Научно-методические подходы к применению генно-инженерных биотехнологий в отраслях сельскохозяйственного производства России

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ПРИМЕНЕНИЮ ГЕННО-ИНЖЕНЕРНЫХ БИОТЕХНОЛОГИЙ В ОТРАСЛЯХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА РОССИИ

Е. А. ФИЛИМОНОВ, аспирант, Уральская ГСХА

620075, г. Екатеринбург, ул. К. Либкнехта, д. 42, корп. 4;

тел.8-905-805-88-93

Ключевые слова: методические подходы, генно-инженерные биотехнологии, сельское хозяйство, трансгенные животные, растения.

Keywords: methodological approaches, genetic engineering biotechnology, agriculture, transgenic animals, plants.

В современных условиях хозяйствования трансгенные биотехнологии становятся составной частью мирового сельскохозяйственного производства. Динамика наращивания коммерческого внедрения генетически модифицированных культур является беспрецедентным случаем такого активного распространения новой технологии в истории сельского хозяйства. Аграрная биотехнология сегодня постепенно становится основной составляющей мирового агропромышленного комплекса.

В рамках хозяйственной (предпринимательской) деятельности в сельском хозяйстве огромное экономическое значение приобретает появление таких возможностей, как изменение сроков созревания и годности сельскохозяйственных культур, улучшение таких качеств растений, как устойчивость к экстремальным проявлениям окружающей среды (засуха или засоление и кислотность почв) и т. п.

Проведенный анализ экономической эффективности использования биотехнологических культур в зарубежных странах по отраслям за период с 1996 по 2010 гг. показал рост прибыли в размере 51,9 миллиардов долларов по двум показателям:

— сокращение производственных ресурсов (50 %);

— значительная прибавка урожая (50 %) в размере 167 миллионов тонн [3].

В подавляющем большинстве случаев в странах, где применяются генно-инженерные биотехнологии, наблюдается позитивная динамика годовой прибыли фермерских хозяйств (табл. 1). Это обусловлено более высокой

продуктивностью таких культур и увеличением производительности труда. Так, например:

— в 2009 г. прямой доход фермерских хозяйств составил приблизительно 10,8 миллиардов долларов. Это соответствует прибавке 5,8 % к стоимости мировой продукции четырех основных культур сои, кукурузы, рапса и хлопчатника;

— с 1996 г. годовой доход фермерских хозяйств вырос на 64,7 миллиарда долларов;

— самый большой прирост прибыли фермерских хозяйств был отмечен в соевом секторе, в значительной степени от снижения издержек. Дополнительный доход в размере 2,1 миллиардов долларов от выращивания ГМ сои в 2009 г. эквивалентен прибавке 2,7 % к стоимости урожая в странах, где выращивают ГМ культуры или прибавке 2,3 % к стоимости мирового урожая сои в размере 87 миллиардов долларов;

— существенный прирост также отмечен при производстве хлопчатника (по сочетанию более высокого урожая и более низкой стоимости). В 2009 г. уровень дохода фермерских хозяйств от выращивания хлопчатника в странах, где используют технологию ГМО, был выше на 3,95 миллиарда долларов, а с 1996 г. прибыль в этом секторе выросла на 20,5 миллиардов долларов. Прирост доходов за 2009 г. эквивалентен прибавке 13,3 % к стоимости урожая хлопчатника в этих странах или 12,5 % к стоимости всей хлопковой продукции в мире в размере 31,6 миллиарда долларов;

— значительный прирост прибыли фермерских хозяйств также отмечен в секторе кукурузы и рапса.

Таблица № 1

Прибыль от выращивания ГМ культур в мире в 1996-2009 гг., млн $

Признак Увеличение дохода фермерских хозяйств за 2009 г. Увеличение дохода фермерских хозяйств за 1996-2009 гг. Увеличение дохода фермерских хозяйств за 2009 г. как % от общей стоимости этих культур в странах, где принята технология ГМО Увеличение дохода фермерских хозяйств за 2009 г. как % от общей стоимости этих культур

