Ученые ВНИИМК выращивают подсолнечник без использования почвы
В Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Федеральный научный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В. С. Пустовойта» открыли новый комплекс по выращиванию подсолнечника — гидропонной климатической камеры. Селекционеры ВНИИМК проведут эксперимент по выращиванию подсолнечника в искусственной среде без почвы.
При гидропонном способе выращивания растение получает питание из раствора, поступающего к корням с помощью автоматической системы полива. Эксперимент направлен на создание благоприятных условий для выращивания подсолнечника с учетом контроля уровня концентрации углекислого газа в воздухе, температуры, влажности, количества питательных элементов.
Церемонию открытия климатической камеры провели врио директора ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, кандидат сельскохозяйственных наук Константин Баблоев, а также научный руководитель ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, академик РАН Вячеслав Лукомец.
«При подготовке строительных работ, размещении рассады большую роль сыграли наши ученые и прежде всего ведущий научный сотрудник лаборатории генетики Татьяна Михайловна Перетягина, которая проявила инициативу, внесла предложение, а затем, как по цепочке, каждый сотрудник института по своему направлению взял долю ответственности на себя, и вместе мы создали, с моей точки зрения, определённый научный шедевр, который долго будет служить на благо нашего Центра, всей науки нашей страны», — сказал научный руководитель ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, академик РАН Вячеслав Лукомец.
Вячеслав Михайлович подчеркнул, что открытие гидропонной камеры позволит комплексно решить ключевые научные задачи Центра: получить качественный материал, изучить различные признаки сортов и гибридов масличных культур, создать новый генетический материал с закрепленными положительными свойствами, а также самое главное — обеспечить генетическую чистоту растений.
Бактерию для получения желаемых признаков в растениях используют селекционеры
Ученые из Копенгагенского университета используют специальную бактерию для создания новых растений, в том числе низкорослых горшечных цветов, засухоустойчивого рапса и рукколы.
Миллионы лет назад уникальная бактерия попала на поверхность дикорастущего корнеплода, став катализатором роста длинных корней, в результате чего получилось растение с новыми характеристиками — сладкий картофель. Подобные преобразования претерпели чай и многие другие растения. Их объединяет то, что они получили новые гены и признаки от Rhizobium rhizogenes, бактерии с особой способностью переносить свои гены в растения-хозяева и тем самым трансформировать их.
«Эта невероятная бактерия может вставлять некоторые из своих генов в растения в процессе, называемом трансформацией, что дает ряд преимуществ, а иногда и недостатки. Как исследователи, мы можем воссоздать и ускорить этот процесс, чтобы производить улучшенные культуры таким же образом, как это делала природа миллионы лет назад», — объясняет Хенрик Люткен из факультета наук о растениях и окружающей среде Копенгагенского университета.
Его исследовательская группа использовала эту бактерию для выведения компактных горшечных растений каланхоэ в горшках — черта, востребованная в цветоводческом секторе.
«Традиционно для достижения тех же результатов применялись химические ингибиторы роста, но с помощью этой бактерии и ее генов мы разработали растения, которым естественно присущи эти чертыя».
Работая с горшечными растениями, Люткен и его коллеги заметили, что у трансформированных растений корни значительно больше и длиннее, чем у обычных. Это наблюдение породило гипотезу: возможно, бактериальные гены помогут сделать растения устойчивыми к засухе.
«На данный момент мы добились положительных результатов в трансформации масличного рапса, где, несмотря на некоторое снижение урожайности, усиленная корневая система обещает лучшую засухоустойчивость. Масличный рапс — широко выращиваемая и важная культура в Дании. Однако есть культуры Южной Европы, с которыми тоже интересно поработать».
Исследование важно для европейских фермеров. Изменение климата уже оказало негативное влияние на выращивание большого количества сельскохозяйственных культур в Южной Европе, а ЕС по-прежнему закрыт для выращивания генетически модифицированных культур. Если европейская политика против ГМО сохранится, Rhizobium rhizogenes станет альтернативным способом, так как этот метод не изменяет естественную генетику бактерии. Следовательно, он не подпадает под определение ГМО.
«Преобразования с бактерией Rhizobium rhizogenes представляет собой ускоренный естественный процесс. Хотя появляются и плохие черты, мы можем отобрать хорошие образцы и скрестить друг с другом, получив в итоге то, что нужно, — заключает Люткен. — Мы уже потребляем продукты, гены которых подверглись эволюционному влиянию Rhizobium rhizogenes, тем не менее, переход от горшечных растений к продовольственным — это серьезный шаг, которым необходимо правильно управлять».
