Повестка развития сельского хозяйства – одна из общих для России и братской Беларуси. В одном из последних номеров «Областная газета» опубликовала эксклюзивное интервью с министром агропромышленного комплекса Свердловской области Анной Кузнецовой. А агентство «Минск-Новости», информационный партнер «ОГ» в Республике Беларусь, в эти же дни рассказало о работе отечественных ученых над геномом картофеля. Она нацелена на снижение потери урожаев от заболеваний. Результаты этой работы могут заинтересовать также аграриев Среднего Урала.

Ядовитый рак

«Беларусь занимает одно из первых мест в мире по потреблению картофеля на душу населения, – отметила заведующая лабораторией молекулярной генетики Института генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси (НАН), доктор биологических наук, профессор Оксана Урбанович. – И для нашей страны это  очень важная культура. Однако сельскохозяйственные растения серьезно страдают от заболеваний. Главную угрозу для картофеля представляет фитофтороз».

По словам Оксаны Урбанович, он распространен во всех регионах мира, где выращивают картофель. Продуктивность восприимчивых к заболеванию сортов снижается в 1,5 – 2 раза. Потери же урожая могут достигать 50-60%.  Да и тот картофель, что удастся собрать, будет гнить при хранении. Кроме того, патогенный грибок  выделяет токсины, и сильно пораженные им клубни становятся непригодными для употребления. Поэтому их нельзя использовать ни в пищу, ни на корм животным. В Беларуси вспышка фитофторы происходит каждые 2-3- года. В сезон порой достаточно два-три пораженных растения, чтобы заразить все картофельное поле.

«Проблемой устойчивости картофеля к фитофторозу селекционеры занимаются более 100 лет, – пояснила доктор наук. – Но расы патогена со временем приспосабливаются к новым условиям. Поэтому пока с этим заболеванием борются в основном химическими способами».

Генетики спешат на помощь

В 201м году француженка Эмманюэль Шарпантье и американка Дженнифер Дудна обнаружили  в клетках молекулярный механизм бактериального иммунитета. Бактерии с его помощью обнаруживают внутри себя геном паразита — бактериального вируса, а затем обезвреживают его. Ряд патогенов научились использовать клетки растений для своего размножения, получая из них питательные вещества. Ученые установили, что нарушение работы так называемых S-генов оставляет патогены на «голодном» пайке, препятствуя их развитию.

За изобретение технологии управляемой мутации генов Дудна и Шарпантье были удостоены в 2020 году Нобелевской премии. Они выделили из микроорганизмов ферменты, которые могут в  ДНК разрезать последовательность генов в месте, определяемом учеными. Этот метод может применяться к любым живым организмам – как растительного, так и животного происхождения. Им и воспользовались белорусские ученые для редактирования генома картофеля.

«Мы попытались нарушить цепочку ДНК в одном из таких генов в клетках растения картофеля, который позволяет «кормиться» грибку фитофторы, – пояснила Оксана Юрьевна. – Такая работа выполнена в Беларуси впервые. Методику редактирования генома мы создавали самостоятельно. Президиум НАН выделил на нее финансирование как на отдельный проект».

По словам профессора, белорусские ученые приступили к освоению новой методики еще в 2015 году. Сначала опробовали ее на табаке. В нем редактировали ген, нарушение которого приводит к эффекту альбиноса.

«Нам удалось получить растение табака с пятнистыми листьями, – пояснила Оксана Юрьевна. – Так мы убедились, что можем достичь необходимого результата. С картофелем работаем уже два года. Вначале создали векторные конструкции, которые помогают попасть нужному нам ферменту в выбранную область генома.  Затем мы отобрали сорта картофеля белорусской селекции и ввели эти векторные конструкции в культуру их тканей. Оценка полученных взрослых растений показала, что они содержат измененную последовательность цепочки выбранного нами гена. Но какой эффект дали эти изменения генома – еще предстоит выяснить опытным путем».

По словам Оксаны Урбанович, ученые отредактировали в картофеле только один ген, который участвует в патогенезе фитофтороза. Саму же систему воспроизводства картофеля они не трогали.  Поэтому полученные растения способны плодоносить и размножаться, давая натуральный продукт.

Экономика ДНК-инженерии

«Чем выше собственная устойчивость растений картофеля к фитофторозу, тем меньше химической защиты они потребуют, – отметила профессор. – Данные в научной литературе за 2024 год говорят, что изменения структуры выбранного нами гена могут давать устойчивость картофеля и к другим патогенам. Поэтому одна из задач исследования – сокращение затрат на препараты при выращивании этой сельскохозяйственной культуры. Ожидается и повышение продуктивности картофеля вместе со снижением потерь урожая от заболевания. Наше исследование актуально для всех регионов, где возделывают картофель. Если цикл исследований успешно завершится – мы сможем предлагать свою технологию производителям картофеля из других стран».

Оксана Урбанович также подчеркнула, что метод редактирования генома позволит существенно сократить сроки и затраты и на селекционную работу в растениеводстве. Ученые могут целенаправленными изменениями генов идти к необходимому результату. Поэтому стоимость создания по новой технологии сортов картофеля не будет выше, чем у тех сортов, что получены естественным путем.

Нескоро дело делается

«Теперь предстоит провести специальные исследования, чтобы оценить результаты нашего ДНК-редактирования, – подчеркнула Оксана Урбанович. – Нужно это выяснить для конкретных сортов картофеля именно в белорусских условиях. Ведь в каждом регионе мира могут быть свои расы патогенов, и растения реагируют на них по-разному. Это отдельная большая работа. Мы начинали свои исследования в сотрудничестве с коллегами из Научно-практического центра НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству, и будем рады его продолжить».

По словам профессора, иностранные исследователи оценивают сроки получения такого материала в 3-4 года. Белорусским же генетикам нужно минимум 2 года, чтобы посмотреть – как изменения генома повлияли на растение и устойчивость к фитофторе и, возможно, к другим заболеваниям. Однако судьба перспективного проекта будет зависеть от его финансирования, в частности, от заинтересованности заказчиков, и не обязательно белорусских.

Стоит ли говорить, насколько перспективны разработки генетиков и для России. По данным международных экспертов, страна  входит в первую десятку крупнейших производителей картофеля в мире. В 2020 году она занимала в нем третье место. Поэтому задача защитить урожай от фитофторы более чем актуальна и для российских аграриев.

Ранее «Областная газета» писала о том, что в Свердловской области завершена посевная кампания.