Как учёные пытаются предотвратить продовольственный кризис (ИНФОГРАФИКА)
22 октября 2018
22.10.2018 - 3:00
Производители пшеницы с каждым годом будут терять все больше урожая из-за насекомых-вредителей. Избежать этого можно, выращивая генно-модифицированные сорта.
Экспериментальные образцы уже существуют, но на прилавок продукты из ГМ-пшеницы не попадают ни в одной стране. РИА Новости вместе с экспертами разбирается, какой хлеб лучше.
Прожорливые насекомые
Армия насекомых-вредителей растет благодаря глобальному потеплению. В будущем под истребление попадет на 46 процентов больше урожая пшеницы, чем сейчас. При нынешних объемах производства зерна в 730–740 миллионов тонн в год это примерно восемь процентов мирового урожая, посчитали ученые из Университета штата Вашингтон (США).
По мнению исследователей, традиционные системы обработки почвы, удобрения, севооборот уже вряд ли смогут значительно увеличить урожайность злаковых культур. Будущее в этом вопросе за генетическими подходами: современными методами селекции, генной инженерией и редактированием генома растений.
Похожие оценки дают и авторы манифеста, опубликованного в августе в журнале Science. По их мнению, генетически модифицированная пшеница — едва ли не единственное средство в борьбе с опасными заболеваниями, влияющими на качество и безопасность зерна и ставящими под угрозу сельскохозяйственные отрасли экономики развивающихся стран.
Однако модифицировать геном пшеницы в нужную сторону не так-то просто.
«В отличие от других культур, у пшеницы пока нет явного признака, легко поддающегося модифицированию, позволяющему, изменив один ген, получить коммерчески выгодный продукт. Повышение устойчивости к насекомым имеет значение только для локального производства. Но это качество для пшеницы не столь актуально, как для кукурузы или хлопка.
Скорее, стоит подумать об устойчивости к фитопатогенам, в частности к грибковым заболеваниям, и абиотическим стрессам, скажем, высокой концентрации солей в почве, засухе, заморозкам или перепадам температур. Другое возможное направление — изменение состава зерна, чтобы хлеб, например, могли есть страдающие аллергией на глютен», — объясняет РИА Новости Дмитрий Мирошниченко, старший научный сотрудник лаборатории экспрессионных систем и модификации генома растений «Биотрон» Института биоорганической химии РАН.
Уровни производства и потребления пшеницы в мире с 2014 по 2018 годы. Показатели на 2018–2019 годы даны на основании прогноза Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных наций от 4 октября 2018 года.
Предрассудки против качественного хлеба
Несмотря на изредка появляющиеся новости о полях, засеянных генно-модифицированной пшеницей, ни в одной стране она не разрешена к коммерческому использованию. В базе Конвенции ООН о биологическом разнообразии зарегистрировано девять сортов генетически модифицированной мягкой пшеницы и ни одного подобного сорта твердой.
Все они имеют статус экспериментальных, то есть используются только в научных целях.
Как отмечает Мирошниченко, такая ситуация, вероятно, сложилась по двум причинам. С одной стороны, в странах, где пшеница — одна из основных продовольственных культур, в обществе царит настороженное, а подчас и негативное отношение к генно-модифицированным организмам. С другой, этот злак — не самый легкий объект для селекции и генетических изменений.
Мягкая пшеница (Triticum aestivum), из которой выпекается хлеб, состоит из трех элементарных геномов (это шесть наборов хромосом от трех диких прародителей современной пшеницы). У этого растения — один из самых больших геномов среди сельскохозяйственных культур.
Поэтому изменение одного или двух генов не всегда приводит к желаемому эффекту, как это происходит с другими видами растений.
«Признаки, приоритетные при выведении новых сортов, достаточно сложны. Они, как правило, полигенные. Модификация одного или двух генов может не обеспечить коммерчески значимого эффекта. Есть несколько неплохих научных работ в этом направлении, но говорить о массовом культивировании таких ГМ-растений пшеницы преждевременно», — поясняет исследователь.
Российские наработки
Сегодня большинство работ, посвященных генно-модифицированной пшенице и растениям, чьи качества улучшены с помощью системы геномного редактирования CRISPR/Cas, выполнены китайскими и американскими учеными.
Так, исследователи из КНР с помощью точечной модификации сумели выключить ген MLO, благодаря чему экспериментальные растения пшеницы стали устойчивы к мучнистой росе — заболеванию, вызываемому грибами рода Blumeria graminis.
Их коллеги показали, что CRISPR/Cas способен решить проблему полиплоидности пшеницы и многокопийности генов, когда для получения нового признака приходится вносить одинаковые изменения сразу во все копии гена трех ее геномов.
Китай — лидер по производству пшеницы в мире и, очевидно, не собирается терять свои позиции. Россия входит в первую тройку производителей зерна. Работы по геномному редактированию этой культуры у нас только начинаются, отмечает Дмитрий Мирошниченко.
Крупнейшие производители пшеницы в мире. Данные на 2016 год.
