Российские аграрии уже несколько лет подряд бьют рекорды по урожайности пшеницы, собирают богатые урожаи как озимой, так и яровой культуры. Сорта, которые высевают в зиму, славятся высокой урожайностью, яровые же обладают улучшенными хлебопекарными свойствами. Совместить оба качества в летней культуре уже давно мечтают ученые. Какие перспективы у этого направления, при чем тут Мексика и как избавиться от диких признаков сортов, рассказал младший научный сотрудник НЦМУ «Агротехнологии будущего», аспирант кафедры генетики, селекции и семеноводства РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева Бобурджон Наджодов.
— Почему Вы заинтересовались именно яровой пшеницей в своей научной деятельности?
— Яровая пшеница давно стала лидером среди сельскохозяйственных растений. По посевным площадям и валовому сбору зерна она занимает первое место среди других зерновых культур. Возделывают ее во всех частях света — от полярного круга до крайнего юга Америки и Африки, но наибольшие площади ее посева находятся все же в России. Основные площади сосредоточены в Западной и Восточной Сибири, Поволжье, на Урале, в Черноземной и Нечерноземной зонах. Главные преимущества в том, что зерно яровой пшеницы обладает высокими хлебопекарными, а также вкусовыми качествами. Оно используется для выпечки различных сортов хлеба и кондитерских изделий и т. д. Но вот по урожайности яровая пшеница уступает озимой. Ученые уже давно работают над проблемой совмещения высокого качества и одновременно урожайности. В отношении озимой пшеницы под руководством ученого Баграта Сандухадзе когда-то смогли создать сорт Московская 39 с высокой урожайностью и высоким содержанием белка. Для селекционеров, которые работают с озимой пшеницей, этот сорт используется в качестве золотого стандарта. Но пока что это единственный подобный пример. Московскую 39 активно выращивают до сих пор даже в Канаде, странах СНГ, Европе и везде получают отличные результаты. Я в своей работе решил сосредоточиться именно на яровой пшенице как обладающей более высокими хлебопекарными свойствами. В последнее время растет спрос именно на качество продукта, но нужно повышать и урожайность, чтобы получать необходимые объемы. В условиях относительно короткого лета в северных или даже центральных регионах России с яровой пшеницей удобнее работать, так как она имеет меньший вегетационный период — до трех месяцев. Это в значительной мере отличает ее от озимой пшеницы, урожай которой зависит от погодных условий и подвержен рискам, связанным с изменениями климата. Наши исследования особенно актуальны для Нечерноземной зоны России, которая относится к зоне рискованного земледелия.
— Но в случае выращивания яровой пшеницы погодных опасностей тоже хватает. А это напрямую влияет на урожайность, вызывая как гибель растений, так и их заболевания. Как повысить устойчивость яровой пшеницы?
— Действительно, климат постепенно меняется, все больше рискованных перепадов температур и опасных природных явлений приходится на теплые месяцы в основных регионах выращивания. В стрессовой ситуации ухудшается устойчивость яровой пшеницы к различным заболеваниям, из-за которых российские аграрии регулярно теряют в урожайности. Исправить ситуацию поможет селекция. Использование новых генетических образцов позволит противостоять изменениям климата и стабилизировать урожайность пшеницы. Одной из ключевых актуальных тем в моем исследовании является анализ синтетических гексаплоидных линий пшеницы, происходящих из межвидовых гибридов. Созданная с помощью селекции, такая пшеница представляет собой более широкую генетическую основу за счет введения дополнительных генетических ресурсов от тетраплоидных и диплоидных родственников пшеницы. Все это поможет разработать новые сорта яровой пшеницы, которые будут способны противостоять абиотическим и биотическим факторам (засухи, болезни и т. д.).
— Когда вообще в мире начали заниматься исследованиями синтетических линий пшеницы, на которые вы опираетесь в своем исследовании?
— Первая попытка создания синтетической пшеницы была предпринята в середине прошлого века с синтетической спельтой в рамках исследования по определению прародителей T. aestivum subsp. spelta (L.) Thell. Эти самые ранние аллополиплоидные гибридные формы обыкновенной пшеницы получили название «синтетическая гексаплоидная пшеница» (Synthetic Hexaploid Wheat). С конца 1980-х годов Международный центр по улучшению кукурузы и пшеницы (CIMMYT) создал более тысячи линий SHW. В последующих исследованиях было признано и подтверждено, что SHW является ценным генетическим источником с лучшими характеристиками при биотических и абиотических стрессах, а также с лучшим потенциалом урожайности, таким как более крупные ядра и колосья. В 2003 году в Испании была проведена предварительная регистрация синтетической производной пшеницы CIMMYT под названием Carmona. В то же время в Китае был зарегистрирован первый синтетический сорт. С тех пор в мире зарегистрировали не менее 62 сортов. Синтетические производные показали значительное увеличение генетического разнообразия по сравнению с их родителями.