Устойчивая к гербицидам соя 2068,1 25076,5 2,7 2,34

Устойчивая к гербицидам кукуруза 392,1 2234,9 0,6 0,3

Устойчивый к гербицидам хлопчатник 38,1 907,8 0,13 0,12

Устойчивый к гербицидам рапс 362,6 2181,0 7,1 1,59

Устойчивая к насекомым кукуруза 3911,5 14530,6 5,7 3,5

ГМ устойчивый к насекомым хлопчатник 3912,4 19578,1 13,3 12,5

Другие 84,7 230,4 Данные отсутствуют Данные отсутствуют

Всего 10769,5 64739,3 5,84 4,1

Примечание:

«Другие» — это устойчивые к вирусу папайя и кабачки, устойчивая к диабротике кукуруза. «Всего» — за исключением доли стоимости «других культур» (т. е. относится к 4 основным культурам — сое, кукурузе, рапсу и хлопчатнику).

www.m-avu. narod. ru

91

Таблица № 2

Прибыль от выращивания ГМ культур в 1996-2009 годах в некоторых странах, млн $

Страна ГУ соя ГУ кукуруза ГУ хлопчатник ГУ рапс УН кукуруза УН хлопчатник Всего

США 11170,3 1954,9 828,7 194,4 12657,2 2795,5 29601,0

Аргентина 9749,0 190,6 42,3 Н/п 250,8 130,3 10363,0

Бразилия 3194,8 Н/п Н/п Н/п 314,7 -0,1 3509,4

Парагвай 572,1 Н/п Н/п Н/п Н/п Н/п 572,1

Канада 130,7 54,0 Н/п 1981,5 477,8 Н/п 2644,0

ЮАР 4,5 2,5 2,2 Н/п 643,4 23,1 675,64

Китай Н/п Н/п Н/п Н/п Н/п 9266,2 9266,2

Индия Н/п Н/п Н/п Н/п Н/п 7005 7005

Австралия Н/п Н/п 13 5 Н/п 248,6 266,6

Мексика 38 Н/п 138 Н/п Н/п 842 101,8

Филиппины Н/п 328 Н/п Н/п 75 Н/п 107,8

Румыния 44,6 Н/п Н/п Н/п Н/п Н/п 44,6

Уругвай 64 Н/п Н/п Н/п 3,5 Н/п 67,5

Испания Н/п Н/п Н/п Н/п 93,5 Н/п 93,5

Другие страны Н/п Н/п Н/п Н/п 11,8 Н/п 11,8

Колумбия Н/п Н/п 79 Н/п Н/п 97 176

Боливия 143 Н/п Н/п Н/п Н/п Н/п 143

Примечания: в Аргентине I М соя включает прибыль от второго урожая. Н/п — не применимо.

Использование генетически модифицированной кукурузы, устойчивой к насекомым-вредителям и гербицидам (ГУ), способствовало приросту дохода фермерских хозяйств более чем на 16,76 миллиардов долларов с 1996 г. В северо-американском секторе рапса дополнительно было получено 2,18 млрд долларов [1].

В таблице 2 суммирована приведенная выше информация по некоторым основным странам, где используют генно-инженерные биотехнологии. Таким образом, отмечается значительный прирост прибыли от выращивания генномодифицированной сои в Южной Америке (Аргентина, Бразилия, Парагвай и Уругвай), устойчивого к насекомым хлопчатника в Китае и ряда ГМ сортов в США. Табл. 2 также дает представление о росте прибыли фермерских хозяйств, который был достигнут в таких развивающихся странах, как Южная Африка, Филиппины и Мексика.

На сегодняшний день генно-инженерные биотехнологии приобретают все более важную роль в повышении доходности животноводства. Внедрение результатов биотехнологических исследований в животноводство происходит в первую очередь в следующих областях деятельности:

— улучшение здоровья животных с помощью биотехнологии;

— новые достижения в лечении людей с помощью биотехнологических исследований на животных;

— улучшение качества продуктов животноводства с помощью биотехнологии;

— достижения биотехнологии в охране окружающей среды и сохранении биологического разнообразия.

Цели генетической технологии, применяемой к животным, — это обычно ускорение и увеличение их роста. Примером могут служить коровы с увеличенным содержанием жира в молоке, а также лососевые рыбы с высокой скоростью роста, которым не надо мигрировать из морской воды в пресную.

Кроме того, современные биотехнологии обеспечивают принципиально новые подходы к улучшению здоровья животных и продуктивности скота и домашней птицы. Это улучшение достигается за счет усовершенствования диагностики, лечения и профилактики заболеваний; использования высококачественных кормов, производимых из трансгенных сортов кормовых растений; а также за счет повышения эффективности выведения новых пород.

