Журнал «Агротехника и технологии»
На выставке «Россия» в рамках дня продовольственной безопасности недели «Технического лидерства» министр сельского хозяйства Оксана Лут рассказала о работе ведомства по реализации ряда национальных целей, определённых указом президента №309. Они, в частности, предусматривают увеличение объёма производства продукции АПК не менее чем на 25% по сравнению с уровнем 2021 года, а экспорта — не менее чем в 1,5 раза, а также обеспечение технологической независимости в сфере продовольственной безопасности. Министр подчеркнула, что сейчас отрасль входит в новый цикл, при этом одним из ключевых моментов является технологический суверенитет
В настоящее время ведётся работа над нацпроектом «Технологическое обеспечение продовольственной безопасности». Его реализация позволит снизить зависимость от импорта по ряду важнейших направлений. Нацпроект будет включать в себя восемь федеральных проектов, среди которых «Селекционная и генетическая независимость АПК».
Своим мнением о некоторых инновационных подходах в области селекции и семеноводства с журналом «Агротехника и технологии» поделился профессор кафедры общего земледелия и агроэкологии факультета почвоведения МГУ имени М. В. Ломоносова Дмитрий Хомяков.
В настоящее время наиболее быстрым и эффективным методом получения растений с желаемыми признаками является геномное редактирование CRISPR/Cas. Основное его отличие от традиционной генной инженерии состоит в том, что редактирование производится в заранее известном месте генома. Поэтому помимо прикладного применения геномное редактирование всё чаще используют в фундаментальных исследованиях функций собственных генов растений. Однако технология CRISPR/Cas до сих пор изучается в большей степени не на растениях, а на бактериальных и животных объектах. Тем не менее, существуют простые в применении системы векторов, содержащие широкий ассортимент элементов для редактирования генома растений, а также регуляции экспрессии целевых генов.
Что требуется от исследователя? Нужно только выбрать подходящую ему систему и адаптировать её под свой объект и цели эксперимента. Практика уже показала широкие возможности, которые предоставляют доступные на сегодняшний день системы для геномного редактирования в АПК.
Но всё по порядку. В 2020 году француженке Эммануэль Шарпантье и американке Дженнифер Дудна была присуждена Нобелевская премия по химии за реализацию идеи, известной как «генетические ножницы», или CRISPR/Cas9. Метод CRISPR/Cas9 произвёл революцию в молекулярных науках, открыл новые возможности для селекции растений, внёс свой вклад в инновационные методы лечения рака и дал шанс воплотить мечту об излечении унаследованных болезней. К слову, уже сегодня существует и используется целая палитра «ножниц».
В том же 2020 году Аргентинская биотехнологическая компания Bioceres получила разрешение национальных регуляторов на выращивание ГМ-пшеницы. А в 2025-м австралийская селекционная компания InterGrain начнёт испытание пшеницы, произведённой с помощью технологии редактирования генома, сообщает агентство Reuters.
Считается, что редактирование генов может дать результаты в 10-15 раз быстрее, чем традиционная селекция растений, а также поможет создать стресс-устойчивые растения с урожаем высокого качества. По словам исполнительного директора InterGrain Тресса Уолмсли, их цель — повысить урожайность как минимум на 10%. Компания рассчитывает на появление продукции на рынке уже в 2028 году.
Генное редактирование отличается от генетической модификации (ГМО) тем, что не вводит чужеродную ДНК, а манипулирует существующим природным геномом. Эксперты и регуляторы считают такой подход более близким к традиционной селекции растений. Сейчас основная задача InterGrain убедиться в наличии нормативной базы, которая позволит Австралии продавать полученную с помощью данной биотехнологии продукцию на своих экспортных рынках.
Надо сказать, сама по себе технология геномного редактирования появилась намного раньше — в середине 1990-х годов, когда команда учёного Ракеля Чана идентифицировала ген (HB4), который позволил существенно повысить продуктивность и засухоустойчивость подсолнечника. Спустя несколько лет — в 2003 году — Bioceres достигла соглашения с Conicet (правительственной комиссией по науке и технике) о коммерческом использовании этой технологии. А в 2007 году ген HB4 был перенесён на другие культуры, такие как соя, кукуруза и пшеница.
