Научно-исследовательский центр по изучению картофеля в сельском хозяйстве Канады Фредериктон празднует в этом году свое 100-летие. Национальный генный банк данного центра содержит 163 сорта картофеля и генетических штаммов. Около 40% имеющихся экземпляров – это старые сорта, уже выведенные из сельскохозяйственного обращения.
Одним из таких является сорт Lumper – печально известный картофель, ставший основной пищей во время ирландского картофельного голода 1840-х и 1850-х годов. Lumper не имеет естественной защиты от плесени, болезней, но данный сорт имеет особенности, которые могут быть полезны новым гибридам: например, это мягкость и повышенное содержание воды. Работники центра предполагают, что в будущем нам придется иметь дело с изменениями климата – и тогда понадобятся новые сорта и гибриды, отвечающие поменявшимся условиям. К тому же, неизвестно, какие требования предъявит в будущем к сортам потребитель, и какую пищу будут делать из картофеля через года. Устаревшие сорта могут обладать всеми необходимыми характеристиками, которые придется использовать для выведения нового сорта.
Однако сохранение генетического разнообразия требует постоянного технического обслуживания. Маленькие саженцы хранятся в пробирках и заменяются на свежие каждые два месяца, для того чтобы растение было доступно для посадки круглый год. Сотрудники Центра регулярно проверяют здоровье саженцев. Что касается клубней, то их также хранят в пробирках в течение одного года.
Удивительно, что в век новейших технологий работники центра опыляют растения, как пчелы – собственноручно. Каждый год с марта они тратят до трех месяцев для сбора пыльцы с цветов растений картофеля и используют их для опыления другого. Этот утомительный процесс опыления используется для выведения новых сортов. В начале XX века появились высокие технологии, позволяющие выводить новые сорта данной культуры техническим путем, однако для работников опыление вручную – своеобразный символический процесс. Они удаляют мужские цветки, таким образом, растения не могут производить самоопыление.
Научно-исследовательский центр старается выводить каждый год новый сорт картофеля, с учетом постоянных изменений, связанных с появлением новых болезней и вредителей.
Модификации картофеля имеют широкий ряд преимуществ. Можно создать сорт, который будет иметь высокую устойчивость к болезням, а также иметь сильную антиоксидантную активность, что будет полезно и для здоровья человека.
После года в лабораторных условиях картофель высаживается на поле. Огромное опытное поле площадью в 20 гектаров разделено на квадраты. В каждом квадрате размещается свой сорт картофеля – они отличаются по цвету, размеру или количеству цветков. Это своеобразный тест на устойчивость к болезням и насекомым, приближенный к реальным условиям выращивания. Благодаря огромному разнообразию генотипов, в центре создаются различные сорта, подходящие под требования того или иного фермера.
На ферме соблюдаются строгие санитарные нормы. Сотрудники дезинфицируют обувь перед входом в здание и на полях, и носят одноразовые пластиковые бахилы. Если центр по какой-то причине потеряет урожай, то это уничтожит несколько лет исследований. Ведется работа и в зимнее время: сейчас исследователи выбирают семена для посадки в будущем году, закупают химикаты и ремонтируют или заменяют лабораторное оборудование.
С появлением секвенирования генома, ученые теперь знают, где найти каждый из 40 000 генов, составляющих геном картофеля, даже если еще не знают роль каждого из них. Гены, а также некоторые короткие и длинные нити ДНК, можно рассматривать в качестве генетических маркеров, как знаки на автомобильной дороге, говорящие, что вы прибыли в пункт назначения. Это значительно упростило работу исследователей.
Известно, что один и тот же сорт может в различных регионах планеты называться по-разному, особенно это характерно для старых сортов. Для картофелезаводчиков отображение генома позволяет добиться быстрого улучшения новых сортов и облегчает работу с определением уже существующих свойств образца.
Изучение генотипа картофеля позволяет также найти сорт, устойчивый к картофельному гриппу. Он наступает каждый год, и это настоящая головная боль для фермеров. Под гриппом подразумевается любой из вирусов, которым так подвержена эта культура. В мире существует более шести видов вирусных заболеваний, которые могу т повлиять на урожай картофеля. Наиболее разрушающими считается группа, в которую входит вирус Y, передающийся через тлей. Зараженное растение перестает развиваться и дает небольшой плод. Разрушительный штамм вируса Y(полное название YNTN) вызывает отмирающие участки в виде кольцевых пятен, что делает картофель непригодным. Если растение уже заражено вирусом, то не существует лекарства, которое бы могло смягчить последствия вируса. С момента возникновения научно-исследовательского центра цели и задачи для работников не поменялись: определить болезнь, понять, как с ней бороться, чтобы уменьшить ущерб и вывести новый сорт, устойчивый к данному виду заболевания. Но вирусы обладают неприятной чертой: они непрерывно видоизменяются. В лаборатории центра изучили молекулярный состав вируса Y и выяснили цикл его развития. Доктор философии Ни и его коллега профессор Сингх стали первыми исследователями в мире, разработавшими диагностический метод, который позволил дифференцировать различные штаммы PVY. Этот метод получил широкое распространение во всем мире. Также эти ученые работают над тем, чтобы предотвратить передачу вируса от зараженных насекомых. Один из способов – это опрыскивание сельскохозяйственных культур минеральными маслами. Однако лучшим решение до сих пор является выведение нового сорта картофеля.
Таким образом, современная наука работает над вопросом: «Как создать продукт, устойчивый к большому разнообразию болезней и паразитов, продукт, который будет удовлетворять вкусам потребителей и не вредить их здоровью». Научно-исследовательский центр Канады всегда открывает свои двери для ученых, техников, инженеров, готовых совершить прорыв в сельском хозяйстве.
Елена Нейра
