В этом году генетика отмечает свой 125-летний юбилей. Именно 125 лет назад термин «генетика» стал широко использоваться. Хотя законы наследственности были открыты Менделем значительно раньше, как отдельная научная дисциплина генетика сформировалась только в 1905 году.
Об этом факте напомнил своим коллегам академик РАН Геннадий Карлов, выступая с пленарным докладом на VIII Международной научной конференции PlantGen-2025, которая проходила с 2 по 5 июля в Новосибирском Академгородке. Таким образом, в 2025 году участники конференции, посвященной генетике и селекции, отмечали свой юбилей.
По мнению Геннадия Карлова, с 1905 года начался совершенно новый этап в селекции растений, особенно учитывая, что Мендель открыл свои законы на примере сельскохозяйственной культуры – гороха.
Геннадий Карлов отметил, что с появлением генетики у селекционеров появился новый инструмент, который позволил им проводить строго научную селекцию. Поэтому генетика и селекция изначально тесно связаны между собой, а в последние годы мы наблюдаем множество открытий и разнообразных приложений в области генетических технологий, которые неизменно влияют на селекцию растений.
Если рассматривать ключевые моменты, то хронология выглядит следующим образом. В 1920-е годы возникла гибридная селекция.
В 1930-х годах в селекционной практике начали использовать мутантов. Позже было открыто строение двойной спирали молекулы ДНК.
В 1960-х годах начинается «зеленая революция», характеризующаяся массовым внедрением высокопродуктивных сортов с применением минеральных удобрений и агрохимических пестицидов.
В 1986 году были созданы первые трансгенные растения, а через десять лет они начали выращиваться масштабно в полях.
Наконец, ближе к началу XXI века в селекционной работе начали активно применяться достижения молекулярной генетики. Это включает использование различных маркеров в селекционных программах, что подразумевает внедрение геномной селекции, геномного редактирования, а также расшифровку геномов и другие связанные технологии.
Геннадий Карлов подчеркивает, что одной из ключевых вех в развитии генетических технологий является расшифровка генома пшеницы, в которой принимали участие и сотрудники Института цитологии и генетики СО РАН. Кроме того, значимым достижением стало внедрение технологии Speed Breeding («ускоренное разведение»). Ученый также отметил, что в настоящее время в селекционную работу приходит искусственный интеллект.
Таким образом, если ранее все научные инструменты для селекции сводились, образно говоря, к авторучке и линейке, то со временем этот инструментарий становился всё более сложным.
В настоящее время селекционеры применяют не только мутагенез и ГМО, но и всё чаще обращаются к высокотехнологичным методам, таким как полногеномное секвенирование и цифровое фенотипирование. Кроме того, они активно используют редактирование генома.
Следует упомянуть о создании трансгенных (генно-модифицированных) растений, поскольку эта технология по-прежнему имеет значительное значение.
Геннадий Карлов привел данные: в настоящее время в мире посевные площади под ГМО-растениями составляют приблизительно 200 миллионов гектаров в 32 странах, причем используется в основном 30 культур. Ученый подчеркивает, что площадь, отведенная под такие культуры, продолжает расти: в прошлом году прирост составил 1,9% по сравнению с 2023 годом. Например, в США трансгенные растения занимают 70–80% посевных площадей по ряду культур, таких как соя, кукуруза, сахарная свекла, хлопчатник и рапс.
Трансгенная соя занимает первое место в мире, под нее отведено около 105 миллионов гектаров, что составляет половину всех посевных площадей. Также к трансгенным растениям относятся декоративные культуры, например, в прошлом году было продано около 50 тысяч светящихся петуний.
Таким образом, рынок трансгенов продолжает расти и развиваться, и пока нет признаков его замедления, хотя темпы роста несколько снизились по сравнению с предыдущими десятилетиями. Почему же технологии ГМО по-прежнему остаются актуальными?
Как отметил Геннадий Карлов, трансгенные растения обладают рядом преимуществ, среди которых снижение уровня углеродных выбросов. Конечно, некоторые аспекты этой темы могут вызывать споры, однако существуют и очевидные экономические выгоды. Например, использование трансгенов зачастую способствует снижению потребности в пестицидах и повышению урожайности. Само по себе, трансгенные растения не отличаются значительно более высокой урожайностью, но благодаря их высокой устойчивости к вредителям, удается лучше защищать урожай, что в итоге ведет к увеличению рентабельности и снижению себестоимости производства.
Геннадий Карлов подчеркнул, что в настоящее время направление геномного редактирования стремительно развивается.
Российские ученые также участники этих исследований, и уже достигнуты весьма обнадеживающие результаты.
Несколько научных коллективов в различных институтах, в том числе в Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной биотехнологии (ВНИИСБ), который возглавляет Геннадий Карлов, занимаются этим направлением.
Например, одна из групп работает с картофелем: с помощью геномного редактирования создан сорт картофеля, который не образует цветков. Такой картофель дает больше клубней, хотя и не слишком больших по размеру, и формирует их раньше, чем обычные сорта. Еще один пример — создание картофеля с низким содержанием редуцированных сахаров, что особенно важно для производства картофеля-фри и чипсов.
Также есть исследования в области зерновых культур. Прежде всего, речь идет о пшенице. Конкретные исследования проводились совместно с Институтом цитологии и генетики СО РАН. В результате было создано растение, у которого начало колошения происходило быстрее по сравнению с известными сортами.
Также велась работа с тритикале: благодаря ей удалось провести мультиплексное редактирование нескольких генов, что позволило получить ряд линий тритикале с разными вариантами биосинтеза крахмала.
Кроме того, Геннадий Карлов остановился на методах выявления генетических маркеров, отвечающих за качественные показатели культур, в частности, пшеницы. Например, был обнаружен маркер, связанный с уровнем белка в пшенице твердых сортов.
Похожие исследования проводятся и в области сои. Как отметил ученый, выявлены именно те маркеры, которые соответствуют нашим природно-климатическим условиям. Конечно, детали генетических технологий доступны только специалистам. Однако в связи с этим интересно упомянуть следующее: примерно семь-восемь лет назад ходили слухи, что геномное редактирование — очень «эзотерическая» тема, и количество специалистов по всему миру, способных успешно работать с этой технологией, можно пересчитать по пальцам. Выражались опасения, что Россия может оказаться зависимой от иностранных компаний, которые будут монополизировать выполнение таких работ на глобальном уровне. Однако, судя по информации с конференции PlantGen-25, российским ученым удалось освоить передовые методы. Таким образом, российские генетики вносят свой вклад в политику импортозамещения.
Источник: Академгородок.
