По данным Росстата в 2021 году в Россию было импортировано 546 тысяч тонн картофеля, что на 72 процента больше, чем в 2020 году. В общем объеме потребления это сравнительно немного. Вместе с тем значительная часть посадочного материала картофеля приходится на зарубежную селекцию. Наработки учёных Биологического института Томского госуниверситета позволяют снизить зависимость от импорта и обеспечить россиян качественным семенным материалом, устойчивым к вирусам и стрессу в виде засухи, переизбытка влаги, загрязнения пестицидами и хлоридного засоления.
В 2020 году президент России Владимир Путин утвердил новую доктрину продовольственной безопасности. Согласно ей, внутри страны должно производиться не менее 95 процентов потребляемого зерна, 90 процентов сахара, 85 процентов мяса и 95 процентов картофеля.
Решить эту задачу можно за счёт российской селекции и создания новых подходов к защите растений от биотических факторов – вирусных заболеваний и насекомых-вредителей. Учёные ТГУ создали целый ряд технологий, способных вывести отечественное сельское хозяйство на качественно новый уровень. Одной из наиболее значимых разработок является безвирусный картофель, адаптированный к условиям рискованного земледелия Сибири. Технология его выращивания была создана научной группой под руководством заведующей кафедры физиологии растений и биотехнологии БИ ТГУ, доктора биологических наук, профессора Раисы Карначук.
Суть технологии заключается в получении безвирусных меристемных растений картофеля с последующим клонированием. Трансгенные технологии при этом не используются. Учёные берут незаражённые клетки, из которых развиваются растения, и выращивают их в пробирках в специальных средах. Следующий этап – выращивание в гидропонных установках в питательных растворах без использования почвы. На этих этапах можно увеличивать количество оздоровленных миниклубней благодаря применению фитогормонов в очень низких концентрациях.
– Почва всегда содержит патогены, поэтому в обычном картофеле с годами может накапливаться до 25 видов вирусов. Это снижает сортовые качества растения и приводит к плохому хранению клубней, – объясняет сотрудник кафедры физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики БИ ТГУ Вячеслав Дорофеев. – Выращивание в гидропонных установках исключает данные факторы риска при получении исходного семенного материала – оздоровленных миниклубней. Они являются абсолютно чистыми, что подтверждают проверки с помощью молекулярных методов. Этот посадочный материал используется для получения последующих репродукций картофеля в полевых условиях. У нас есть опыт сотрудничества с фермерами в Томской области, при выращивании картофеля из безвирусных миниклубней производители получают хороший урожай.
Ещё больше повысить продуктивность урожая картофеля, без которого сложно представить стол россиян, помогают новые подходы в защите растений, разработанные в ТГУ. Чтобы повысить устойчивость сельхозкультур к стрессовым факторам в виде заморозков, засухи, хлоридного засоления и прочего, биотехнологи используют фитогормоны – брассиностероиды. Они образуются в растениях и поддерживают нормальное функционирование их иммунной системы, особенно в неблагоприятных условиях.
В настоящее время известно около 70 брассиностероидов, но в природной среде они существуют в малых концентрациях. Выделять их из растений для лабораторного и промышленного использования нерентабельно, поэтому фитогормоны получают путем синтеза.
Одним из признанных «синтетиков» брассиностероидов является приглашенный сотрудник кафедры физиологии растений и биотехнологий БИ ТГУ, заведующий лабораторией химии стероидов Института биоорганической химии НАН Беларуси, академик Владимир Хрипач. Благодаря этому сотрудничеству ученые ТГУ имеют возможность первыми в мире работать с новыми соединениями, перспективными для создания экологически безопасных агропрепаратов, не имеющих аналогов в мировой науке и практике.
Учёные кафедры физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики БИ ТГУ в рамках нескольких проектов опробовали брассиностероиды на разных сельхозкультурах: рапсе, картофеле, ячмене. Обработка семян фитогормонами в крайне низкой концентрации – 10-10М (одна десятимиллиардная доля моля) – помогла повысить устойчивость сельхозкультур к низким температурам, к недостатку и избытку влаги, болезням, воздействию пестицидов.
В настоящее время биологи продолжают исследовать защитные свойства брассиностероидов. Они дают растениям «нагрузку» в виде хлоридного засоления в несколько раз больше, чем в окружающей среде, и изучают, какие изменения на молекулярно-генетическом уровне происходят после «прививки» из фитогормонов. В частности, аспирантка БИ ТГУ Ольга Мурган при поддержке гранта РФФИ выясняет, какие механизмы включаются при выработке иммунитета картофеля, как именно формируется его «память» на химический сигнал и насколько она долгосрочна. Исследования молодого учёного имеют не только фундаментальную, но и практическую значимость. Данные, полученные на модели хлоридного засоления, являются универсальными, их можно использовать и для борьбы с другими видами загрязнений, тем самым значительно увеличивая аграрный потенциал России.
Добавим, что 29-31 марта в ТГУ прошла Всероссийская научная конференция «Физиология, биотехнология и биоинформатика растений и микроорганизмов – путь в будущее», приуроченная к 85-летию Раисы Карначук. Участниками конференции стали специалисты из разных научных центров России, которые представили последние наработки в области биотехнологий для отечественного сельского хозяйства и животноводства.
Дополнительную информацию о безвирусном картофеле можно получить на кафедре физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики БИ ТГУ по номеру (3822) 529-765.
