Розы для субтропиков, полезные почвенные бактерии, антоцианы для здорового питания, биологически активные вещества в краснодарском чае – все это области научного интереса участников направления «Агропромышленные и биотехнологии» проектной образовательной программы «Большие вызовы».
Третий год подряд направлением соруководит Елена Хлесткина, доктор биологических наук, профессор РАН, директор Всероссийского института генетических ресурсов растений (ВИР) имени Н.И. Вавилова. Елена Константиновна рассказала, зачем выводить новые сорта растений, как генетическая модификация используется в современной селекции и чем школьники помогают ученым в работе.
– Какие основные методы агронаука использует для выведения новых сортов сельскохозяйственных растений?
– Методов много, и все они друг друга дополняют. Конечно, мы используем современные методы: генетическое редактирование, маркер-ориентированную и геномную селекцию, но в основе все равно лежит классическая селекция. Часть длительного селекционного процесса проводится в лаборатории, это сокращает сроки работы над новым сортом с 10–20 до 4–5 лет. Однако невозможно вывести сорт или гибрид только в лаборатории, нужно провести производственные испытания в поле.
– Что такое редактирование генома и чем оно отличается от генетической модификации?
– Генетическая модификация – это любые изменения генома. Она может быть трансгенной – если в растение вносится чужеродный ген, однако выращивать трансгенные растения во многих странах, в том числе и в России, запрещено. Чтобы внести мутацию, которая могла бы произойти в природе, тоже используются методы генетической инженерии. Например, геном-мишенью может стать негативный регулятор, «отключив» который, можно сделать зерно или плоды крупнее. На выходе получается растение с мутацией, подобной природным изменениям.
– Зачем вообще вмешиваться в геном растений, выводить новые сорта? Разве недостаточно уже существующих?
– Нам важно преодолевать трудности, которые подбрасывает природа. Борьба за урожай начинается на этапе селекции. Существуют абиотические стрессоры: засухи, экстремальные температуры, неблагоприятные почвенные условия – и связанные с ними биотические. Например, если зима слишком теплая и мягкая, вредители, которые должны были вымерзнуть, продолжат размножаться на следующий год. Кроме того, патогены, которые поражают растения, быстро мутируют.
Бороться с этим помогает сортосмена и материал, который хранится в коллекциях генетических ресурсов растений. Например, в коллекции ВИР имени Вавилова одной только пшеницы мягкой – 30 тысяч образцов, колоссальное видовое разнообразие. Если бы во всем мире остались только сорта, которые сейчас выращиваются на полях, через некоторое время селекция бы остановилась и наступил продовольственный коллапс.
– К работе над новыми сортами вы привлекаете и участников «Больших вызовов». Например, в прошлом году школьники анализировали гены компактности бахчевых культур, чтобы выращивать арбузы на Крайнем Севере. Ведется ли этот проект дальше?
– Ребята выявляли и изучали гены-мишени, которые можно использовать либо при редактировании, либо для маркирования и ускоренного отбора генов. Мы продолжаем вести селекцию бахчевых для северных широт. Идет второй год испытаний на нашей полярной опытной станции в Апатитах для подтверждения полученных результатов. Надеемся, что через пару лет приедем в «Сириус» с проектом по редактированию генов.
– Как вы считаете, насколько важно вовлекать школьников в научную работу с 7-8 класса, как это происходит на «Больших вызовах»?
– Участие в «Больших вызовах» – возможность узнать новые направления и, может быть, выбрать себе профессию. Дело в том, что школьники выбирают свое будущее, основываясь на том, что им известно. Дети многое знают о профессии врача или учителя, но им сложно представить, что такое современное сельское хозяйство. Они думают, что это работа с лопатой и тяпкой, а на самом деле это высокотехнологичная междисциплинарная отрасль.
– Как школьники могут продолжать работу над проектами за пределами программы «Большие вызовы»?
– Дальнейшее участие в проекте зависит от желания самих ребят. Я уверена: начиная со второго и третьего курса университетов, они присоединятся к научной деятельности. Надеемся, что зерно, которое мы сейчас заложим в благодатную почву, прорастет. Даже если дети в будущем выберут другое направление, знания, полученные напрямую от ученых, помогут им в работе.
