Спецможливості
Технології

Проблеми сучасної біотехнології рослин в Україні

05.06.2008
223
Проблеми сучасної біотехнології рослин в Україні фото, ілюстрація
Проблеми сучасної біотехнології рослин в Україні

Цього року світова громадськість відзначає 50-річчя відкриття Уотсоном і Кріком носія генетичної інформації і побудови моделі подвійної спіралі ДНК. Із середини 50-х років минулого століття почалась ера молекулярної генетики, що заклала основу сучасної біотехнології. Почавши із синтезу в клітинах мікроорганізмів гормональних препаратів і освоївши фармацевтичний ринок генно-інженерних препаратів, сучасна біотехнологія знайшла широке застосування в сільському господарстві, передусім у рослинництві.

У світовому рослинництві можна виділити два етапи, які одержали назву “зелена революція”. Перша “зелена революція” базувалася на досягненнях класичної генетики і допомогла країнам, що розвиваються, задовольнити потреби в рослинних продуктах харчування та значно підвищити виробництво зерна в розвинених країнах. Створення нових високопродуктивних сортів і внесення достатньої кількості добрив, гербіцидів, інсектицидів у рамках так званих “інтенсивних технологій” піднесли рівень виробництва в рослинництві. Вперше в сучасній історії така країна, як Індія, завдяки “зеленій революції” задовольнила власні потреби в зерні.

Зворотною стороною застосування інтенсивних технологій є ерозія грунту, забруднення водних джерел і погіршення екологічних умов, а відтак — виникнення великого попиту на екологічно чисті продукти.

Досягнення молекулярної генетики, культури клітин та органів, інженерні розробки створили базу для принципово нових підходів до вдосконалення рослин. Це одержало назву “сучасні біотехнології”. Важливе місце в програмах рослинництва посідають генна інженерія, яка дає змогу виділити й пересадити окремі гени, і культура тканин та органів, яка дає змогу здійснювати клонування. Розвиток молекулярної генетики сприяв розвиткові традиційної селекції рослин, озброївши останню ефективними методами аналізу й добору з використанням молекулярних маркерів.

Класична генетика створила передумови для “зеленої революції”, впровадивши високопродуктивні сорти рослин. Сьогодні відбувається друга “зелена революція”, в основі якої лежать молекулярна біологія та генна інженерія. Створюються біотехнології, що змінили вигляд селекції рослин.

У сучасній біотехнології рослин визначилися три напрями: одержання трансгенних рослин; ДНК-технології; технології, засновані на використанні культури тканин та органів.

Селекція рослин потребує нових джерел стійкості проти хвороб та шкідників, поліпшення якості синтезованих продуктів. Арсенал генів, доступних у межах схрещування, стає дедалі вужчим. Виникла нагальна потреба у віднайденні нових джерел зародкової плазми, що часто неможливо зробити шляхом звичайної внутрішньовидової гібридизації. При застосуванні віддаленої гібридизації привнесення потрібних генів з диких видів одночасно супроводжується перенесенням усього комплексу ознак дикого виду, і потрібно багато років терплячої роботи селекціонера зі створення культурного типу рослин з генами, що привнесені з диких видів.

Генна інженерія дає змогу виділити окремі ділянки ДНК, які містять необхідні гени, і ввести їх у геном рослини. Це стратегічний напрям поліпшення і створення нового типу рослин. У рослини вводяться гени, що кодують білки тварин, лікарські препарати та інші важливі компоненти. Одними з перших таким шляхом були отримані рослини, стійкі проти шкідників та гербіцидів.

Нові технології витісняють традиційні, і між ними відбувається боротьба. США, що є лідером у галузі генної інженерії рослин, не можуть вийти на європейський ринок — Західна Європа з її перевиробництвом продуктів харчування не відчуває гострої потреби в збільшенні їх виробництва, тим більше за рахунок американських технологій, які витісняють сорти європейської селекції. Цілком природною за цих умов є активізація “зелених”, релігійних організацій тощо для гальмування впровадження досягнень американських біотехнологів. І водночас Західна Європа вкладає величезні кошти в розвиток власної біотехнології, здатної конкурувати з американською.

В Україні ситуація відрізняється від західноєвропейської, і ми не можемо нехтувати чинником підвищення продуктивності й поліпшення сільгоспрослин. Без сучасної науки сільське господарство України не може конкурувати з наукомістким аграрним сектором Заходу.

