Для создания новых российских сортов пивоваренного ячменя в Институте цитологии и генетики СО РАН применяют ускоренную селекцию.
В новом выпуске цикла статей, приуроченного к десятилетию ФИЦ ИЦиГ СО РАН, Академгородок рассказывает, как научные исследования способствуют российским производителям товаров в преодолении зависимости от импортного сырья.
Весной 2022 года, на фоне обострения отношений между Россией и Западом, несколько крупных международных пивоваренных компаний объявили о своем уходе из страны. В результате начался процесс передачи их бизнеса российским компаниям, и на полках магазинов появились новые марки пива. Однако одной из основных проблем является то, что к этому времени почти все пиво в России, включая продукцию небольших крафтовых пивоварен, производилось на 100% из импортного солода и хмеля. Простая замена этикеток на бутылках ситуацию не изменит.
Надежда на быструю замену европейского хмеля и солода на альтернативные варианты, такие как китайские, оказалась довольно зыбкой. Во-первых, у китайских производителей есть и другие клиенты, с которыми приходится конкурировать. Во-вторых, замена зависимости от одного импорта на другой не является оптимальным решением проблемы. В связи с этим задача обеспечения российской пивоваренной отрасли местным сырьем становится особенно важной.
Ячмень – это традиционная зерновая культура для России, хорошо известная отечественным селекционерам. Ранее их усилия были сосредоточены на создании сортов, предназначенных для производства кормов в сельском хозяйстве. Обычно такой ячмень отличается высоким содержанием белка и низким уровнем крахмала.
В пивоварении действуют совершенно иные требования к содержанию белка в ячмене: если белка слишком много, экстрактивность сусла оказывается низкой, и срок хранения пива сокращается. В то же время, если белка недостаточно, пиво не будет пениться и его вкусовые качества ухудшатся. Поэтому для пивоварения требуются совершенно другие сорта ячменя.
Задача является достаточно сложной: обычно селекционерам требуется от семи до десяти лет для разработки новых сортов, включая этапы различных сортоиспытаний.
В данном случае сокращение сроков стало возможным благодаря тому, что в Институте цитологии и генетики СО РАН исследования в этой области начались еще до введения санкций, и применяются современные генетические технологии, значительно ускоряющие процесс селекции.
“Селекция ведется сразу в нескольких направлениях. Наши коллеги пошли по пути снижения уровня белка в зерне, а наша лаборатория сосредоточилась на снижении содержания полифенольных соединений (проантоцианидов). Потому что именно они, вступая в реакцию с белком, образуют то самое помутнение, которое мешает большинству пивоваров. Всего известно тридцать генов, которые могут быть вовлечены в эти реакции. Нас заинтересовали пять. Но чтобы целенаправленно воздействовать на них, необходимо сначала установить их точное месторасположение в геноме”, - рассказала старший научный сотрудник сектора функциональной генетики злаков ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Олеся Шоева.
На момент начала исследований информация была доступна только для одного из генов. Однако новосибирские ученые с высокой точностью смогли локализовать еще два.
В то же время исследователи начали внедрение определенных генов в сорт ячменя Танай, который был разработан селекционерами ИЦиГ СО РАН и сейчас пользуется спросом среди сельхозпроизводителей. Первоначальные эксперименты продемонстрировали, что урожайность ячменя не уменьшается.
Чуть позже в данное исследование, которое курирует старший научный сотрудник СибНИИРС Юрий Григорьев, были добавлены еще два российских сорта ячменя. На их основе ученые также разрабатывают генетические линии этой зерновой культуры с пониженным содержанием проантоцианидов.
Олеся Шоева рассказала, что в 2023 году первые 12 линий прошли конкурсное испытание на полях института. Некоторые из них отбраковали, а оставшиеся восемь были высеяны на больших площадках в прошлом году. В результате отобрали три высокоурожайные линии, на основе которых продолжается работа над новым сортом .
Эта работа осуществляется в тесном взаимодействии с потенциальными потребителями – российскими пивоваренными компаниями. Особенно заинтересована в сотрудничестве компания «Балтика», являющаяся одним из крупнейших производителей отечественного пива.
В 2023 году Олеся Шоева выиграла конкурс «Агроинновации для выращивания ячменя и хмеля в России», который проводился компанией «Балтика», в категории «Новые технологические схемы выращивания пивоваренного ячменя в разных регионах России». Как прокомментировал директор по пивопроизводству и агропроектам компании «Балтика» Игорь Матвеев, работа Олеси Шоевой и её оригинальные научные решения предлагают эффективные методы для улучшения качества и увеличения срока хранения готового напитка.
“Поиск и внедрение инноваций — важная задача не только для нашей компании, но и для всего российского АПК. Конкурс показал, как много в отрасли молодых талантливых учёных, которые работают над действительно важными научными проектами. Нам удалось выявить интересные разработки, которые, я надеюсь, мы сможем апробировать на наших полях в рамках агропрограммы компании”, – сказал Игорь Матвеев.
В этом году ученые ИЦиГ передали часть урожая, полученного на опытных делянках, пивоварам компании для испытания результатов селекционной работы в условиях реального производства. Итоги этих испытаний станут одним из ключевых факторов при окончательном отборе линий для сортоиспытаний.
Руководство института поставило задачу разработать готовый сорт к 2030 году. Из оставшегося времени три года будут отведены на государственные сортоиспытания, поэтому селекционеры должны передать материал для испытаний не позднее 2027 года.
Тем не менее, Олеса Шоева уверена, что в настоящее время нет причин для беспокойства о том, что участники проекта не успеют завершить работу в установленные сроки. К тому же, это не первый опыт команды в работе с ячменем: прежде чем заняться снижением уровня проантоцианидов, ученые разработали генетические линии культуры с повышенным содержанием антоцианов.
“Ранее исследования уже показали, что антоцианы обладают широкой биологической активностью, полезной для здоровья человека, но обычно речь идет о различных фруктах и ягодах, мы же оценивали воздействие на организм богатой антоцианами зерновой диеты. Зерно с антоцианами является очень перспективным сырьем для создания функциональных продуктов питания, поскольку оно входит в ежедневный рацион большинства людей, лучше хранится и доступно в течении всего года, в отличие от сезонных ягод и фруктов”, - объяснила Олеся Шоева.
В ИЦиГ было получено несколько генетических линий ячменя с высоким содержанием антоцианов, зерна которых имеют характерную фиолетовую, голубую или черную окраску. Однако в настоящее время они не вызывают большого интереса у селекционеров, поскольку в российском агропроме еще нет устойчивого запроса на производство ячменя для диетических продуктов.
В отличие от этого, в пивоваренной отрасли, где исследования начались позже, процесс разработки новых сортов, похоже, движется быстрее. Это свидетельствует о том, что на скорость импортозамещения и развития технологий в значительной степени влияет рыночный спрос, который преобладает над возможностями российской науки, которые на самом деле гораздо шире, чем обычно предполагается.
Источник: Академгородок.