доктор сельскохозяйственных наук Федор Привалов. – Наша национальная коллекция насчитывает свыше 79 тыс. образцов – она третья по значимости в СНГ, а создавалась практически с нуля.
Ведущая роль в этом деле принадлежит Научно-практическому центру по земледелию как головной организации – исполнителю Государственной программы «Генофонд». Здесь сосредоточено 38,4 тыс. коллекционных образцов, значительная часть которых находится в холодильных камерах долгосрочного хранения. Часть используют селекционеры в работе над новыми сортами и гибридами.
– Наши сотрудники, – говорит руководитель лаборатории генетических ресурсов культурных растений центра кандидат сельскохозяйственных наук Ирина Матыс, – внимательно следят за пополнением фонда, его сохранностью, инвентаризацией с тем, чтобы запрашиваемый учеными исходный материал был качественным, поступал к ним оперативно, по первому требованию. У нас впервые сформирована коллекция интродукции крестоцветных культур (рапс, редька, горчица, сурепица) из 1057 образцов, 40 из них в прошлом году получены по взаимообмену из России, Германии, Бельгии, Украины. Постоянно отслеживаем качественный состав семян на жизнеспособность и всхожесть, особенно колосовых, бобовых, некоторых овощных. В условиях фитотроннотепличного комплекса за прошлый сезон воспроизведены 137 образцов со слабой всхожестью семян оригиналов для восстановления их чистосортности (ячмень, пшеница, горох) и первичного размножения. Обычно в сентябре высеваем почти 500 образцов зерновых и зернобобовых культур. Новой информацией регулярно пополняем паспортные данные по 1700 образцам из 80 стран мира.
Следует подчеркнуть, что, кроме интродукции в Беларусь и изучения
хозяйственно-полезного и селекционноценного мирового генофонда полевых культур, на лабораторию возложены и функции координатора работ по Государственной программе «Генофонд» (в ней задействованы 13 научных и учебных учреждений страны), ответственность за создание единой электронной базы данных Национального банка генетических ресурсов Республики Беларусь, а также за развитие международного сотрудничества. На семинары с участием представителей Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) регулярно выносятся вопросы эффективного использования генетических ресурсов сельскохозяйственных культур по всей цепочке – от сбора и сохранения, пополнения генбанков, проведения научных исследований и селекции до выведения новейших разработок в массовое производство продукции полеводства в виде продуктов питания и сырья для промышленности.
Сегодня земледельцы нашей страны располагают 380 сортами сельхозкультур отечественной селекции. Это в 8 раз больше, чем было накануне провозглашения суверенитета Беларуси.
– Реализация стратегии и приоритетных направлений селекции, в частности зерновых культур, базируется на сформированном банке их генетических ресурсов, – отмечает главный научный сотрудник НПЦ по земледелию академик Станислав Гриб. – Эта работа включает источники и доноров хозяйственно ценных признаков и свойств, молекулярные методы идентификации и отбора короткостебельных, устойчивых к полеганию и болезням с высоким качеством продукции генотипов; использование в селекционном процессе молекулярных маркеров, технологии получения удвоенных гаплоидов и др. Нами организована плодотворная научная кооперация с Институтом генетики и цитологии НАН Беларуси, разработаны технологии хромосомной реконструкции полигеномов тритикале с различным типом цитоплазмы. Подобраны ДНК-маркеры к генам короткостебельности и устойчивости к предуборочному прорастанию зерна, выделены перспективные для селекции сортообразцы. А с использованием гаплопродюсера сорта сорго веничное создан короткостебельный сорт тритикале озимого Ковчег.
Но важно не просто предложить высокопродуктивный сорт. Он должен, как того требует насущная производственная практика, иметь определенную целевую направленность. Ученые-аграрии учитывают это, скажем, при селекции зерновых культур: тритикале на продовольственные (хлеб, печенье, кондитерские изделия) и технические (крахмал, спирт) цели; озимой ржи также на целевое использование зерна (продовольственное, кормовое, техническое); овса голозерного с высоким содержанием белка (до 18 %) и жира (до 7 %). Более востребованными становятся сорта пшеницы и тритикале с высоким содержанием каротиноидов, ячменя кормового с низким содержанием фитиновой кислоты и др.
