Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Можно без хлеба

Журнал Science в начале августа опубликовал манифест двух биотехнологов о том, что миру не хватает генетически модифицированной пшеницы — с ее помощью, по их мнению, можно было бы бороться с опасными заболеваниями, которые ставят под угрозу сельскохозяйственные отрасли экономики развивающихся стран.

Можно без хлеба

Прочитав манифест, мы решили разобраться, почему на рынке до сих пор нет ни одного сорта ГМ-пшеницы и так ли она нам нужна.



Авторы манифеста, Бранде Вулф (Brande Wulff) и Канварпал Дугга (Kanwarpal Dhugga), работают в биотехнологическом центре Джона Иннеса в Великобритании и в Международном центре улучшения кукурузы и пшеницы в Мексике. В статье для Science они не сообщают о какой-либо поддержке со стороны производителей ГМ-сортов, однако некоммерческие организации, которые финансируют оба центра, занимаются продвижением биотехнологий в сельском хозяйстве.

По мнению ученых, отсутствие интереса к ГМ-пшенице у разработчиков объясняется в первую очередь давлением общественных активистов, борющихся против ГМО. Вместе с тем, пишут они, генетическая модификация могла бы, к примеру, защитить пшеницу от пирикуляриоза — опасного грибкового заболевания, впервые обнаруженного в Бразилии и оттуда распространившегося по Южной Америке и другим континентам. В 2016 году пирикуляриоз, который переносится с зараженным зерном, нашли в Бангладеш, где до сих пор сохраняется карантин и откуда болезнь может распространиться по Юго-Восточной Азии и попасть в Индию. У пшеницы устойчивость к этому заболеванию очень низкая, но соответствующие гены уже обнаружили у ее дикого родственника, злака Aegilops tauschii.

Авторы считают, что Бангладеш была бы готова внедрить у себя генетически модифицированную пшеницу для защиты от пирикуляриоза, поскольку недавно там одобрили к выращиванию ГМ-баклажан и готовятся выращивать ГМ-картофель, устойчивый к фитофторозу. Но для этого нужно будет, чтобы ГМ-пшеницу кто-то создал, пишут ученые.

«Сложный генетический объект»


То, что мы в обиходе называем пшеницей, — несколько видов растений, прежде всего пшеница мягкая (Triticum aestivum) и пшеница твердая (Triticum durum). Из первой делают муку для хлеба и пшеничный солод, из второй — кускус, булгур, традиционные итальянские макароны и другие продукты. На твердую пшеницу приходится всего 5-8 процентов всей выращиваемой пшеницы; по официальной статистике Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), в 2016 году человечество вырастило не менее 823 миллионов тонн пшеницы на общей посевной площади в 221 миллион гектаров. Это делает пшеницу второй по общему объему производства сельхозкультурой после кукурузы.

Вся пшеница, которая выращивается и продается в мире, не относится к ГМО: сейчас ни в одной стране не одобрен к коммерческому выращиванию ни один сорт ГМ-пшеницы. В базе Конвенции ООН о биологическом разнообразии, где собираются данные о ГМ-разновидностях культурных растений, зарегистрировано всего девять сортов мягкой пшеницы с самыми разными свойствами, от устойчивости к гербицидам до повышенного содержания белка (база явно охватывает не все проекты и страны, так как не все государства — например, ни США, ни Россия — не ратифицировали Картахенский протокол о биобезопасности к этой конвенции). Но ни один из этих сортов не ушел дальше одобрения экспериментальных посевов в научных целях. Данных о ГМ-сортах твердой пшеницы в базе нет.

Ближе всего к одобрению подошел сорт MON71800, разработанный компанией Monsanto: как и многие другие известные ГМ-сорта компании, MON71800 устойчив к глифосату (это так называемая Roundup Ready пшеница). В 2004 году компания даже получила необходимое разрешение от американского Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, но не завершила процесс одобрения в другом ведомстве, Агентстве по защите окружающей среды. СМИ тогда писали, что проект, на который ушло не менее 5 миллионов долларов и семь лет, свернули из-за противодействия фермеров, которые боялись, что распространение ГМ-пшеницы в США лишит их доступа на скептически настроенный европейский рынок. В Monsanto не ответили на конкретный вопрос о том, разрабатывает ли сейчас компания ГМ-сорта пшеницы, но заверили, что остаются «приверженными постоянным инновациям в области пшеницы через биотехнологии и генетическое редактирование».

