Создание новых отечественных сортов картофеля на основе современных генетических технологий и методов селекции

с

Важной проблемой современной российской науки остается нехватка молодых кадров. Улучшить качество образования и повысить интерес молодежи способны совместные научно-просветительские проекты, практика наставничества. В 2016 г. Федеральное агентство научных организаций в сотрудничестве с Департаментом образования города Москвы открыло в 10 столичных школах академические классы. Наставниками старшеклассников стали молодые ученые и известные академики РАН. Погружение в науку в рамках «Кружка от академика», участие в конференциях позволяет старшеклассникам изучать современные технологии, проводить самостоятельные исследования и делать на основании их результатов определенные выводы. Таким образом школьники получают знания о методике научно-исследовательской работы, учатся планировать ее, вести наблюдения, делать обобщения и выводы. Реализация подобных научно-просветительских программ способствует повышению интереса к науке еще со школьной скамьи. Одно из успешных решений было связано с селекцией и семеноводством и стало стартом для проекта «Академический класс». Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК» приняла решение внести свои вклад в этот процесс и будет периодически предоставлять возможность участникам проекта публиковать свои сообщения в специальной одноименной рубрике.

DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10319

УДК 631

СОЗДАНИЕ НОВЫХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ И МЕТОДОВ СЕЛЕКЦИИ

АКАДЕМИЧЕСКИМ КЛАСС

Е. В. ЖУРАВЛЕВА1, доктор сельскохозяйственныхнаук, помощник руководителя (е-шаИ: zhuravla@yandex.ru) Н. М. БУКАЕВА2, старший методист А. А. ФИЛИПЧУК2, учащаяся

Федеральное агентство научных организаций, Ленинский просп., 32а, Москва, 119334, Российская Федерация

2Школа № 1282 «Сокольники», ул. Барболина, 1, Москва, 107114, Российская Федерация

Резюме. В статье приведен анализ возможности селекционной работы по созданию новых отечественных сортов картофеля. На примере проекта «Академический класс» по направлению «Селекция и семеноводство» показана возможность вовлечения школьников старших классов в научные исследования путем изучения современных технологий семеноводства при возделывании отечественных сортов картофеля. Ключевые слова: селекция, семеноводство, картофель, мини-клубни, молодые ученые, технология.

Дляцитирования:Журавлева Е. В., Букаева Н. М., Филипчук А. А. Создание новых отечественных сортов картофеля на основе современных генетических технологий и методов селекции // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 3. С. 92-94. й01: 10.24411/0235-2451-2018-10319.

Решение задач продовольственной безопасности и обеспечения необходимого уровня жизни населения Российской Федерации требует активного освоения и последующего развития современных генетических технологий в сельском хозяйстве, в том числе в селекции и семеноводстве картофеля - одной из основных сельскохозяйственных культур в нашей стране.

По данным Россельхозцентра и Госкомиссии по испытанию и охране селекционных достижений, сорта картофеля зарубежной селекции используются в Российской Федерации достаточно широко. Всего на сегодняшний день в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию (Госреестр) включены 420 сортов картофеля, из них 220 сортов отечественной селекции и практически половина сортов - импортные. В последние 3 года (2015-2017 гг.) эта тенденция сохраняется: в Госреестр, внесено 57 сортов картофеля, из них 27 сортов импортные [1].

Из пяти наиболее распространенных в промышленном производстве сортов четыре (Ред Скарлет, Розара,

Романо, Гала) - импортные (из них защищен патентом только Гала) и только сорт Удача - российский. Несмотря на значительные объемы внутреннего производства товарного картофеля, доля посадочного материала сортов российской селекции среди 10 лидирующих на отечественном рынке сортов не превышает 20 % общего объема производства [2]. В нашей стране сейчас не применяют для выведения новых сортов картофеля такие современные методы селекции, как маркер-ориентированный и геномный. При сохранении этой тенденции отечественное картофелеводство обречено на стремительное отставание от технологически развитых стран. В то же время прямой перенос в Россию новых технологий не возможен в связи с высокой стоимостью и ограничениями, накладываемыми зарубежными компаниями - владельцами на их передачу в другие страны. Важно отметить, что отставание в разработке и применении новейших селекционно-генетических технологий для выведения новых сортов картофеля на сегодняшний день критическое.

