Ждать ли новой Зеленой революции?

«Аграрный сектор» №2(60)

В ходе Агроэкспедиции по зерносеющим областям Казахстана мы просто не могли не взять интервью у ее участника — известного селекционера Алексея Моргунова, который имеет международное признание. У него большой список научных работ и достижений, а служба науке посвящена главному делу его жизни — селекции растений.

Мировые тренды в селекции

– Алексей Иванович, начнем с глобального: расскажите о мировых тенденциях, происходящих в селекции растений.

– Если взять три главные культуры, которые выращиваются в мире, то это будут пшеница, кукуруза и рис. Для Казахстана ближе всего пшеница. Так вот, за последние 20 лет производство пшеницы в мире увеличилось на 27%, а население — на 23%. Получается, что мы опережаем запросы населения и происходит перепроизводство зерна. И роль селекции в этом огромна: она позволяет поднять потенциал урожайности, который достигает своего максимума. К примеру, в странах Западной Европы повышать его становится все труднее, так как дальнейший рост урожайности становится экономически невыгодным. Другое дело, что потенциал повышения устойчивости зерновых к различным стрессам неисчерпаем.

– Раскройте, в чем это выражается?

– Здесь используются технологии, которые эффективно помогают повысить устойчивость к стрессам. Проводится более точное фенотипирование*, что позволяет снизить ошибку при выведении новых сортов. При этом эффект гена (вклад конкретного гена пшеницы в урожайность. — Прим. авт.) может быть всего 2–3%. Конечно, на научных делянках это не дает больших прибавок, но в пересчете на производственные площади такие прибавки становятся существенными. И здесь важна точность опыта, иначе мы не обнаружим эффекта гена.

 *Фенотипирование — это процесс изучения характеристик определенных сортов в полевых условиях. Определяются размеры, форма и другие характеристики в реальных условиях внешней среды. – Прим. редакции.

Помимо этого, используются геномные методы. Расскажу на примере. Мы отобрали 40 маркеров и выяснили, что в наших регионах прибавку дают около 10 генов, которые отвечают за высоту развития, скорость колошения, адаптацию и устойчивость к болезням. Промаркировали местный материал, изучили его в течение двух лет. Выяснилось, что в условиях Казахстана эффективность показали гены, которые хорошо работают в Марокко.

В последние годы в мире селекция существенно ускорилась: в течение года можно получить два-три поколения растений. В Австралии ученые добились получения шести поколений в год.

– Как этого добиваются?

– Создается оптимальная температура, в сутки обеспечивается 22 часа освещения и 2 часа темноты, что ускоряет созревание на 2 месяца. Растения вырастают небольшие, но для научных целей большие и не нужны.

В мире стало популярным все, что поддерживает здоровье человека — антиоксиданты, микроэлементы, фиолетовые зерна, пищевые волокна. И селекционеры предлагают свои решения для удовлетворения этого запроса.

В Казахстане существует проблема однообразия использования пшеницы — она в основном идет на получение муки. Но за рубежом у пшеницы более семи направлений использования. Помимо группы пшениц хлебного назначения, есть сорта пшеницы, мука из зерна которых используется для выпечки печенья. К примеру, северо-запад США обеспечивает всю Японию пшеницей для изготовления лапши. И здесь важно повышение питательной ценности зерна.

– На ваш взгляд, возможны ли какие-то прорывы в селекции пшеницы или мы уже уперлись в потолок урожайности?

– Мне кажется, всегда нужно ожидать прорывов. Сейчас, с внедрением новых технологий, открываются новые возможности. К примеру, редактирование генома. Это позволяет быстро улучшить гены, заставить «молчать» ненужные из них, погашать гены, которые влияют негативно. При этом очень важно следить за взаимодействием генотипа сортов с микроорганизмами.

Мы «проспали» короткостебельные сорта

– Как вы считаете, на какие приоритеты нужно сделать акцент казахстанским селекционерам?

– Мы отстали в селекции по короткостебельности сортов пшеницы. Раньше говорили, что они нам не подходят, и мы упустили время, когда весь мир работал над селекцией короткостебельности. В итоге высота растений снизилась благодаря селекции с 120 до 80 см. А сейчас эти короткостебельные зарубежные сорта пришли к нам, и мы понимаем, что они не хуже наших. При этом я не говорю, что короткостебельные сорта заменят все наши сорта, но какую-то долю рынка они заберут.