Время от времени новости о разработке ГМ-сортов появлялись и после 2004 года: так, один из партнеров Monsanto, индийская компания Mahyco, в 2013 году собиралась проводить полевые испытания пшеницы, устойчивой к гербицидам (на вопрос, компания ответила, что сейчас не занимается ГМ-пшеницей). Исследования ГМ-пшеницы, устойчивой к фузариозу колоса, также вела Syngenta, но этот проект был приостановлен, говорит директор по регулированию сортов и биотехнологических признаков растений в СНГ Syngenta в России Игорь Чумиков. Bayer CropScience в прошлом году заявляла, что видит своим глобальным приоритетом не ГМ-пшеницу, а создание гибридов.

По оценкам экспертов, на разных стадиях испытаний в мире находится не менее 500 сортов ГМ-пшеницы, причем в отсутствие интереса к ней на американском и европейском рынках в лидерах оказались, например, Австралия и Китай. В Австралии национальная исследовательская организация CSIRO весной этого года обратилась за разрешением на испытания твердой и мягкой пшеницы с устойчивостью к ржавчине пшеницы, грибковому заболеванию, поражающему злаки. Планировалось, что испытания займут пять лет; по-видимому, CSIRO получила на них разрешение (в самой организации не смогли ответить на эти вопросы). В 2017 году испытания ГМ-пшеницы с повышенной урожайностью начались в Великобритании, там они продлятся до конца 2019 года.

При этом отсутствие одобренных сортов не означает, что нигде в мире не растет ГМ-пшеница: истории о том, как где-нибудь в полях обнаруживают никем не санкционированную и неизвестно откуда взявшуюся генетически модифицированную пшеницу, случаются как минимум с 1999 года. Одна такая история произошла в Канаде прошлым летом: в июне нынешнего года канадские власти подтвердили, что пшеница у проселочной дороги в южной части провинции Альберта, которая пережила обработку гербицидом, оказалась генетически модифицированной (что это за сорт, не уточняется; в 2017 году в стране велось 54 ограниченных полевых испытания ГМ- и гибридной пшеницы, 39 из которых направлены именно на устойчивость к гербицидам — правда, ни одно из них не проходило в Альберте). Из-за этой неожиданной пшеницы Япония и Южная Корея приостанавливали импорт пшеницы из Канады, а канадскому министру пришлось звонить своей коллеге из ЕС и объяснять, что нигде, кроме одного поля в Альберте, эта пшеница не найдена.

«Среди всех сельхозкультур, которые сейчас возделываются, пшеница — пожалуй, один из самых сложных объектов для селекции. Мягкая пшеница — это полиплоид, у нее гексаплоидный геном (ядро клетки содержит три элементарных генома A, B и D, то есть шесть наборов хромосом, всего их 42). 99 процентов всех сортов, которые сейчас выращиваются, — это именно сорта мягкой пшеницы, очень сложный генетически объект. Кроме того, пшеница относится к растениям класса однодольных, поэтому все работы по ее генетической модификации были менее успешны в сравнении с другими культурами и начаты были позже», — говорит Дмитрий Мирошниченко, старший научный сотрудник лаборатории экспрессионных систем и модификации генома растений «БИОТРОН» в Институте биоорганической химии РАН.

Символический барьер


Сложности работы с пшеницей не ограничиваются самой культурой: Мирошниченко говорит, что технологическое отставание связано и с методологическими проблемами. Для генетической модификации всех культур используются два стандартных метода: агробактериальная трансформация, когда гены переносятся с помощью бактерий рода Agrobacterium и их плазмид, и метод биобаллистики, перенос генетических последовательностей с помощью так называемой генной пушки — устройства, «стреляющего» частицами тяжелых металлов с ДНК в виде тех же плазмид. По словам ученого, сейчас в Европе, США, Азии и других странах разрешены только ГМ-растения, которые были получены с помощью агробактериального способа, при котором можно подтвердить, что в геноме модифицированного растения присутствует только одна чужеродная вставка, а не несколько, как обычно дает биобаллистика. Для трансгенной пшеницы агробактериальный способ разработали только в последние десять лет, говорит Мирошниченко.

«Двадцать лет назад все ожидали, что коммерческое выращивание ГМ-пшеницы — дело завтрашнего дня. Я подозреваю, что этого не случилось по нескольким причинам, и многие из этих причин у пшеницы общие с рисом. Дело, конечно, не в том, что для создания этих сортов есть какие-то существенные биотехнологические барьеры», — отмечает специалист по геномике растений Хью Джонс из университета Аберистуита в Уэльсе. Джонс считает, что отношение к пшенице в обществе иное, чем, скажем, к кукурузе или сое: для многих народов «пшеница обладает большим культурным символизмом». Поэтому, подозревает он, отрицательное отношение к ГМ-пшенице глубже, чем к другим продуктам. Мирошниченко согласен: «С социальной точки зрения пшеница — главная зерновая культура, это хлеб и так далее. Ее генетическую модификацию общественность воспринимает негативно».