В целом, широкие возможности генной инженерии на современном этапе позволяют сокращать применение пестицидов и гербицидов при обработке площадей сельскохозяйственных культур, расширять виды

92

культивируемых растений, имеющийся генофонд которых беден или не имеет необходимых генов, внедрять технологии управления процессами живых организмов, делая их практически неограниченными.

Однако интенсивность развития этих направлений научно-технологического прогресса требует фундаментального теоретического осмысления, научно обоснованных критериев и методов оценки рисков, разработки законодательной базы, регулирующей распространение конечного продукта.

По результатам исследования нами предлагается комплекс мероприятий и рекомендаций, касающихся использования достижений научно-технологического прогресса в сфере генной инженерии применительно к отрасли сельского хозяйства России:

1. Принять государственное управленческое решение по стратегическим направлениям развития агробиотехнологий и создания новых видов биотехнологических культур. Предварительные прогнозы дают основания считать, что это может повлиять на увеличение урожайности сельскохозяйственных культур до 40 % и получение гарантированно более 100 млн тонн зерновых.

2. Применить избирательный подход к внедрению биотехнологических разработок в отечественную отрасль сельского хозяйства и усилить внимание к повышению эффективности работы с уже существующими продуктами.

3. Расширить отечественные исследования по применению микробиологических средств защиты растений, позволяющие от 3 до 15 % сокращать использование пестицидов и инсектицидов (зарубежный опыт показывает, что за 10 лет наблюдений с 1996 по 2007 гг. только в США сокращено более 350 тыс. тонн активных ингредиентов пестицидов).

При определении критериев и показателей эффективности использования генно-инженерных биотехнологий в отрасли отечественного сельского хозяйства предлагаем ввести следующие значения:

— увеличение производительности в отрасли (увеличение урожайности, в том числе путем проявления устойчивости растений к вредителям);

— устойчивость к вирусным, грибковым и бактериальным болезням, улучшение качественных характеристик;

— уменьшение использования пестицидов и гербицидов (экологические и экономические выгоды);

— сокращение выбросов углекислого газа;

— сохранение и увеличение биоразнообразия, в том числе путем использования меньшей площади сельскохозяйственных земель;

'М'М'М. т-эуи. пэгоб. ги

— предотвращение эрозии почв, в том числе за счет перехода на метод обработки почвы, не требующий вспахивания.

Определение социально-экономического эффекта от реализации мероприятий по развитию агробиотехнологий предлагается осуществлять по следующим критериям:

— уровень снижения загрязненности воздуха, воды и почвы за счет сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу и обеспечения утилизации отходов сельского хозяйства с получением из них высокотехнологичных продуктов;

— уровень благосостояния работников сельскохозяйственного направления и сопутствующих сельскому хозяйству отраслей;

— состояние здоровья потребителей за счет снижения содержания в потребляемых продуктах пестицидов, инсектицидов и прочих вредных химикатов.

Отразить в федеральной целевой программе «Развитие биотехнологии в России» в разделе «Растениеводство» следующие направления:

— увеличение сельскохозяйственной производительности;

— уменьшение выбросов углекислого газа в атмосферу за счет сокращения эксплуатации сельскохозяйственной техники, используемой для вспашки и обработки полей пестицидами;

— снижение химической загрязненности воды и почвы вследствие использования менее вредных для окружающей среды гербицидов;

— предотвращение эрозии почвы с переходом на щадящий (беспахотный) метод обработки почвы;

— сохранение и увеличение биоразнообразия за счет использования сортов с избирательной устойчивостью к насекомым вредителям.

В разделе «Животноводство»:

— создание трансгенных животных — продуцентов биологически активных препаратов для ветеринарии и медицины, а также животных, генетически устойчивых к инфекционным заболеваниям;

— разработка новых тест-систем для анализа и определения генетической ценности модифицированных животных и диагностики генетических дефектов в геноме;

— улучшение здоровья животных, достигнутого через применение биотехнологии;

— новые достижения в лечении людей с помощью биотехнологических исследований на животных;

— улучшение качества продуктов животноводства с использованием биотехнологий;

— достигнутые результаты с применением биотехнологий в охране окружающей среды и сохранении биологического разнообразия;

— усовершенствование диагностики, лечения и профилактики заболеваний животных;

— использование высококачественных кормов, производимых из трансгенных сортов кормовых растений, а также за счет повышения эффективности выведения новых пород.