Пока некоторые новые сорта готовятся к испытаниям, озимая диплоидная рожь Мирогорская за годы конкурсного сортоиспытания уже подтвердила свои лучшие качества. Создана она методом ступенчатой гибридизации ближайших «родственников» – сортов Богуславка, Воля, Радзима, Зубровка – с последующим индивидуально-семейным отбором на комплекс хозяйственно полезных при
знаков. Какие они? Очень высокая зимостойкость, стебель тянется не более чем на 1,45 м, содержание белка в зерне до 10,2 %, урожайность на 5,3 ц/га больше сорта-стандарта Офелия. Из муки Мирогорской можно и хлебы печь, и комбикорма готовить, и спирт получать.
Первый сорт озимого тритикале зернофуражного и зеленоукосного использования пока еще под условным обозначением ИЗС-3 за три экзаменационных года превысил стандарт Динамо по всем основным показателям, в том числе по продуктивности – на 4,7 ц/га. А вот сорту озимого тритикале ИЗС-4 нет равных по зимостойкости и продуктивности, да и короткостебельность способствует устойчивости к полеганию.
Освоение новых сортов озимых пшеницы, ржи, тритикале НПЦ по земледелию начнет после завершения сортоиспытаний. К 2024 году намечается получить не менее 9 тыс. т семян этих культур, что позволит обеспечить их широкое укоренение на производственных полях.
«Включение» селекционного процесса не происходит спонтанно, без предварительного «зондирования» главных начал будущего сорта. Например, лабораторией озимой пшеницы во главе с кандидатом сельскохозяйственных наук Сергеем Кулинковичем были выделены и высажены на питательные среды 1185 перспективных эксплантов, полученных из незрелых соцветий у 11 сортообразцов этого злака. Выделены и расклонированы 215 высокоморфогенных генотипов у различных сортообразцов. Получено 500 растений-регенерантов, семенной материал которых теперь под руками у селекционеров.
Кандидат сельскохозяйственных наук Николай Надточаев известен как один из ведущих специалистов по культивированию кукурузы в наших условиях. Очередные исследования под его началом были посвящены анализу наследования донорских свойств и созданию высокопродуктивных гибридов, обладающих высоким содержанием протеина и крахмала. Изучалось в питомнике 316 образцов. Ученый пришел к выводу: селекционным путем можно создать скороспелый и одновременно высокорослый исходный материал.
РУП «Институт плодоводства» – еще одно из учреждений – исполнителей Государственной программы «Генофонд». Как отмечает завлабораторией генетических ресурсов плодовых, орехоплодных культур и винограда, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Зоя Козловская, расширению биоразнообразия призваны способствовать новые интродуцированные образцы различного генетического и географического происхождения груши, айвы, алычи культурной, черешни, актинидии, собранные в садовых насаждениях Беларуси, староместные образцы яблони, груши, терносливы. В результате многолетних учетов и наблюдений появились виноград Красотка и боярышник Сваяк для приусадебного возделывания. Кроме того, создана признаковая коллекция источников устойчивости к наиболее распространенным болезням фруктовых и ягодных культур. Это, безусловно, поможет в селекции отечественных сортов для промышленного возделывания.
– Проблема создания конкурентоспособных белорусских сортов новой генерации может быть решена за счет мобилизации генетических ресурсов и ведения селекционного процесса на широкой генетической основе, – подчеркивает Зоя Аркадьевна. – Нами активно изучаются и используются коллекции плодовых, ягодных, орехоплодных культур и винограда, которые насчитывают свыше трех с половиной тысяч образцов.
Пополнился арсенал и традиционной белорусской культуры – картофеля – новыми сортами Талер и Дукат. Они, как и их популярные предшественники Дина, Журавинка, Падарунак, Блакит, Волат, Гармония и другие, появились на свет благодаря прародителям из коллекции РУП «НПЦ НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству». Более сорока лет тому назад здесь был создан питомник коллекции сортов мирового генофонда картофеля. В его основной части находятся образцы из 34 стран ми
ра: Германии, Голландии, Польши, России, Украины, Англии, США… Недавно из Всероссийского института растений имени Н.И. Вавилова удалось вернуть утерянные сорта белорусской селекции, что послужит хорошим подспорьем селекционерам. Национальная базовая коллекция используется в системе семеноводства картофеля для сортообновления, то есть периодической замены семенных клубней низких репродукций более высокими, дабы обеспечить субъекты хозяйствования чистым безвирусным материалом. Это позволяет поднять урожайность «второго хлеба» высших категорий на 50–70 %.