За последние три года появилось несколько интересных проектов в этой области, в частности совместная работа ученых из «Дока-генных технологий», МГУ и ИБХ РАН по редактированию генома картофеля и исследования новосибирских ученых из Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, занимающихся повышением урожайности ячменя.
«Буквально на днях мы с коллегами из нашей лаборатории и еще нескольких российских институтов приступили к работе по геномному редактированию пшеницы.
Модификация генома будет направлена на изменение сроков колошения пшеницы. О подробностях пока говорить рано, но эти разработки не повторяют зарубежные исследования», — добавляет эксперт.
Внимание на прилавок
По словам Людмилы Минаевой, старшего научного сотрудника лаборатории биобезопасности и анализа нутримикробиома ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», в России сегодня нет зарегистрированной и разрешенной к выращиванию генно-модифицированной пшеницы, а мука, используемая для выпечки хлеба, проходит контроль качества.
Что касается готовых изделий, то производители обязаны соблюдать требования санитарной гигиены на всей технологической цепочке. Но, помимо муки, в состав теста входят различные компоненты, в том числе так называемые улучшители, а их проверкой сегодня никто не занимается.
«Раньше обязательной экспертизе и госрегистрации подлежали все пищевые добавки, используемые для производства хлеба, в том числе улучшители. Но в 2013 году эта группа продуктов была выведена из обязательной экспертизы. В настоящее время они подлежат только декларированию, и, к сожалению, мы не можем контролировать, что входит в состав этих улучшителей, и гарантировать их безопасность. Там, например, вполне могут оказаться запрещенные компоненты типа броматов (в 2017 году их находили в образцах хлеба), но проверить это невозможно. Все на совести изготовителя и органа, выдающего декларацию о соответствии», — объясняет Минаева.
Тем не менее большая часть хлеба на прилавках российских магазинов соответствует требованиям безопасности, подчеркнула эксперт. Претензии могут быть только к его качеству — например, пониженной доле жира в составе по сравнению с заявленной или нарушению условий хранения продукта.
«Покупая хлеб, обязательно надо смотреть на целостность упаковки, наличие правильной маркировки. Это первая наша защита. Кроме того, следует проверить, соответствуют ли реальные условия хранения тем, что заявлены на упаковке. Скажем, не стоит брать хлеб, лежащий на открытых лотках в целлофане под лучами солнца. Продукт нагревается, внутри упаковки создается повышенная влажность, что способствует развитию спор, провоцирующих картофельную болезнь хлеба. Также важно обратить внимание, чтобы не было плесени. Потому что это основной маркер гигиенической чистоты производства», — заключает эксперт.
Читайте также: Порошенко под огнём критики: про президентские выборы можно забыть?
Альфия Еникеева
Производители пшеницы с каждым годом будут терять все больше урожая из-за насекомых-вредителей. Избежать этого можно, выращивая генно-модифицированные сорта.
Экспериментальные образцы уже существуют, но на прилавок продукты из ГМ-пшеницы не попадают ни в одной стране. РИА Новости вместе с экспертами разбирается, какой хлеб лучше.
Прожорливые насекомые
Армия насекомых-вредителей растет благодаря глобальному потеплению. В будущем под истребление попадет на 46 процентов больше урожая пшеницы, чем сейчас. При нынешних объемах производства зерна в 730–740 миллионов тонн в год это примерно восемь процентов мирового урожая, посчитали ученые из Университета штата Вашингтон (США).
По мнению исследователей, традиционные системы обработки почвы, удобрения, севооборот уже вряд ли смогут значительно увеличить урожайность злаковых культур. Будущее в этом вопросе за генетическими подходами: современными методами селекции, генной инженерией и редактированием генома растений.
Похожие оценки дают и авторы манифеста, опубликованного в августе в журнале Science. По их мнению, генетически модифицированная пшеница — едва ли не единственное средство в борьбе с опасными заболеваниями, влияющими на качество и безопасность зерна и ставящими под угрозу сельскохозяйственные отрасли экономики развивающихся стран.
Однако модифицировать геном пшеницы в нужную сторону не так-то просто.
«В отличие от других культур, у пшеницы пока нет явного признака, легко поддающегося модифицированию, позволяющему, изменив один ген, получить коммерчески выгодный продукт. Повышение устойчивости к насекомым имеет значение только для локального производства. Но это качество для пшеницы не столь актуально, как для кукурузы или хлопка.
Скорее, стоит подумать об устойчивости к фитопатогенам, в частности к грибковым заболеваниям, и абиотическим стрессам, скажем, высокой концентрации солей в почве, засухе, заморозкам или перепадам температур. Другое возможное направление — изменение состава зерна, чтобы хлеб, например, могли есть страдающие аллергией на глютен», — объясняет РИА Новости Дмитрий Мирошниченко, старший научный сотрудник лаборатории экспрессионных систем и модификации генома растений «Биотрон» Института биоорганической химии РАН.
Уровни производства и потребления пшеницы в мире с 2014 по 2018 годы. Показатели на 2018–2019 годы даны на основании прогноза Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных наций от 4 октября 2018 года.