Еще одно существенное обстоятельство заключается в том, что методы маркер-ориентированной и геномной селекции, разработанные за рубежом для ускоренного создания устойчивых к заболеваниям сортов растений, практически невозможно напрямую внедрить в России из-за различий в расовом составе фитопатогенов.

Организация работы по постоянному выведению высокоэффективных сортов картофеля на базе новых отечественных селекционно-генетических технологий исключительно важна в связи с тем, что существующие сорта в течение нескольких лет теряют устойчивость к заболеваниям, так как постоянно появляются новые вредители, а также расы вирусов и грибов, к которым растения не имеют устойчивости.

Важнейшее преимущество селекции, основанной на современных генетических технологиях, - целевой характер, позволяющий ускоренно создавать сорта картофеля с заданными свойствами: помимо соответствия конкретным требованиям потребителей и переработчиков, важны устойчивость к специфическим патогенам, природно-климатическим условиям мест произрастания, характерным для определенных регионов, а также используемым технологиям хранения.

Рис. 1. Поиск, создание и использование доноров ценных признаков картофеля.

Необходимо отметить, что селекция и семеноводство картофеля в Российской Федерации требует скорейшей модернизации материально-технической и ресурсной базы.

Проблемами научного обеспечения селекции и семеноводства картофеля в нашей стране сегодня занимаются более 20 научно-исследовательских учреждений, в которых имеется наработанный десятилетиями селекционный материал - образцы, обладающие ценными хозяйственно-полезными признаками. Перспективные сорта и селекционный материал картофеля включают в эколого-географические испытания, позволяющие протестировать их приспособленность (пластичность) к возделыванию на различных широтах, а также в дальнейшем сформировать новые сорта, которые смогут повысить эффективность отечественного картофелеводства.

Мировая коллекция картофеля, поддерживаемая и изучаемая в ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР), насчитывающая более 8500 образцов, а также рабочие коллекции картофеля научно-исследовательских учреждений, - основа селекционного процесса [3]. Для более успешной селекции необходимо привлекать в коллекцию новые образцы сортов, видов, форм картофеля и других клубненосных видов рода Solanum из различных стран мира, сохранять и поддерживать коллекционные образцы в живом состоянии, изучать их биологические признаки и выделять источники и доноры для создания новых сортов, сочетающих высокую продуктивность и устойчивость к наиболее опасным вредителям и болезням с последующей передачей селекционным учреждениям страны (рис. 1).

Достаточно значимой проблемой на сегодняшний день остается нехватка молодых кадров в научно-исследовательских учреждениях. Улучшить качество образования и повысить интерес молодежи к науке способны совместные научно-просветительские проекты, своеобразные кластеры - объединения науки и образования.

Эффективно готовить будущих ученых к исследованиям, необходимым реальной экономике, позволяет практика наставничества. В 2016 г. Федеральное

агентство научных организаций в сотрудничестве с Департаментом образования города Москвы открыло в 10 столичных школах академические классы. Наставниками старшеклассников стали молодые ученые и известные академики Российской академии наук. Погружение в науку в рамках «Кружка от академика», подготовка работ к конференции «Наука для жизни» позволяет старшеклассникам изучать космические технологии и нанотехнологии, проводить исследования на стыке физики, химии и биологии. Один из успешных проектов связан с селекцией и семеноводством, который и стал стартом для проекта «Академический класс». В рамках работ по направлению «Селекция и семеноводство» школьники выращивают посадочный материал картофеля сортов Вымпел, Удача, Фиолетовый и других, созданных российскими селекционерами, а также принимают участие в конференциях и мероприятиях научно-технической направленности.

Цель и задачи этого проекта заключаются в том, чтобы научить школьников различать сельскохозяйственные растения и их сорта, постигать основы селекционного

Рис. 2. Результаты наблюдений.

- 93

процесса путем проведения скрещиваний и отборов, популяризовать агрономическую науку для привлечения молодежи в аграрные вузы. В ходе практических занятий школьники знакомятся с различными науками, занимающимися изучением растений (агрономия, фитопатология и др.), особенностями различных видов растений.

Для выращивания сортового картофеля школьники используют современные биотехнологические методы оригинального семеноводства. Им были предоставлены пробирки с исходным материалом (микрорастения), из которых выращивали миниклубни и высаживали их на садовых участках. В итоге был произведен безвирусный посадочный материал сортового картофеля. Одновременно школьники проводили сравнительный анализ, результаты которого представляли в виде табличного и графического материала (рис. 2, 3).