— А как обстоит ситуация в России с этими исследованиями?
— Исследования по синтетическим видам пшеницы в России начались примерно в 2010 году благодаря сотрудничеству с селекционером Алексеем Моргуновым, который в тот период работал в Международном центре улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT). Он активно взаимодействовал с учеными из Западной Сибири, включая специалистов Омского государственного аграрного университета, что положило начало исследованиям синтетических видов пшеницы в нашей стране. Наши собственные исследования в этой области стартовали чуть позже, примерно с 2018 года. Эти работы являются продолжением усилий по улучшению селекции пшеницы, нацеленных на повышение урожайности и устойчивости к неблагоприятным условиям, что крайне важно для аграрного сектора России. В Тимирязевской академии активно ведется научно-исследовательская работа по созданию новых селекционных линий пшеницы. Основой служат синтетические линии этой культуры, привезенные из Мексики профессором кафедры генетики, селекции и семеноводства Владимиром Пыльневым. Используя методы скрещивания, ученые стремятся создать сорта пшеницы, которые будут отличаться повышенной устойчивостью к неблагоприятным условиям окружающей среды и болезням, а также обладать улучшенными хлебопекарными качествами.
— Почему нельзя просто использовать сорта синтетической пшеницы в российских посевах, если в этом направлении ученые уже добились значительных результатов?
— Сама по себе синтетическая пшеница не подходит для прямого использования в качестве культурного сорта, поскольку обладает «дикими признаками» — агрономическими характеристиками, включая жесткие чешуи колоса и т. д. Эти особенности создают серьезные трудности при обмолоте, делая синтетическую пшеницу менее пригодной для агроцелей. Поэтому необходимо уделить особое внимание удалению или модификации этих признаков. Этого можно достичь путем создания синтетических производных линий (SDLs), скрещивая синтетическую пшеницу с элитными сортами традиционной пшеницы. Такой подход позволит нам соединить лучшие качества обоих видов, давая начало новым, улучшенным сортам.
— Почему заинтересовались именно мексиканскими линиями? И какие российские сорта яровой пшеницы используются для скрещивания в этом исследовании?
— В моем исследовании используется 50 сортов генетических коллекций пшеницы, часть из них — это коллекция из Мексики. Ученые из Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT-Мексика) уже много лет занимаются созданием сортов с хорошим качеством, высоким содержанием белка, устойчивостью к заболеваниям и пр. Их сорта очень интересны с точки зрения генетического разнообразия. Но сорта мексиканской линии не очень подходят в неизменном виде к климатическим условиям российских регионов, хотя обладают высокими хлебопекарными свойствами. Российские сорта берем с высокой урожайностью, районированные, с хорошей адаптивностью именно к нашим зонам выращивания. Особенно перспективны сорта яровой пшеницы из Сибири, Урала, зоны Центрального Черноземья. В исследовании участвует более 20 зарегистрированных российских сортов, которые широко выращиваются во всех диапазонах разных регионов страны.
— Когда аграриям ожидать новых сортов яровой пшеницы с высокими хлебопекарными качествами и урожайностью?
— Селекция — это длительный процесс. Раньше на создание одного сорта уходило до 15–20 лет. Сейчас, благодаря ускорению отбора в селекционном процессе и геномной селекции, это занимает в среднем 8–12 лет. Так что российским аграриям пока что стоит набраться терпения.
— Тем не менее это все же прикладное исследование, то есть через определенный период времени его результаты окажутся на российских полях?
— Именно этим и отличается наша работа на базе НЦМУ «Агротехнологии будущего», здесь ученые занимаются не только фундаментальной наукой, а именно прикладной, чтобы принести конкретную, ощутимую пользу российскому АПК. Со своей стороны отмечу, что поддержка в селекции особенно важна на всех этапах, а консорциум помогает продвигать наши исследования, работать над их скорейшим внедрением в жизнь. Сейчас, в условиях задачи повышения продовольственной безопасности России, такая работа и помощь особенно важны.
Источник