Предрассудки против качественного хлеба
Несмотря на изредка появляющиеся новости о полях, засеянных генно-модифицированной пшеницей, ни в одной стране она не разрешена к коммерческому использованию. В базе Конвенции ООН о биологическом разнообразии зарегистрировано девять сортов генетически модифицированной мягкой пшеницы и ни одного подобного сорта твердой.
Все они имеют статус экспериментальных, то есть используются только в научных целях.
Как отмечает Мирошниченко, такая ситуация, вероятно, сложилась по двум причинам. С одной стороны, в странах, где пшеница — одна из основных продовольственных культур, в обществе царит настороженное, а подчас и негативное отношение к генно-модифицированным организмам. С другой, этот злак — не самый легкий объект для селекции и генетических изменений.
Мягкая пшеница (Triticum aestivum), из которой выпекается хлеб, состоит из трех элементарных геномов (это шесть наборов хромосом от трех диких прародителей современной пшеницы). У этого растения — один из самых больших геномов среди сельскохозяйственных культур.
Поэтому изменение одного или двух генов не всегда приводит к желаемому эффекту, как это происходит с другими видами растений.
«Признаки, приоритетные при выведении новых сортов, достаточно сложны. Они, как правило, полигенные. Модификация одного или двух генов может не обеспечить коммерчески значимого эффекта. Есть несколько неплохих научных работ в этом направлении, но говорить о массовом культивировании таких ГМ-растений пшеницы преждевременно», — поясняет исследователь.
Российские наработки
Сегодня большинство работ, посвященных генно-модифицированной пшенице и растениям, чьи качества улучшены с помощью системы геномного редактирования CRISPR/Cas, выполнены китайскими и американскими учеными.
Так, исследователи из КНР с помощью точечной модификации сумели выключить ген MLO, благодаря чему экспериментальные растения пшеницы стали устойчивы к мучнистой росе — заболеванию, вызываемому грибами рода Blumeria graminis.
Их коллеги показали, что CRISPR/Cas способен решить проблему полиплоидности пшеницы и многокопийности генов, когда для получения нового признака приходится вносить одинаковые изменения сразу во все копии гена трех ее геномов.
Китай — лидер по производству пшеницы в мире и, очевидно, не собирается терять свои позиции. Россия входит в первую тройку производителей зерна. Работы по геномному редактированию этой культуры у нас только начинаются, отмечает Дмитрий Мирошниченко.
Крупнейшие производители пшеницы в мире. Данные на 2016 год.
За последние три года появилось несколько интересных проектов в этой области, в частности совместная работа ученых из «Дока-генных технологий», МГУ и ИБХ РАН по редактированию генома картофеля и исследования новосибирских ученых из Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, занимающихся повышением урожайности ячменя.
«Буквально на днях мы с коллегами из нашей лаборатории и еще нескольких российских институтов приступили к работе по геномному редактированию пшеницы.
Модификация генома будет направлена на изменение сроков колошения пшеницы. О подробностях пока говорить рано, но эти разработки не повторяют зарубежные исследования», — добавляет эксперт.
Внимание на прилавок
По словам Людмилы Минаевой, старшего научного сотрудника лаборатории биобезопасности и анализа нутримикробиома ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», в России сегодня нет зарегистрированной и разрешенной к выращиванию генно-модифицированной пшеницы, а мука, используемая для выпечки хлеба, проходит контроль качества.
Что касается готовых изделий, то производители обязаны соблюдать требования санитарной гигиены на всей технологической цепочке. Но, помимо муки, в состав теста входят различные компоненты, в том числе так называемые улучшители, а их проверкой сегодня никто не занимается.
«Раньше обязательной экспертизе и госрегистрации подлежали все пищевые добавки, используемые для производства хлеба, в том числе улучшители. Но в 2013 году эта группа продуктов была выведена из обязательной экспертизы. В настоящее время они подлежат только декларированию, и, к сожалению, мы не можем контролировать, что входит в состав этих улучшителей, и гарантировать их безопасность. Там, например, вполне могут оказаться запрещенные компоненты типа броматов (в 2017 году их находили в образцах хлеба), но проверить это невозможно. Все на совести изготовителя и органа, выдающего декларацию о соответствии», — объясняет Минаева.
Тем не менее большая часть хлеба на прилавках российских магазинов соответствует требованиям безопасности, подчеркнула эксперт. Претензии могут быть только к его качеству — например, пониженной доле жира в составе по сравнению с заявленной или нарушению условий хранения продукта.
«Покупая хлеб, обязательно надо смотреть на целостность упаковки, наличие правильной маркировки. Это первая наша защита. Кроме того, следует проверить, соответствуют ли реальные условия хранения тем, что заявлены на упаковке. Скажем, не стоит брать хлеб, лежащий на открытых лотках в целлофане под лучами солнца. Продукт нагревается, внутри упаковки создается повышенная влажность, что способствует развитию спор, провоцирующих картофельную болезнь хлеба. Также важно обратить внимание, чтобы не было плесени. Потому что это основной маркер гигиенической чистоты производства», — заключает эксперт.
Читайте также: Порошенко под огнём критики: про президентские выборы можно забыть?
Альфия Еникеева
Источник - Русская весна