Есть и более прагматические трудности, говорит Джонс: пшеница — самая торгуемая сельскохозяйственная культура и биржевой товар, и отделить ГМ-пшеницу от обычной достаточно сложно. Даже если какая-то одна страна разрешит выращивать у себя генетически модифицированную пшеницу, она тут же столкнется с запретами на экспорт в другие страны, которые из-за угрозы биобезопасности будут очень строгими. Если разрешать ГМ-пшеницу, то разрешать ее придется везде, считает ученый.

Канварпал Дугга, один из авторов манифеста в Science, отмечает, что почти все доступные на рынке ГМ-сорта растений разрабатывались, испытывались и выращивались в США, а оттуда попадали на другие рынки (исключение — Bt-баклажан с устойчивостью к насекомым-вредителям, созданный в Индии). «Несмотря на все данные о безопасности ГМ-кукурузы и ГМ-сои, собранные за двадцать лет, они все еще не выращиваются за пределами Северной и Южной Америки», — говорит Дугга, добавляя, что американские фермеры экспортируют половину всей выращиваемой пшеницы и в своих решениях — принимать или не принимать ГМ-пшеницу — будут неизбежно ориентироваться на страны-импортеры.

Вместе с тем Дугга не считает, что пшеница чем-то принципиально отличается от других ГМ-культур с точки зрения неприятия ее потребителем, ведь во всех странах, где есть анти-ГМО-настроения, они касаются в первую очередь еды, которой питаются сами люди, а не, к примеру, животные. «Даже самые активные противники ГМО в Европе — Австрия, Франция, Германия — ввозят ГМ-кукурузу и ГМ-сою как корм для животных», — обращает внимание ученый.

Потребитель пользы не видит


«Для пшеницы нет ни одного конкретного свойства, которое имело бы очень большое значение. Кроме того, в отрасли нет единого мнения о том, какая характеристика была бы наиболее ценной», — отмечает Уильям Уилсон, эксперт по ГМ-пшенице и профессор университета штата Северная Дакота. Дмитрий Мирошниченко говорит, что признаки, полученные для большинства других коммерческих ГМ-культур — устойчивость к гербициду и устойчивость к насекомым — для пшеницы не актуальны: «Эти два признака — не те, которыми следовало бы заниматься в первую очередь, потому что они имеют ограниченное коммерческое значение при культивировании пшеницы. Когда Monsanto пыталась в 2004 году получить в США разрешение на выращивание ГМ-пшеницы, устойчивой к гербицидам, они отозвали заявку как раз потому что такой ГМ-признак не имел большого коммерческого значения. Негативное отношение к возделыванию ГМ-пшеницы в тот момент «пересилило» возможный коммерческий успех», — говорит ученый.

Признаки, которые действительно хотелось бы получить у ГМ-пшеницы — это те же самые признаки, с которыми бьются селекционеры, отмечает Мирошниченко. «Во-первых, это устойчивость к неблагоприятным факторам — в зависимости от того, где выращивается пшеница, это либо засуха и высокие температуры, либо, наоборот, низкие температуры и заморозки, а также устойчивость к повышенному содержанию соли в почве и так далее. Вторая группа признаков, которая очень востребована — это устойчивость к фитопатогенам, в частности, к ряду грибковых заболеваний, это фузариоз, ржавчина, мучнистая роса и так далее», — говорит он. В этих направлениях ведется много исследований по ГМ-пшенице, хотя встречаются и более экзотические идеи: так, в той же Австралии CSIRO разрабатывает пшеницу, понижающую уровень холестерина в крови благодаря повышенному содержанию бета-глюканов.

Однозначных успехов в этих областях пока нет: американцы, европейцы и китайцы «сосредоточились на более простых культурах, которые дали бы эффект быстрее», добавляет Мирошниченко. «Для пшеницы уже долгое время стоит вопрос о том, какой признак можно изменить генно-инженерными способами так, чтобы это дало коммерчески ощутимый эффект в прибавлении урожайности в неблагоприятных условиях, при этом чтобы в благоприятные годы урожайность не снижалась. Если сравнивать с другими культурами, особенно двудольными, модификация вроде бы тех же самых генов порой не приводит к ожидаемым эффектам у пшеницы», — говорит исследователь.

Уилсон отмечает, что на практике любой признак, улучшающий качество культуры и снижающий затраты фермеров, был бы очень полезен. «Фермеры хотели бы получить [ГМ-пшеницу]… Это могло бы повысить урожайность, снизить затраты и риски, улучшить качество. Но потребители в данном случае — очень громкое меньшинство», — говорит ученый.