Может показаться странным, но из овощных культур, начиная с 1925 года, в Беларуси велась селекция только по четырем. И лишь с конца минувшего века эта цифра увеличилась, считай, в 8 раз. Ежегодно ученые РУП «Институт овощеводства» выводят 5–7 новых сортов и гибридов столовых культур. Особое внимание уделяется, кроме устойчивости к болезням и вредителям, экологической чистоте продукции, способности сохранять свои лучшие качества при длительном хранении и переработке. Изучение и использование коллекционных образцов (а их в научном учреждении свыше 3725) томата, перца, репчатого лука, чеснока, огурца, овощного гороха, белокочанной капусты и других культур способствовало созданию более 130 сортов и гибридов. Многие из них надежно «прописались» на приусадебных участках граждан и полях сельхозпредприятий. Только в последнее время появились томат Лежебока, горох Павлуша, свекла Веста, морковь Вулкан, капуста Завея.
Производство овощей вносит весомый вклад в продовольственный комплекс Беларуси. Судите сами: выращиваются овощные культуры на 1,5 % пашни, а приносят более 20 % объема валового продукта растениеводства. Вместе с тем отрасль требует повышения эффективности на базе развития селекции, расширения видового и сортового состава. Над чем и трудятся ученые специализированного института.
– Сахарная свекла включена ФАО в число 15 основных сельскохозяйственных культур по потреблению, – поведала заведующая отделом Опытной научной станции по сахарной свекле в Несвиже Светлана Мелентьева. – Культура несколько моложе пшеницы, риса, ячменя и имеет более узкую генетическую основу. Приоритетами для привлечения новых образцов в коллекцию, а их собрано 287, является их потенциальная биологическая и селекционно-генетическая ценность и возможность использования для улучшения основных признаков сахарной свеклы. К слову, устойчивость к биотическим и абиотическим факторам во многом определяет рентабельность производства сладких корней, их экологическую выносливость. Размножение образцов, полученных из России, Украины, Западной Европы, даже Японии, происходит в современном фитотроннотепличном комплексе.
Несколько лет назад в Государственный реестр сортов и растений Республики Беларусь внесены гибриды Полибел и Белпол, созданные в Несвиже с использованием коллекции. Государственные испытания проходят еще четыре гибри
да: один собственной селекции, три совместно с фирмой «Смедекс» из Сербии. Они характеризуются повышенной сахаристостью корней, урожайностью.
Повышение эффективности сельского хозяйства невозможно без развития растениеводства. Недаром издревле хлебопашец усвоил непреложную истину: в земле наша сила! Множить эту силу наряду с тружениками полей призваны и селекционеры. Они в числе движителей прогресса в аграрном секторе. И как тут не согласиться с академиком НАН Беларуси В.Н. Решетниковым, который мудро заметил, что введение в культуру новых растений по своим результатам равносильно внедрению новых революционных изобретений и технологий в производстве.
Сегодня все страны стремятся активно использовать огромные ресурсы мировой флоры, процесс интродукции набирает обороты.
– Вопросы интродукции растений, рационального использования растительных ресурсов для Беларуси особенно актуальны, – отмечает Владимир Николаевич, – так как природная флора нашей страны сравнительно небогата (немногим более 1700 видов), и проблемы обеспечения сырьем многих производств, оздоровления и оптимизации окружающей среды просто невозможно решить без привлечения растений из других флористических областей земного шара. Взаимодополняющий обмен коллекционными образцами необходим, он станет проще, когда наша Беларусь присоединится к Международному договору о растительных генетических ресурсах для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства, который в 2001 году был принят конференцией ФАО.
Процесс обмена коллекционным материалом с зарубежными организациями обеспечит высокий уровень научного сотрудничества с международными центрами сельскохозяйственных исследований и генетическими банками, позволит целенаправленно сохранять биоразнообразие, укреплять продовольственную безопасность страны.
Специалисты считают, что в определенной степени именно благодаря сотрудничеству у нас сформированы базовые, активные, целевые, признаковые, генетические, стержневые, учебные коллекции по наиболее значимым в экономическом отношении полевым сельскохозяйственным, плодовым, ягодным культурам и лесообразующим породам, на основе которых с начала нового столетия создано 1050 сортов различных растений – в основном продовольственного и технического назначения.