Таким образом, развитие биотехнологии в области животноводства позволит создать перспективную базу для последующего развития животноводства и бесперебойного снабжения население мясом, молоком и другой ценной продукцией.

Проблема безопасности продуктов питания напрямую связана с производством и использованием генетически модифицированных продуктов и генетически модифицированных конструкций, включая биологически

шшш.т-ауи. пагоб. ги

активные добавки, лекарства и вакцины. В условиях зависимости страны от импорта пищевых продуктов в диссертации предлагается сформировать систему контроля за применением генетически модифицированных организмов на различных стадиях производства пищевых продуктов, лекарственных препаратов, биологически активных добавок и т. п. По экспертной оценке специалистов Министерства сельского хозяйства Российской Федерации, в настоящее время доля генетически модифицированных овощей и фруктов, поставляемых из Северной Америки и стран Европейского союза, составляет порядка 30-40 % в общем объеме плодоовощного импорта страны.

Одним из определяющих показателей при выходе новых генетически модифицированных продуктов и кормов на рынок является их безопасность для здоровья человека и животных. ГМ пища и корма относятся к категории продуктов, получаемых по новым, нетрадиционным технологиям, и подлежат обязательной оценке безопасности и последующему пострегистрационному мониторингу. В качестве основополагающего подхода к оценке безопасности такой пищи и кормов принята концепция композиционной эквивалентности, которая была разработана ОЭСР в начале 90-х гг. прошлого века, и разделяется большинством специалистов в странах мирового сообщества. Эта концепция основана на сравнении ГМП с его традиционным исходным аналогом по внешним признакам, содержанию ключевых веществ, токсинов, которые нормируются в пищевой продукции и кормах, аллергенов и биологически активных веществ, характерных для данного вида продукции.

При разработке мероприятий по определению степени безопасности новых генетически модифицированных продуктов и кормов, поступающих на отечественный рынок, необходимо руководствоваться вышеназванной концепцией композиционной эквивалентности. В этих мероприятиях предлагается устанавливать многостадийный контроль, правила маркировки и перечень профильных организаций, имеющих право это осуществлять в соответствии с действующим законодательством.

К сказанному следует добавить положение о том, что чем более законодательно будет упорядочена практика применения ГМО в отечественном сельском хозяйстве и при производстве других видов продукции (продукты питания, лекарственные препараты, биологически активные добавки, парфюмерные изделия и т. д.), тем выше будет результат действия предполагаемой системы мониторинга по распространению и применению ГМО, поскольку регулируются практически все сферы научных исследований и предпринимательства.

В абсолютном выражении результат системы такого мониторинга представляет собой размер снижения рисков и потерь (убытков), устраненных благодаря функционированию этой системы.

Rм = L0 - L1,

где Rм (result) — результат функционирования системы мониторинга; L0 и L1 (losses) — соответственно потери (убытки) в условиях отсутствия системы мониторинга или при ее наличии.

Развитие системы мониторинга по распространению и применению ГМО, применяющего современные информационные системы и технологии, должно быть связано с использованием следующих инструментов:

— бюджетирование системы мониторинга;

— формирование системы сбалансированных показателей;

93

— выявление дополнительных факторов общественной опасности от применения ГМО;

— прогнозирование динамики развития негативных и позитивных процессов;

— оценка эффективности мер по нейтрализации и предупреждению вредных последствий применения ГМО;

— ведение социального учета и формирование нефинансовой (социальной) отчетности.

Безусловно, что широкое внедрение в управленческую и производственную практику вышеуказанных инструментов потребует от государства, региональных властей и хозяйствующих субъектов определенных затрат.

Без учета инвестиций (в случае использования уже имеющейся государственной системы получения и обработки информации) экономия в масштабе региона от внедрения системы мониторинга по распространению и применению ГМО представляет собой разницу между результатом функционирования службы мониторинга и стоимостью ее текущего содержания.

Е^м = Rсм - Сем, где Е^м (efficiency) — экономия потерь (эффективность) от функционирования системы мониторинга; Сем (cost.) — издержки, связанные с функционированием системы мониторинга.

Можно полагать, что применение системы мониторинга по распространению и применению ГМО принесет выгоду только в случае, если результат ее функционирования будет превышать стоимость ее содержания: Е^м > 0 или Rсм > Сем, что во многом зависит от организационных решений и эффективного управления этой службой.