Примерно в то же время аргентинские регуляторы одобрили выращивание ГМ-сои и кукурузы, которые сегодня распространены и широко возделываются (зерно используется в животноводстве в качестве корма), а также ГМ-пшеницы. Кстати, она за десять лет исследований показала урожайность в среднем на 20-25% выше контрольных (обычных сортов). Одна из причин — устойчивость к засухам, которые участились и охватывают всё большие площади вследствие глобального изменения климата.
Для понимания актуальности геномной селекции нужно также вспомнить, что она появилась как результат секвенирования ДНК-геномов ряда сельскохозяйственных животных (в том числе, свиней) в рамках международного проекта «Геном человека». Он был начат международной группой учёных в 1990 году и завершён только в 2022-м. Геном свиньи был расшифрован несколько ранее, чем геном человека — в 2009 году.
Знание нуклеотидной последовательности ДНК-геномов свиней позволило разработать SNP-чип, содержащий 50-60 тысяч генетических маркеров генома конкретного животного, участвующего в селекционном процессе. Что крайне важно. Ведь возможность уточнить геном животного в раннем возрасте на стадии селекционного отбора помогает принять более объективное решение о селекционной судьбе конкретного потомка от конкретной родительской пары.
Давайте обратимся к опыту нашего соседа — КНР. Поднебесная уделяет повышенное внимание получению достаточных объёмов агропродукции и обеспечению продовольственной безопасности. Поэтому публикация агентством Reuters в мае текущего года информации о том, что Китай одобрил безопасность генно-модифицированной пшеницы, не стала большим шоком, ведь страна осторожно, но уверенно продвигается вперёд к коммерческому выращиванию генетически модифицированных продовольственных культур.
Недавно в Китае выдали первый сертификат безопасности для отредактированной пшеницы. Отредактированный геном этой культуры является результатом восьмилетней работы учёных Китайской академии наук и биотехнологической компании QiBiodesign из Сучжоу (провинция Цзянсу). Он придаёт пшенице устойчивость к мучнистой росе — распространённой среди злаковых грибковой инфекции. Лицензия на выращивание этой культуры покрывает всю территорию Китая и действительна до мая 2029 года, после чего её можно будет продлить.
Помимо этого, Поднебесная в прошлом году для обеспечения своей продовольственной безопасности увеличила количество разрешений на использование генетически модифицированных (ГМ) семян кукурузы и сои, которые отличаются высокой урожайностью и устойчивостью к насекомым и гербицидам. Впрочем, они используются крайне осторожно из-за опасений по поводу плохого воздействия на здоровье потребителей и экологию.
Тем не менее, в 2023 году сообщалось, что минсельхоз Китая одобрил внутреннее производство ещё шести сортов генетически модифицированной кукурузы, двух сортов сои и одного сорта хлопка, а также ещё двух сортов генно-модифицированной сои. А в декабре этого года после нескольких лет экспериментальных испытаний страна выдала лицензии первой партии из 26 компаний на разведение и продажу ГМ-семян кукурузы и сои внутри страны.
Известно, что минсельхоз Китая выделил всего лишь около 270 тыс. га под посев ГМО-кукурузы в 2024 году. Семенные компании, работающие на этом рынке, инвестируют в производство, справедливо рассчитывая увеличить доходы, пока существует увеличивающийся спрос.
Цель, которую преследует Поднебесная, проста — это продовольственная безопасность. Для её обеспечения Китай стремится постоянно наращивать валовые сборы, желая снизить зависимость от импорта сои, зерна и продукции животноводства. Согласно оценкам агентства Bloomberg (на январь 2024 года), поставки сои в страну выросли на 11% в сравнении с прошлым годом до 99,4 млн тонн, почти сравнявшись с историческим максимумом 2020 года. Поэтому любая прибавка урожая внутри страны может значительно сократить закупки на мировом рынке. Причём, в первую очередь, это даст возможность существенно уменьшить зависимость от поставок из США. Напомним, что сегодня по данным FAS USDA, Китай является главным экспортным рынком для США: в 2023 году объём экспорта сои из Штатов в Китай составил $15,2 млрд, а кукурузы — $1,65 млрд.