Важные направления — селекция на устойчивость к засухе, к прорастанию в колосе и на качество зерна.

– Ведется ли селекция на качество зерна пшеницы?

– Селекция на качество зерна сейчас интенсивно не работает. Скажем так, она работает, чтобы не допустить зерна плохого качества, так как это сразу скажется на его рыночной цене. Но если говорить о рынке зерна высокого качества, то его попросту нет. Весь рынок крутиться вокруг пшеницы третьего класса, и мало кто из селекционеров работает над повышением ее качества до второго или первого класса. У селекционеров нет мотивации на выведение высококачественных сортов.

Высота и скороспелость 

 – Когда фермер покупает сорт пшеницы, на что он должен обратить прежде всего внимание?

– Есть два фундаментальных признака адаптации сорта — высота и скороспелость. Короткостебельные интенсивные сорта возделывают многие хозяйства в мире, и если нет сильной засухи, то они дают отличные урожаи. Если сорт высокий и поздний, то его надо сеять в конце апреля и не давать никакого азота, дабы не удлинить и так длинный срок вегетации. Это две крайности. Все остальные 15 вариантов находятся между ними. И фермер должен выбирать свою комбинацию сортов, исходя из конкретных условий своего хозяйства и региона. Я, например, могу подобрать сорта под реальные поля того или иного хозяйства. Но что на самом деле происходит: фермеры что-то о каком-то сорте услышали, тот сорт и сеют, а селекционеры, к сожалению, им не помогают с подбором сортов. В итоге на рынке чехарда и масса неэффективных и в том числе старых сортов в производстве. Моя рекомендация: хозяйства должны иметь в зависимости от уровня агротехники 30% сортов интенсивного короткостебельного типа, 30 -40% среднерослых среднеспелых и 20% позднеспелых, которые могут быть как короткостебельными, так и высокими. Сорта нужно менять каждые 5–7 лет.

– Почему высота играет такую роль?

– Высота сорта связана с корневой системой. У высокого растения корневая система глубже и обеспечивает засухоустойчивость. У средних сортов корневая система имеет меньшие размеры.

– Как ведется селекция на засухоустойчивость?

– Нередко сами селекционеры не понимают этот термин. Мы исходим из того, что в регионах с наименьшим количеством осадков по определению все сорта засухоустойчивые. Тогда, согласно этому предположению, сорта карагандинской селекции должны быть более засухоустойчивыми, чем шортандинской, так как они выведены и выращиваются южнее. Но если правильно определять засухоустойчивость, то нужно сравнивать растения одной высоты, одной группы спелости, посеянные на одном поле.

– Как сократить разницу между потенциальной урожайностью и реальной?

– Надо понимать, что есть урожайность сорта на опытной станции, на делянках ГСИ, в передовых семеноводческих хозяйствах и в обычных хозяйствах. К сожалению, с каждым уровнем урожайность падает. В некоторых звеньях этой цепи она может падать резко. Каждый урожай анализируется с учетом погоды, технических возможностей хозяйства, уровня агротехнологий и т. д. По Казахстану такой анализ проводился несколько лет назад, и он показывает, какова роль семян и агротехнологии в урожайности сорта. Потенциал урожайности и урожай в стрессовых условиях взаимосвязаны: чем потенциал сорта выше, тем лучше он будет работать в стрессовых условиях.

– Искусственный интеллект (ИИ) и селекция – здесь есть точки соприкосновения?

– Такое взаимодействие возможно, но селекционные работы настолько конкретны и четко определены, что нет необходимости в использовании искусственного интеллекта. Я бы хотел делать выбор сорта для конкретного хозяйства с использованием ИИ. Метеоданные есть, урожайность есть, почвенная характеристика имеется, данные о поведении сортов в определенном регионе также есть. Надо подумать над вашей идеей. И сделать мобильное приложение для производственников по выбору сорта для своих условий.

Наша ржавчина пострашнее африканской

– Одними из опасных болезней пшеницы в нашем регионе являются стеблевая и бурая ржавчины, возбудители которых постоянно эволюционируют. Как противостоять этим вызовам?

– Эти проблемы можно решить селекционным путем: сеять генетически устойчивые к ржавчине сорта, так как есть гены, которые защищают их и без фунгицидов. Второе направление — упор на обработку фунгицидами, которые нужны даже устойчивым сортам для снижения нагрузки патогена и повышения урожайности. К сожалению, наши селекционеры мало изучают взаимодействие генетики устойчивости и реакции на фунгициды.

