Стартовавший в Германии два года назад масштабный исследовательский проект Flugbrand-Resist сегодня оказался на пике актуальности для европейских производителей озимого ячменя. На фоне грядущего запрета одного из важных агрохимических протравителей в ЕС, консорциум государственных ученых и ведущих селекционеров экстренно ищет в генах дикого и старинного ячменя природный иммунитет к разрушительной пыльной головне. Как отмечают европейские фитопатологи в исследованиях, отказ от химического протравливания уже ведет к стремительному возвращению головневых болезней на европейские поля.
В европейском растениеводстве нарастает кризис, который заставляет аграриев по-новому взглянуть на текущие научные разработки. В Евросоюзе назревает запрет флудиоксонила, базового химического компонента, которым десятилетиями, в составе смесей, обрабатывали семена от опасного патогена — гриба Ustilago nuda (пыльная головня). Хотя флудиоксонил сам по себе является контактным веществом, он входит в состав подавляющего большинства комплексных химических протравителей в ЕС. В этих препаратах его смешивают с системными компонентами для усиления защиты и борьбы с выработкой устойчивости в патогена.
Масштабный проект Flugbrand-Resist, рассчитанный на период с 2024 по 2028 годы, закладывался как превентивная мера и сегодня превратился в едва ли не единственную надежду спасти урожаи озимого ячменя от пыльной головни.
Ранее под эгидой Федерального министерства продовольствия и сельского хозяйства Германии был создан консорциум. В него вошли: Институт Юлиуса Кюна (JKI) — главный государственный исследовательский центр Германии по культурным растениям, отвечающий за генетический скрининг; KWS Saat SE (через подразделение KWS Lochow) — один из крупнейших мировых селекционных гигантов; Dottenfelderhof — старейшее объединение экологических селекционеров, специализирующееся на методах органического земледелия.
Участники проекта уже прошли экватор исследований. Главная задача ученых на текущем этапе — найти так называемые «дикие» источники устойчивости. За десятилетия коммерческой селекции современные элитные сорта ячменя приобрели высокую урожайность, но растеряли свой естественный природный иммунитет.
Сейчас исследователи JKI активно тестируют огромные семенные фонды: старинные сорта, региональные экотипы, которые выращивались фермерами прошлых веков, и дикорастущий ячмень (Hordeum spontaneum). Цель — выявить конкретные гены, способные блокировать развитие гриба внутри зерна, а затем с помощью современных методов маркерной селекции (без ГМО) «вернуть» эти защитные свойства в коммерческие линии ячменя от KWS.
Пыльная головня ячменя (вызываемая грибом Ustilago nuda) — это коварное инфекционное заболевание зерновых культур, которое уничтожает урожай «изнутри». Его главная особенность заключается в том, что до момента колошения выявить зараженное растение на поле визуально практически невозможно.
Биология этого грибка напоминает сюжет триллера. Мицелий гриба зимует и прячется прямо внутри зародыша внешне здорового ячменного зерна. Никакие поверхностные очистки зерна не могут его уничтожить. Когда весной семя прорастает, скрытый гриб «просыпается» и начинает расти внутри стебля, продвигаясь вверх вместе с точкой роста растения. В момент, когда ячмень должен выколоситься, вместо нормального зеленого колоса с зернами из обертки выходит черная, обугленная масса, полностью состоящая из миллионов спор грибка. Растение оказывается полностью бесплодным. Эти черные споры легко подхватываются ветром как раз в тот момент, когда соседние здоровые растения на поле начинают цвести. Споры попадают в открытые цветки здорового ячменя, прорастают внутрь завязи и засыпают в новом формирующемся семени до следующего года. Цикл замыкается.
Фокус проекта Flugbrand-Resist именно на озимом ячмене связан с биологическими особенностями растения, временем цветения и технологией возделывания. Яровой (летней) ячмень находится в гораздо меньшей опасности.
У озимого ячменя время цветения совпадает с пиком вылета спор. Чтобы произошло заражение пыльной головней, летящие по ветру черные споры должны попасть на открытый цветок здорового ячменя. Озимый ячмень зацветает ранней весной — в тот момент, когда в Европе устанавливается влажная, умеренно теплая погода. Это оптимальные условия для гриба: споры массово созревают и легко проникают в завязи цветущих озимых.
Яровой ячмень сеют весной. Он зацветает гораздо позже — в разгар лета, когда воздух сухой и жаркий. В таких условиях споры гриба быстро высыхают и гибнут, не успевая заразить новые колосья.
Озимый ячмень высевают в почву в сентябре-октябре. Семена проводят в холодной, сырой осенней и зимней земле долгие месяцы. Это сильно ослабляет иммунитет самого проростка, давая мицелию гриба внутри зерна преимущество для развития. Яровой ячмень заделывают в теплую весеннюю землю, он прорастает стремительно, из-за чего гриб не всегда успевает «догнать» точку роста стебля.
Поскольку яровой и озимый ячмень были в селекции изолированно друг от друга, их геномы сильно различаются. В современных коммерческих сортах ярового ячменя селекционерам удалось закрепить неплохую естественную устойчивость к пыльной головне. А вот генофонд озимого ячменя в процессе погони за морозостойкостью и сверхвысокой урожайностью растерял защитные гены.
Именно поэтому проект Flugbrand-Resist ориентирован на озимый клин: яровой ячмень неплохо защищает себя сам, в то время как озимый ячмень без химических протравителей в условиях европейской весны беззащитен.