Дугга при этом смотрит на проблему шире: у большинства ГМ-культур сегодня их новые полезные свойства полезны для производителей, а не для потребителей. «Возможно, если бы у нас появились ГМ-сорта пшеницы с пользой для потребителей, например, в виде какой-то очевидной пользы для здоровья, ситуация с противостоянием ГМ-пшенице могла бы измениться», — предполагает ученый.

Будущее «CRISPR–пшеницы»


В ноябре 2009 года в журнале Nature Biotechnology вышла статья о том, что разработчики ГМ-растений вновь «повернулись лицом» к пшенице: первые ГМ-сорта уже в том десятилетии обещала Monsanto, а Bayer CropScience — та самая, которая сегодня предпочитает генетической модификации гибриды — совместно с австралийской CSIRO планировала вывести свой продукт на рынок к 2015 году. Десять лет спустя ученые все еще настроены оптимистично, но уже по другим причинам.

«Я думаю, что биотех-пшеница появится в любом случае, потому что исследования по геномному редактированию с помощью систем CRISPR/Cas в последние пять лет стимулировали развитие этого направления. Я думаю, что в ближайшее время обязательно появятся перспективные сорта биотех-пшеницы, поскольку уже есть неплохие наработки в Китае и США, по аналогии с рисом или кукурузой», — говорит Мирошниченко.

Свои надежды на CRISPR/Cas и другие технологии точечного редактирования генома возлагает и Уильям Уилсон: по его мнению, с «CRISPR–пшеницей» дела будут обстоять лучше. С ним согласен Дугга, который приводит в пример созданную по этой технологии восковую кукурузу компании Corteva AgriScience (ранее известной как DuPont Pioneer), которая готовится к выходу на рынок. Мирошниченко рассказывает, что китайские ученые уже сообщили о возможности геномного редактирования одного из локусов генов пшеницы Mlo, который опосредованно отвечает за устойчивость к фитопатогенам. «Но ничего пока не известно о том, насколько изменение этого гена влияет на урожайность растения и проявление других признаков, это пока на стадии изучения», — отмечает ученый. Аналогичные исследования появляются и в США. Еще одна группа китайских ученых показала, как CRISPR/Cas может помочь преодолеть сложности с гексаплоидностью пшеницей, у которой для получения устойчивого нового признака одинаковые изменения надо вносить во все копии гена.

Наконец, ученые надеются, что CRISPR/Cas поможет разрабатывать гибридную пшеницу, которой сейчас на рынке нет — массово получать гибриды самоопыляемой пшеницы технически сложно. «Я думаю, что это направление имеет большой потенциал. Многие современные сельхозкультуры, — соя, кукуруза, томаты, перцы и так далее — это все гибриды, которые позволяют увеличить урожайность и устойчивость. Агротехническими методами мы, уже можно сказать, достигли порога повышения урожайности у пшеницы. Появлении гибридов поможет ощутимо увеличить урожайность в будущем», — говорит Мирошниченко. На гибридную пшеницу, получаемую методами традиционной селекции, обращает внимание Игорь Чумиков из Syngenta: по его словам, гибридная пшеница позволяет «обеспечить качество, которое гораздо выше качества сортовой пшеницы». Syngenta последние несколько лет разрабатывает для ЕС озимую гибридную пшеницу и рассчитывает вывести ее на рынок «в течение ближайших трех-пяти лет», говорит Чумиков.

Правда, Европейский суд в июле этого года несколько расстроил энтузиастов CRISPR-организмов, фактически приравняв такие разработки к ГМО: это, по-видимому, означает, что по крайней мере на одном крупном и важном рынке пшеницы проблемы с восприятием таких продуктов никуда не исчезнут. Пока мир разбирается, что считать генетической модификацией, а что нет, «усовершенствованная» пшеница может так и не выйти из порочного круга, в котором ее должно одобрить все человечество разом, и призывы ученых «не оставлять пшеницу сиротой среди ГМ-культур» останутся не услышанными.

Автор: Ольга Добровидова





Ссылка на источник

Tags: биология, биотехнология, генетика, генная инженерия, питание
Subscribe

Posts from This Journal “биотехнология” Tag

Buy for 30 tokens
Вы помните сколько стоил бензин 10 лет тому назад? Вспоминайте. Нам так часто по телевизору рассказывают, что бензин дорожает, что мы уже сами в это поверили. Так вот, можете не гуглить – Я всё уже всё уже нашел для вас: за десять лет цена на бензин поднялась в два с лишним раза.…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 3 comments