Одним из основных требований к пищевым продуктам, полученным с использованием генно-инженерно-модифицированных микроорганизмов, является наличие на этикетке соответствующей информации. Но в России отсутствует достаточное количество лабораторий, которые могут производить количественный и качественный анализ на наличие генетически модифицированных источников в продуктах. Исследования такого рода достаточно дорогостоящие. Но эту проблему возможно решить через приобретение мобильных лабораторных комплексов за рубежом.

С учетом необходимости широкого информирования населения все продукты питания в России предлагается разделить на три группы по содержанию генетически модифицированных организмов, а на упаковке продуктов следует указывать: «произведено без применения ГМО», «произведено с применением ГМО», «произведено из ГМО».

В нашей стране на сегодняшний день генноинженерные биотехнологии пока не получили повсеместного распространения, хотя следует предположить, что это — вопрос времени. По всей видимости,

очевидные преимущества ГМО «перевесят» их возможные недостатки, что создаст предпосылки для их окончательной законодательной легализации и широкого распространения.

Несмотря на огромный потенциал генной инженерии и ее реальные достижения, использование ГМ растений и трансгенных животных воспринимается в мире неоднозначно.

Однако следует признать, что в современных условиях традиционные агротехнические приемы не в состоянии обеспечить прироста продовольствия, т. к. ресурсы этих подходов в основном уже исчерпаны. Необходимо снизить зависимость производства продуктов питания от объемов применяемых удобрений и других химических веществ. И здесь на первый план выходят аграрные биотехнологии. Они позволяют ускорить процесс выведения новых сортов растений и пород сельскохозяйственных животных, смогут помочь организовать массовое производство зерновых культур с улучшенными генами. Кроме того, достижения генной инженерии позволяют осуществлять мероприятия по защите растений от различного рода вирусов. Россия в области селекции значительно отстает по созданию новых трансгенных животных и ГМ растений экономически важных для страны группы зерновых и технических культур, устойчивых к вредным организмам и к гербицидам различных классов химических соединений.

Относительно роли генно-инженерных биотехнологий в решении проблемы сокращения мирового дефицита продовольствия следует отметить, что уже сегодня из 4,4 млрд человек в развивающихся странах около 20 % страдают от калорийной и белковой недостаточности, т. е. голодают [5]. Поэтому особые надежды возлагаются на генную инженерию, продолжающую направление традиционной селекции по улучшению генотипов полезных растений, но с помощью которой можно достичь эту цель эффективнее и быстрее.

Сегодня мы с уверенностью можем говорить о том, что генно-инженерные биотехнологии способны произвести такие изменения в растениях, которые нельзя получить другими способами, например, вывести стойкий к насекомым горох, рис, богатый витамином А [6].

Представляется, что наряду с решением научнометодических вопросов необходимо решать и производственные задачи в отечественной отрасли сельского хозяйства, в частности уделить особое внимание вопросам совершенствования системы семеноводства трансгенных растений, селекции ценных пород сельскохозяйственных животных, в организации продуктовых потоков, принимая во внимание задачи раздельного хранения, транспортирования и использования гентически модифицированых продуктов, официально разрешенных для реализации в стране, но производимых в зарубежных странах и поставляемых в Россию.

Литература

1. Graham Brookes, Peter Barfoot GM crops: global socio-economic and environmental impacts 1996-2009. URL: http:// www.agbioforum.org/.

2. Тарасов М. Ю., Бондарев В. П., Максимов В. А., Поклонский Д. Л. Генетически модифицированные организмы: «за» и «против». Существует ли угроза безопасности России? // Химическая и биологическая безопасность. 2004. № 3-4 (15-16).

3. Клайв Джеймс. Ключевые моменты обзора № 39, 40, 41 «Статус коммерческих биотехнологических ГМ культур в мире: 2008, 2009, 2010 гг.». URL: http://www.isaaa.org/.

4. Перспективы трансгенного растениеводства // Экономика сельского хозяйства России. 2003. № 8.

5. Перспективы трансгенного растениеводства // Экономика сельского хозяйства России. 2003. № 8. С. 7.

6. Мир не сможет обойтись без генетически модифицированной пищи. URL: http://rccnews.ru/.

94 www.m-avu.narod.ru