Как и почему такие бактерии, как Rhizobium rhizogenes, способны вставлять гены в организмы, столь удаленные от них самих, например, в растения, — активная область исследований, где много вопросов, пока остающихся без ответа. Отметим, что Rhizobium rhizogenes не может передать свои гены человеку.
Борьба с нематодами без ущерба для почвенных организмов
Вывести на рынок новый нематоцид стремится группа исследователей-энтузиастов. Группа садоводов, связанных с множеством учреждений в Канаде и США, нашла химическое вещество, которое убивает нематод, паразитирующих на сельскохозяйственных культурах в почве, не уничтожая другие организмы.
С учетом растущего мирового населения требуется усилить меры по защите культурных растений от множественных угроз. К ним относятся и вредные нематоды, почвенные организмы, которые наносят вред широкому спектру культур от картофеля до подсолнечника. Паразитируя на растениях, нематоды значительно сокращают урожайность, а зараженные участки попадают на многолетний карантин. В целом, самые распространенные виды вредоносных нематод обходятся мировому АПК в сумму, превышающую 100 миллиардов долларов.
Предыдущие усилия по защите сельскохозяйственных культур от нематод были сосредоточены на использовании агрохимических продуктов. Но поскольку в последние годы взят курс на биологизацию, нужны альтернативы агрохимии, уничтожающей помимо вредных нематод и полезные почвенные организмы.
В своей работе исследовательская группа проверила эффективность и безопасность химического вещества под названием селективин. Предыдущее исследование, проведенное в 2016 году, показало, что он химически подобен препарату под названием левамизол и убивает нематод.
Когда нематоды подвергаются воздействию селективина и поглощают вещество, ферменты, называемые цитохромами P450, модифицируются, преобразуясь в сильные токсины. Для этой модификации в почве должен быть кислород.
А вот против других почвенных организмов упомянутых механизм трансформации не запускаются, селективин, нацеленный лишь на нематод, не отравляет других. В опыте команда проверила влияние обработки почвы селективином в теплице, где выращивали растения томата. Продукт контролировал нематод так же или даже лучше, чем сопоставимые агрохимические средства, но в отличие от них, не наносил вреда нецелевым объектам.
В Бразилии создают РНК-инсектициды
Первой целью для применения новых биоинсектицидов станет коричнево-мраморный клоп, который наносит все возрастающий ущерб бразильской сое и кукурузе.
Новые бионаправленные РНК-инсектициды для борьбы с насекомыми-вредителями, классифицируемые как негенетически модифицированные, были одобрены в Бразилии Национальной технической комиссией по биобезопасности (CTNBio). Эта технология классифицируется как «безопасная и устойчивая» и была разработана WIN, инновационным подразделением Semper AgTech, в партнерстве с Embrapa для точной борьбы с целевыми вредителями и без воздействия на другие живые организмы.
Распыляемый препарат, основанный на двухцепочечной молекуле РНК, и предназначен против коричнево-мраморных клопов — в настоящее время бразильские фермеры тратят свыше 6 миллиардов реалов в год на защиту сои и кукурузы от прожорливого вредителя.
Бионаправленные пестициды основаны на геноме организма-мишени.
«Ранее не существовало инсектицидного агента с молекулой, которая имеет двухцепочечную РНК в качестве активного начала и которую можно распылять для уничтожения клопов, — пояснил Хьюго Молинари (директор по исследованиям, разработкам и инновациям, PD&I, в WIN). — Этот продукт безопасен, поскольку безвреден для растений и любых других организмов, таких как пчелы, рыбы и люди, будь то работники в полях или потребители, не сносится во время и после нанесения. Мы полагаем, что фермерам, в том числе органическим, понравится новая альтернатива агрохимикатам. Они, как и потребители, больше не хотят продуктов с остатками, а некоторые культуры получают от 20 до 30 агрохимических обработок за один сезон, что имеет последствия. Меньшее количество обработок в случае с биоинсектицидом означает и меньшее количество опрыскивателей в работе, сокращение затрат для фермера и улучшение с точки зрения выбросов парниковых газов. Последнее влияние мы пока конкретно не оценивали, но собираемся».
Одобрение CTNBio стимулирует развитие в Бразилии новой категории биопестицидов. Следующим шагом будет работа с компетентным органом, таким как Министерство сельского хозяйства, животноводства и снабжения (MAPA), с предоставлением всей информации и документации, необходимых для получения регистрации и продажи по конкурентоспособным ценам. Коммерческий запуск продукта, разработка которого началась в 2015 году, ожидается через три года.