Многие сорта имеют устойчивость к диким формам различных растений. Такие дикие сородичи пшеницы у нас растут на юге Казахстана, если их сейчас начать скрещивать, то это займет лет 20. В итоге мы получим вначале не сорта, а полудикие формы. Но превращать их в сорта — это долгая работа, для ведения которой у нас нет потенциала.

– Борьба с ржавчиной, считаю, проблема государственная, а не отдельных частных компаний. Потому и решаться она должна на государственном уровне и с соответствующим госфинансированием. Как государство ее решает?

– Формально у Минсельхоза есть РГП «Фитосанитария», которое обязано гасить вспышки болезней. Есть Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности, в задачи которого входит в том числе и создание моделей развития ржавчины. Институт должен давать прогноз, будет ли ржавчина или септориоз в Казахстане. Как эти задачи выполняются, судить сельхозпроизводителям и аграрным ученым.

– Помню, как несколько лет назад ходили опасения, что в Казахстан из Африки будет занесена разновидность стеблевой ржавчины Ug99. Эти опасения имели почву под собой?

– Когда у нас была эпифитотия стеблевой ржавчины в 2016 и 2017 годах, мы собрали ее споры и отправили в МСХ американского штата Миннесота на изучение. Там их изучили геномным способом и сказали, что у нас есть своя, казахстанская стеблевая ржавчина, сходная с африканской ржавчиной Ug99.  Причем у нас такое разнообразие своей ржавчины, которого Африке и не снилось. Ржавчины Ug99 у нас не обнаружено. И нам ее не надо пугаться. Этот биотип поражает ген пшеницы, который у наших сортов мало используется.

Помимо местной ржавчины, у нас бывает и занесенная из других регионов. Например, из Краснодарского края России, где много сеют озимой пшеницы, из орошаемых регионов Центральной Азии. А внутри Казахстана ржавчина также переносится с озимых зерновых на яровые.

– Как вы относитесь к идее многолетней пшеницы, которую не первое десятилетие реализуют разные научные школы в мире?

– В то время, когда академик Цыцын в СССР занимался этим вопросом, не было геномных методов, сорта просто скрещивали. А в генетическом отношении не было стабильных форм. Сегодня наука продвинулась существенно в этом вопросе. Зерновой пырей уже пошел в коммерческое производство. В Америке из него делают муку, пиво, хлопья, различные батончики. Есть у него маркетинговая ниша по экологичности — потребители готовы заплатить за то, что он принесет пользу окружающей среде.

Государство и селекция: денег нет, но вы держитесь!

– Много разговоров о критическом недофинансировании аграрной науки в Казахстане. Как сегодня государство финансирует селекцию?

– Отвечу фразой, которую вы вынесли в анонсе прошлого номера на обложку журнала: «Денег нет, но вы держитесь!». Все финансирование аграрной науки на 2024 год Минсельхозом эквивалентно стоимости зерна с площади 186 тысяч гектаров. Вы понимаете, насколько мизерные эти затраты. Зато на разные инвестпроекты идут миллиарды. Но чтобы активизировать работу аграрной науки, нужно как минимум нормально ее финансировать.

О Нормане Борлауге и подарке Билла Гейтса

Норман Борлауг (в центре) на конгрессе по пшенице в Аргентине. 2005 год.

– Насколько мне известно, вы много лет проработали в Мексике и вам довелось сотрудничать с автором Зеленой революции Норманом Борлаугом. Расскажите об этом эпизоде вашей жизни.

– Когда я приехал в Мексику, в Международный центр улучшения кукурузы и пшеницы (СИММИТ), в 1991 году, то жил в кампусе, в котором жил Норман Борлауг. Я был селекционером пшеницы, и мой офис был рядом с его. Он к тому времени уже не работал на полную ставку и много времени проводил в Техасе. Когда мы работали на селекционной станции, он к нам часто приезжал и оценивал с нами селекционный материал. В такие дни он заходил в местный кафетерий, где мы с ним ближе познакомились и время от времени встречались. При этом завтраки в кафетерии превращались в такие селекционные планерки, после которых все селекционеры ехали с ним в поле. Расписание было строгое: в 6 утра — завтрак, в 7 утра — выезд на поле.