Приведу ещё один пример продовольственной стратегии Поднебесной. За последние два десятилетия производство томатов в этой стране увеличилось в два раза, что во многом является результатом генетического улучшения в сторону продуктивности и возможностей адаптации культуры, её устойчивости к вредителям и болезням. Новый китайский сорт томата Бэйвэймэй был получен с помощью технологии геномной селекции после 10 лет исследований и разработок и, по мнению создателей, имеет хорошие перспективы не только на внутреннем, но и на зарубежном рынке.
Хуачжунский сельскохозяйственный университет (HZAU) сообщает в релизе, что 20 апреля во время семинара по развитию садоводческой отрасли и дегустация высококачественных томатов в Шоугуане (провинция Шаньдун) прошла торжественная церемония презентации нового сорта томата Бэйвэймэй, выведенного профессором Йе Чжибяо и его командой.
Особенность этого сорта — его насыщенный вкус, сладость и аромат, возможность хранения в течение длительного времени без потери содержания сахара, а также устойчивость к стрессам и ряду болезней томатов. Во время его создания исследовательская группа идентифицировала 3950 зародышевых плазм томатов, обновила более 10 025 зародышевых плазм, в том числе 68 элитных, и разработала 15 маркеров качества томатов. Также в селекционных базах томата была создана и использована передовая технологическая система молекулярных маркеров и геномной селекции качества томата, что значительно повышает эффективность селекции. «Близнецы» нового томата, полученные в процессе работы, включают 11 высококачественных крупноплодных сортов. В настоящее время они высажены во многих провинциях Китая на общей площади около 21 млн га.
Уже подписано соглашение о рыночном применении сорта Бэйвэймэй, сумма заявки превышает 50 млн юаней (или примерно 650 млн рублей). Яо Цзянлинь, вице-президент HZAU, заявил, что благодаря технологии геномной селекции выведенный сорт стал самым значимым проектом селекции томата за последние годы. Он сможет завоевать популярность в Китае и распространиться по всему миру.
Такой же стратегии придерживаются и во многих других странах. Так, канадское правительство в мае 2023 года решило, что сельскохозяйственным культурам с отредактированными генами для эффективного использования влаги, питательных веществ или для лучшей защиты от вредителей или засухи теперь не придётся преодолевать те же нормативные барьеры, что и любым другим культурам, модифицированным для устойчивости к гербицидам или содержащим чужеродные гены. В стране было объявлено об обновлении руководства Канадского агентства по надзору за продуктами питания (CFIA), которое устанавливает для семян с отредактированными генами тот же нормативный уровень, что и для сортов семян, выведенных традиционным способом. С учётом уже сделанных ранее обновлений, внесённых федеральным департаментом здравоохранения в отношении новых пищевых продуктов, решение CFIA открывает двери для нерегулируемого использования генетически отредактированных семян на канадских полях.
Однако общественное мнение по данному вопросу разделилось. Группы традиционных агропроизводителей, годами ожидавшие прибытия в страну генетически отредактированных семян, горячо приветствовали решение CFIA, считая его переломным моментом для сельскохозяйственной отрасли. Но представители органического производства и покупатели «органики» считают, что редактирование генов — то же самое, что и технология ГМО, и что решение правительства поставит органический сектор в зависимость от готовности семенных и биотехнологических компаний раскрыть информацию о своей работе. Насколько полно производители семян и СЗР будут готовы это делать, пока оценить сложно.