В итоге этих исследований были сделаны выводы о сортовых особенностях картофеля при ведении первого этапа семеноводства. Таким образом, школьники получили знания о задачах, методике научно-исследовательской работы, научились планировать ее основные этапы, вести наблюдения, делать обобщения и выводы.

Разработка подобных научно-просветительских проектов, их тиражирование в регионах способствуют повышению интереса к науке уже со школьной скамьи. Восстановление кадровой структуры науки, привлечение талантливой молодежи входит сегодня в число приоритетных государственных задач.

Отечественным ученым необходимо, используя современные молекулярно-генетические методы, создавать сорта картофеля, характеризующиеся высокой адаптивностью, урожайностью и наличием комплекса хозяйственно-ценных признаков и свойств, востребованных у производителей, а также внедрять научные основы семеноводства картофеля в производство.

Работа по созданию сортов с использованием МОС-технологий, дальнейшее семеноводство и распространение новых сортов в производстве можно разбить на несколько последовательных этапов:

формирование генетической коллекции как источника биологического материала для селекции и семеноводства и ее генетическая паспортизация с использованием ДНК-маркеров;

отбор наиболее перспективных для селекции исходных образцов; получение гибридных растений - доноров хозяйственно-ценных признаков для создания

Рис. 3. Характеристика полученных микроклубней. новых сортов картофеля, включая показатели продуктивности, устойчивости к патогенам, способности к хранению и пригодность к переработке;

эколого-географическое испытание сортов и образцов картофеля (фенотипирование и генотипирование), а также изучение (фенотипирование) базовой коллекции (около 100 образцов) с целью идентификации новых селекционно-значимых вариантов генов и ассоциированных с ними диагностических ДНК-маркеров на основе экзомного генотипирования отечественного генофонда картофеля и сравнительного транскриптом-ного анализа контрастных образцов и гибридов;

создание новых сортов на основе комплексных подходов, использующих методы классической, маркер-ассоциированной, геномной селекции и геномного редактирования;

разработка схем оригинального семеноводства картофеля на основе научно обоснованных подходов и моделей;

проведение полевых испытаний новых сортов картофеля совместно с центрами селекции и оригинального семеноводства, а также подготовка агро-технологических паспортов созданных сортов, что позволит получать готовый для использования в производстве семенного картофеля продукт, состоящий из двух составляющих (сорт и технология) и станет еще одним шагом к обеспечению продовольственной безопасности страны.

Литература.

1. СайтФГБУ«Госсорткомиссия» [Электронныйресурс]. URL: http://reestr.gossort.com/reestr/culture/159(дата обращения: 20.03.2018).

2. Проект Постановления Правительства Российской Федерации «Об утверждении подпрограммы «Развитие селекции и семеноводства картофеля в Российской Федерации» Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017-2025 годы» (подготовлен Минсельхозом России 05.09.2017) [Электронный ресурс]// СПС «Гарант». URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/56626194 (дата обращения: 22.03.2018).

3. Дзюбенко Н.И. Генетические ресурсы культурных растений - основа продовольственной и экологической безопасности России // Вестник Российской академии наук. 2015. Т. 85. № 1. С. 3-8.

DEVELOPMENT OF NEW DOMESTIC POTATO VARIETIES ON THE BASIS OF MODERN GENETIC TECHNOLOGIES AND BREEDING METHODS

E. V. Zhuravleva, N. M. Bukaeva, A. A. Filipchuk

Federal Agency for Scientific Organization, Leninskii prosp., 32a, Moskva, 119334, Russian Federation School № 1282 «Sokol'niki», ul. Barbolina, 1, Moskva, 107114, Russian Federation

Abstract. The authors analyze the possibility of breeding work on the development of new domestic potato varieties. On the example of the project "Academic class" on the direction of "Breeding and seed production" the possibility of involving high-school children in scientific research by studying modern technologies of seed production in the cultivation of domestic varieties of potato is shown. Keywords: breeding; seed production; potato; mini tubers; young scientists; technology.

Author Details: E. V. Zhuravleva, D. Sc. (Agr.), assistant manager (e-mail: zhuravla@yandex.ru); N. M. Bukaeva, senior supervisor; A. A. Filipchuk, student.

For citation: Zhuravleva E. V., Bukaeva N. M., Filipchuk A. A. Development of New Domestic Potato Varieties on the Basis of Modern Genetic Technologies and Breeding Methods. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2018. Vol. 32. No. 3. Pp. 92-94 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10319.