Норман Борлауг до конца своих дней жил активной жизнью, и у него всегда было много идей. Он постоянно открывал какие-то новые проекты и, кстати, первым обратил внимание ученых на проблему ржавчины пшеницы. Даже здание для геномной лаборатории в СИММИТе в Мексике попросил у Билла Гейтса, одного из создателей компании Microsoft. И Гейтс, самый богатый человек планеты в те годы, ему такую лабораторию предоставил. Когда Нормана Борлауга не стало, дело всемирно известного селекционера во многих проектах продолжили его дочь, а затем и внучка.

– Заслуга Борлауга как организатора науки всем известна. А какова его заслуга как селекционера?

– Он первый получил в 1960-е годы короткостебельные сорта пшеницы в Мексике, которых тогда еще не было. Из Мексики этот материал высылался в Индию, Пакистан, Турцию и развивающиеся страны. Но чтобы получить их максимальную урожайность, нужно было орошение и хорошее минеральное питание. При этих условиях урожаи вырастали в 2 раза. Все это и послужило основой Зеленой революции. За это Норман Борлауг стал лауреатом Нобелевской премии мира. После этого материал из Мексики стал активно использоваться в Австралии, США и Европе.

– С высоты сегодняшнего дня какие вы видите плюсы и минусы Зеленой революции?

 Самый главный плюс — в мире снизилось количество голодающих. К минусам можно отнести большие потребности сортов Борлауга в удобрениях (особенно в азоте) и воде. Азот наносит большой ущерб экологии планеты при избыточном его внесении. Поэтому сейчас важное направление — повышение эффективности использования азота в агротехнологиях. Сегодня на повестке дня стоит другая задача — обеспечить прирост урожайности, не нарушая экологию. Но для этого вторая Зеленая революция не нужна.

– Расскажите немного о себе, как вы пришли в селекцию и как складывалась ваша научная карьера.

– Я родом из Пензы. Окончил сельхозинститут и после четвертого курса поехал на производственную практику в Москву, в НИИСХ Центральных районов Нечерноземной зоны, где занимался селекцией яровых зерновых культур. На этой практике нас было человек десять. Меня заинтересовало это направление, и я начал думать о научной карьере, появился план поступить в аспирантуру. И через год после окончания института меня направили в Москву по распределению, хотя в те годы такой шанс был не у многих. Но фортуна была на моей стороне. Вначале работал младшим научным сотрудником в этом же НИИСХ, затем поступил в аспирантуру. Защитил кандидатскую диссертацию по использованию экологических методов в селекции, и впоследствии мне доверили руководить селекцией яровой мягкой пшеницы. В конце 1980-х побывал на 10-месячной стажировке в Кембридже, где познакомился с работой английских селекционеров, подучил английский язык. Затем вернулся в Москву, и в 1991 году меня пригласили в Мексику. Я подал документы, послал письмо, и меня взяли на работу в Международный центр улучшения кукурузы и пшеницы, который создал Норман Борлауг. Там я проработал 28 лет, из них 3 года в Мексике, затем меня направили в отделение СИММИТа в Турции, где я проработал 5 лет. В конце 1990-х годов я создавал отделение СИММИТа в Центральной Азии с офисом в Казахстане. Проработал здесь до 2006 года, и потом меня снова отозвали в Турцию, где я руководил Международной программой селекции озимой пшеницы до 2019 года. Неплохо владею турецким. После Турции пару лет поработал в ФАО в Саудовской Аравии. Во время работы в СИММИТе много путешествовал по миру и активно сотрудничал с учеными Австралии, Канады, США, Англии, Китая, хорошо знаю производство пшеницы в основных регионах мира.

С Казахстаном меня связывает семья, моя супруга из Алматы, а также профессиональные и научные контакты. С 2022 года после выхода на пенсию мы живем в Алматы, я очень востребован в научной и производственной среде Казахстана и России. Сотрудничаю с НПЦ зернового хозяйства имени А. И. Бараева, Карабалыкской СХОС, компанией «Атамекен-Агро», Омским государственным аграрным университетом, Сколковским институтом науки и технологий.

Сейчас очень динамично развивается растениеводство — новые культуры и сорта, технологии, маркетинг и высокий спрос на специалистов. Поставил для себя три задачи: продвижение озимой пшеницы в Северный Казахстан и Сибирь, внедрение геномных методов в практическую селекцию и определение потенциала многолетней пшеницы для различных регионов Казахстана и России. На пенсии спешить некуда, поэтому можно брать долгосрочные проекты. Или, как говорили классики кино: «А не замахнуться ли нам на Вильяма нашего Шекспира?»

Николай Латышев