Биотехнологии и биобезопасность в агропромышленном производстве

Поэтому трансгенные растения в мире уже сегодня занимают площади около 60 млн гектаров пашни, главным образом в США, Аргентине. Канаде, Индии и Китае. Эти площади заняты пятью видами трансгенных сельскохозяйственных растений: соей, кукурузой, сахарной свеклой, картофелем, рапсом и томатом. 3/4 таких посевов составляют гербицидоустойчивые трансгенные растения и 25% - Bt-трансгены, устойчивые к насекомым. В России пока нет ни одного гектара посевов трансгенных растений, однако именно в Россию перемещается центр противостояния работам по биотехнологии и биоинженерии.

Создание трансгенных растений в ближайшее время будет осуществляться в основном двумя путями: 1) путем ускоренной идентификации природных генов устойчивости в растениях-донорах; 2) синтезом искусственных генов на основе секвенирования токсинов белковой и иной природы и использования системы вырожденных кодов нуклеотидной последовательности в генах.

Мы считаем, что трансгенные технологии не заменяют традиционные технологии селекции растений, животных и микроорганизмов, а лишь дополняют их, позволяя сократить срок создания новых форм организмов с повышенной и высокой устойчивостью в 2-3 раза, ограничить или полностью исключить отрицательные последствия отдаленной гибридизации за счет сцепления эффективных генов с генами отрицательных признаков и таким образом добиться высокой экспрессии эффективных генов.

В этой связи очень важно иметь ввиду еще два обстоятельства:

1 - возрастание роли ВИРа как центра мировых растительных ресурсов и необходимость расширения работ в нем по идентификации доноров устойчивости, необходимость создания в ВИРе мировой коллекции трансгенных культурных растений, ведения их каталога и организации эффективного использования этих образцов в селекционных центрах страны;

2 - при идентификации и создании банков генов устойчивости растений, животных и микроорганизмов необходимо иметь в виду, что при поиске таких генов не следует замыкаться рамками гомологических рядов, что они могут находиться в геномах, эволюционно отдаленных во времени, пространстве и эволюционном ряду родов, видов, подвидов, биотипов и форм организмов. Из петунии, например, получен ген устойчивости пшеницы к фузариозу колоса, из арабидопсиса - ген устойчивости картофеля к фитофторе, из Bacillus thuringiensis - ген устойчивости его к колорадскому жуку, кукурузы к корневому жуку, из медузы - ген устойчивости растений к пониженным температурам.

Вполне возможно, что при использовании эволюционно отдаленных и особенно синтетических генов возрастет опасность отрицательных генетических последствий. Поэтому в Инновационном проекте и других исследованиях подобного рода необходимо предусмотреть разработку дополнительных методов многоуровневых исследований и контроля по своевременному выявлению возможных отрицательных последствий трансгеноза и исключению ГМО из их дальнейшего продвижения и использования.

Большая роль в Инновационном проекте отводится клеточной инженерии растений и ее двум коренным проблемам - тотипотентности и регенерационного потенциала клетки. Исследования нашей кафедры и отдела, проводимые в настоящее время с подсолнечником и пшеницей, показали, что у так называемых "трудных" для биоинженерных работ культур, какими являются роды Triticum и Helianthus, сильно выражена зависимость указанных выше показателей от генотипа, состава и концентрации ингредиентов селективной среды. И тотипотентность, и регенерационный потенциал клеток четко детерминированы генетически рядом физических и морфофизиологических факторов, в связи с чем требуется постановка масштабных и углубленных исследований для успешного разрешения этой проблемы. Во многих случаях трансгенные клетки и ткани генотипов-"упрямцев" не дают полноценных регенерантов и не позволяют получать конечный целевой продукт - трансгенные растения. В наших экспериментах установлено, что происхождение эксплантов, их размер и возраст, число пассажей, и, самое главное, природа генотипа оказывают большое влияние на масштабы и темпы реализации регенерационного потенциала биологических объектов, и в конечном итоге - на эффективность клеточной селекции. При оптимизации перечисленных показателей и условий регенерации в крупномасштабных многолетних исследованиях сотрудников кафедры и отдела сельскохозяйственной биотехнологии МСХА (Е.А.Калашникова и др.) получены регенеранты пшеницы, картофеля и моркови с повышенной (на 15-50% по сравнению с контролем) устойчивостью к опасным грибным болезням - септориозу, ризоктонии и альтернариозу. Дальнейшие исследования по клеточной селекции растений в МСХА и других учебных заведениях и научных учреждениях страны в рамках инновационного проекта и за его пределами позволят создать новые формы других экономически важных для продовольственного цеха страны растений с повышенной и высокой устойчивостью к стрессовым факторам среды. Это направление биотехнологии в АПК позволит значительно обогатить сортовые ресурсы в сельском хозяйстве страны новыми сортами и гибридами растений и на этой основе поднять устойчивость и эффективность производства, качество сельскохозяйственной продукции.