У недалекому минулому Україна мала велику групу вчених, які були серед піонерів дослідження впливу ДНК на рослини і могли працювати на сучасному рівні в галузі генної та клітинної інженерії. Коли виникла потреба в коштах для створення генно-інженерних конструкцій, більшість робіт було законсервовано, а багато наших учених виїхали працювати за кордоном. Ті, що залишилися, позбавлені матеріальної і технічної можливості здійснювати в повному обсязі необхідні наукові розробки. До того ж, деякі дослідження, здійснення яких потребує серйозного фінансування, вважаються ледь чи не шкідницькими. Одержання трансгенних організмів, що є одним із магістральних напрямів поліпшення рослин, звелося в Україні до обговорення проблеми трьох сортів картоплі фірми “Монсанто”.

Практика показує, що за відсутності науки її місце займає “лисенківщина”. Така небезпека існує за всіх часів, а в наш суворий час затяжної економічної кризи тим більше є об’єктивні передумови для цього негативного явища. Проте, треба сподіватися, що в найбільшій країні Європи гору візьме саме наука і трансгенні форми рослин будуть поширені й на українському ринку.

Рослини з генами стійкості до гербіцидів потребують мінімальної обробки, їх виробництво є дешевшим. Це передусім такі культури, як кукурудза, соняшник, цукрові буряки. Трансгенні рослини з генами, продукти дії яких є отруйними для шкідників, не потребують хімічних обробок шкідливими для людини хімічними речовинами. Трансгенні рослини мають у багатьох випадках перевагу над звичайними. Використання генної інженерії для поліпшення рослин не є одноразовим процесом, а технологією, що надає рослинам потрібні властивості з урахуванням еволюції шкідників, грибів, мікробів та вірусів, що уражують рослини.

Уже створено вітчизняний комерційний гібрид цукрових буряків, стійкий до гербіциду. Значна частина сортів сої, використовуваних у селекційному процесі в Україні, несе трансгени, і продукти із сої імпортного виробництва мають генетично модифікований геном. Ми не тільки не здійснюємо в необхідних масштабах дослідження зі створення генно-інженерних рослин, а й не спроможні контролювати на нашому ринку поширення сортів рослин іноземного походження, які містять генно-інженерні конструкції. А це вже справа національної безпеки. Контроль за трансгенними рослинами мусять здійснювати державні установи. Насіння і продукція трансгенних рослин повинні мати спеціальне маркування.
Слід уважніше поставитися до морального аспекту проблеми біотехнології рослин і трансгенних організмів. Трансгенні сорти рослин, так само як і всі інші, повинні проходити всебічну перевірку і запускатися у виробництво тільки після ретельної апробації. Ті сорти, що не відповідають вимогам, треба відхиляти, а до реєстрації дозволяти тільки ті, що відповідають стандартам.

Ми маємо сумний досвід ігнорування прогресу в біології. Сподіватимемося, що він не повториться. Не треба лякати людей трансгенними рослинами, які займають у світі понад 50 мільйонів гектарів і приносять прибутки виробникам.

ДНК-технології є галуззю ширшою, ніж створення трансгенних рослин. Якщо відокремити останні, залишається велика сфера технологій, пов’язаних з аналізом молекулярно-генетичного поліморфізму рослин, детекцією патогенів, добором рослин із потрібними селекціонерові генами тощо. У цій галузі українські вчені зуміли зберегти позиції, що відповідають сучасному рівню. Ці дослідження не потребують надто великих капіталовкладень порівняно зі створенням трансгенів. Існуючий арсенал устаткування і реактивів дав змогу істотно просунути дослідження в цьому напрямі.

Південний біотехнологічний центр у рослинництві УААН є тією науковою установою, на прикладі якої можна оцінити стан і особливості розвитку сучасної сільськогосподарської біотехнології в Україні. Це головна організація з програми “Біотехнологія культурних рослин“. ПБЦ є основною базою УААН для розробки і впровадження молекулярних ДНК-технологій і технологій “in vitro”, де постійно працюють науковці інститутів системи УААН. За радянських часів тут був збудований спеціальний молекулярно-біологічний корпус, оснащений найсучаснішим на той час обладнанням. Відділи, які входять сьогодні до складу Центру, мали пріоритетне фінансування і не поступалися кращим американським лабораторіям. Тому й результати досліджень відповідали світовому рівню. Завідувач відділу молекулярної біології був обраний до Міжнародного комітету з дослідження прогресу в селекції рослин.