Но, как говорится, не хлебом единым жив человек. В этом со всей наглядностью убеждаешься в Центральном ботаническом саду НАН Беларуси. Раскинутый на бывшей окраине столицы, он стал украшением, неотъемлемой частью пейзажа города и эстетической гордостью страны.
– Центральный ботанический сад является самым крупным в Республике Беларусь хранителем биоразнообразия живых растений, – отмечает директор ЦБС член-корреспондент НАН Беларуси Владимир Титок. – Это ведущее научное учреждение страны в области интродукции, акклиматизации, физиологии и биохимии растений мировой флоры. Его коллекция в 1999 году составляла 9136 образцов (видов, сортов, форм), а после получения статуса национального достояния заметно пополнилась и сегодня насчитывает 14 832 наименования. Из них 11 352 образца открытого грунта, 3131 – закрытого.
С начала нового века ботанический сад получил свыше 100 свидетельств на сорта собственной селекции декоративных травянистых и деревянистых, лекарственных и пряно-ароматических, кормовых и оранжерейных растений, в том числе сосны обыкновенной, сирени обыкновенной, жимолости синей, лапчатки кустарниковой, розы гибридной, тюльпана, лилии, нарцисса, шалфея мускатного и лекарственного, пижмы бальзамической, грейпфрута, помело и др.
Если говорить о прикладном характере деятельности коллектива ЦБС, то изыскания ученых-ботаников служат
развитию в стране собственной сырьевой базы фармацевтики с расширением ее объемов и номенклатуры лекарственных растений, находят применение в системе коммунального хозяйства и на объектах природоохранного назначения, обогащают внутренний рынок отечественной продукцией декоративного садоводства, помогают предотвратить утрату биоразнообразия.
– На Земле исчезло уже около 30 % видов растений, и если не принять действенных мер, то к середине ХХI века этот показатель может возрасти до 60 %, – подчеркивает главный научный сотрудник ГНУ «Институт экспериментальной ботаники имени В.Ф. Купревича НАН Беларуси», доктор биологических наук, профессор Софья Дмитриева. – Природная флора нашей страны включает почти 2000 видов растений, более половины из которых являются хозяйственно полезными. В наибольшей мере они зарекомендовали себя как ценные кормовые, пищевые, лекарственные, технические, декоративные, фитомелиоративные субстанции. Учеными института только в минувшем году проведено девять экспедиций в разные районы Беларуси, изучено 108 популяций диких родичей культурных растений и хозяйственно полезных. Нами сформирована и отправлена на хранение в Национальный генетический банк коллекция, представленная 92 видами, относящимися к 58 родам 29 семейств. Среди исследованных видов дикоросов 27 характеризуются высоким уровнем приоритетности в селекционном и практическом отношении.
Следует подчеркнуть, что мировая научная общественность озабочена сохранением дикорастущих культурных растений. Актуальность проблемы определяется ценностью их генофонда для использования в селекционных программах. Являясь донорами ценного генетического материала, они особенно важны при реализации адаптационного потенциала к условиям конкретных природных зон земледелия. В Беларуси впервые эти исследования проводит Институт экспериментальной ботаники. Выделен семенной компонент дикоросов из 137 видов, их общее количество в природной флоре страны составляет около 600 – весомое подспорье селекционерам.
– В банке данных представлена информация о целевом назначении 307 популяций хозяйственно полезных растений природной флоры Беларуси, преимущественно из групп кормовые, лекарственные, пищевые, – информирует генеральный директор НПЦ НАН Беларуси по земледелию Федор Привалов. – Сформированная коллекция генетического материала диких сородичей культурных растений, приоритетных в хозяйственном отношении, состоящая более чем из 850 образцов, не имеет аналогов в мире. С 2000 года, за период действия государственной программы, с использованием генофонда в Госреестр включено свыше 310 новых сортов, которые занимают более 2 млн га, восстановлено 30 тыс. га леса, сохранено 52 редких, нуждающихся в охране, диких вида «краснокнижных» растений. Генресурсы – это биологическая основа для обеспечения продовольственной безопасности страны, стратегически важный ее капитал.
Николай ШЛОМА, сотрудник Научно-практического центра НАН Беларуси по земледелию
Фото автора