В свою очередь, в своей обновлённой директиве CFIA подчёркивает, что технологии редактирования генов не представляют каких-либо уникальных или конкретно идентифицируемых проблем с безопасностью для окружающей среды или здоровья человека по сравнению с другими технологиями развития растений. CFIA поясняет, что «не предвидит результатов традиционной селекции, когда потребуется разрешение на выпуск в окружающую среду, кроме как в случае устойчивых к гербицидам растений».
Следовательно, компания, желающая вывести растение с новыми признаками (PNT), всё равно должна будет подать заявку и получить разрешение CFIA до того, как это растение будет выпущено в окружающую среду. В особенности, если в PNT есть какая-либо ДНК чужеродного организма и/или новый коммерчески жизнеспособный признак устойчивости к гербицидам.
Это правило также применимо к любому отредактированному геному PNT, где любая чужеродная ДНК остаётся в конечном продукте и не удаляется в ходе этапов размножения и отбора. По мнению CFIA, компании, поставляющие семена, должны в полной мере участвовать в механизмах, обеспечивающих прозрачность производства и соответственным образом уведомлять регулирующий орган, если растение может оказать значительное негативное воздействие на окружающую среду и считаться PNT.
Также в одном из своих пресс-релизов канадское федеральное сельскохозяйственное ведомство отметило, что США, Япония, Австралия, Аргентина и Бразилия первыми «проложили путь» для продуктов с отредактированными генами, в то время как Новая Зеландия, Великобритания и ЕС пока находятся в процессе обсуждения вопроса.
К слову, конкурентоспособность Канады на мировых продовольственных рынках и устойчивость её сельскохозяйственных культур к агроэкологическим и погодно-климатическим стрессам были общими темами среди групп фермеров и общественности, приветствовавших такое решение CFIA.
Представители органического сектора полагают, что отредактированные гены сельскохозяйственных культур, которые не имеют чужеродной ДНК, а также любые продукты, произведённые из этих культур, не должны проходить какой-либо процесс утверждения правительством, но могут быть выпущены на рынок компаниями без каких-либо данных о безопасности, представленных правительству. Однако учитывая, что органические стандарты допускаются только для культур, выведенных традиционным способом, а не для растений с отредактированными генами или генетически модифицированных растений, можно предположить, что в результате на рынке появятся неизвестные, изменённые продукты и семена, которые не подвергались какой-либо независимой оценке на предмет биологической и экологической безопасности.
По этой причине Люси Шаррат, координатор Канадской сети действий в области биотехнологии, назвала действия руководства CFIA отказом от ответственности со стороны регулирующих органов и просьбой к канадским фермерам и потребителям доверять невидимой корпоративной науке.
Неоднозначного мнения насчёт новой технологии придерживаются и в Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединённых Наций. Так, в докладе ФАО «Редактирование генов и агропродовольственные системы» 2022 года указано, что технология редактирования генов представляет собой новый многообещающий инструмент для селекции растений и животных в странах с низким и средним уровнем дохода. Она повышает точность и эффективность по сравнению с традиционными методами селекции и может привести к быстрому созданию улучшенных сортов растений и пород животных. Однако, как и у любой новой разработки, у технологии редактирования генов есть свои достоинства и недостатки. В частности, пока не существует международного консенсуса относительно того, следует ли (и как) регулировать генно-отредактированные организмы, и будет ли их выпуск подпадать под нормативную базу Картахенского протокола по биобезопасности к Конвенции о биологическом разнообразии.
В этом научно обоснованном тематическом докладе представлено сбалансированное обсуждение наиболее актуальных аспектов редактирования генов, включая последствия для здоровья человека (в том числе, приводящие к снижению или увеличению числа голодающих людей), безопасности пищевых продуктов, воздействие на окружающую среду, благополучие животных, социально-экономические аспекты
Генетически модифицированные соя и кукуруза получили широкое распространение в мире, но пока они по большей части идут на корм животным. Не возникает серьёзных вопросов и к техническим культурам. Напротив, ситуация с пшеницей более сложная, ведь она является одним из основных источников питания людей. Подводя итоги, на наш взгляд, можно с уверенностью заключить: точку в данном вопросе пока ставить рано.