У ПБЦ розроблено повну технологію використання полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) у генетиці, селекції та насінництві пшениці, ячменю, кукурудзи, сої, соняшнику, винограду. Президією УААН уперше в СНД видано науково-методичний посібник і впроваджуються ПЛР-технології в системі УААН. ПЛР-технологія спроможна істотно модернізувати й підвищити ефективність селекції рослин. Молекулярний генетик і селекціонер мають працювати разом, створюючи сорти кращої якості за більш короткий термін.

Селекційні масштаби потребують використання великої кількості реактивів і витратних матеріалів. Для залучення в селекційний процес молекулярних маркерів потрібне реальне фінансування — витрати окупляться. Вигода безумовна, але отримати прибуток можна, тільки вклавши відповідні кошти. А в нас багато хто ще й досі вважає, що нехай вчені, мовляв, самі що-небудь упроваджують. А ще краще, аби без грошей. Чи можливі за таких умов успішне впровадження ДНК-технологій і розвиток сучасної селекції рослин?

Розроблено генно-інженерну технологію детекції бактеріального раку рослин, визначення цитоплазми соняшнику, детекції низки вірусних хвороб, добору рослин ячменю за рівнем гомеостатичності тощо. Розроблені методики показали високу ефективність. Так, ДНК-технологія визначення рослин винограду, хворих на бактеріальний рак, використовувалася в Інституті виноградарства і виноробства ім. Таїрова та в Інституті винограду і вина “Магарач”. Однак фінансування цих робіт було припинено. На Заході така методика з’явилася пізніше, проте застосовується й до цього часу, і ми закуповуємо незаражений матеріал винограду на Заході. Для України проблема бактеріального раку стоїть набагато гостріше, ніж у Західній Європі, де м’який клімат і щадний обробіток грунту не призводять до пошкодження поверхні. Проте, апробовані досягнення вітчизняної біотехнології виявилися нікому не потрібними.

Культура тканин і органів створила чудові можливості поліпшення рослин. Серед безлічі варіантів використання цього розділу біотехнології в селекції найцікавішими є два. Культура незрілих зародків дає змогу здійснити схрещування віддалених видів рослин. Техніка одержання гаплоїдів сприяє значному прискоренню селекційного процесу і створенню сортів, що відповідають світовим стандартам. Дотепер більшість сортів вітчизняної селекції являє собою гетерогенні популяції, які не відповідають західним та міжнародним стандартам. Держслужба із сортовипробування й охорони прав на сорти давно порушує питання щодо реєстрації сортів лінійного типу. Наші сорти зернових культур мають прекрасну якість зерна, стійкі до посухи і холоду. А на західний ринок їх не пускають через неоднорідність. Застосування техніки гаплоїдизації (вирощування рослин із тканин з одинарним набором хромосом з наступним їхнім подвоєнням) у ранніх поколіннях після гібридизації дає змогу зупинити формоутворювальний процес і одержати лінійні форми, деякі з яких стануть родоначальниками сортів.

Технологію використання гаплопродюсерів розроблено у відділі культури тканин і органів “in vitro”, який нині входить до Південного біотехнологічного центру. За допомогою цієї технології за короткий час було створено 5 сортів ярого ячменю. У 2000–2002 роках посіви тільки сортів Прерія та Одеський-115, за даними Держкомстату України, займали сумарно понад 1 млн га. За таких винятково високих показників і прибутковості технології фінансування цих робіт було припинено.

Для поновлення надзвичайно ефективної для селекції технології потрібні кошти на ремонт устаткування і закупівлю кліматичних камер, але Біотехнологічному центру кошти на це не виділяються. Схоже, що ніхто не зацікавлений у виведенні сортів, що відповідають світовим стандартам, за вдвічі менший час.

Украй потрібною є система пріоритетного фінансування сучасної аграрної біотехнології. Кошти можна і треба знайти. У нашій країні основні дослідження з біотехнології рослин були зосереджені в інститутах рослинницького селекційно-генетичного профілю. Багато інститутів УААН і сьогодні, попри скрутні умови, плідно працюють у галузі біотехнології. Але масштаби досліджень поступово скорочуються через відсутність державного фінансування.

Як відомо, практична селекція і теоретичні дослідження перебувають у складних взаєминах. Останнім часом через прибутковість селекції і потребу в державній підтримці теоретиків у багатьох країнах світу відбувся поділ цих двох напрямів. Прикладом може слугувати приватизація державних селекційних установ, яку свого часу здійснила Маргарет Тетчер в Англії. На кошти від продажу селекційних установ приватним фірмам у Норичі побудовано для біотехнологів прекрасний центр ім. Джона Іннеса.

А в нас приватизація селекції в деяких установах іде неконтрольовано, внаслідок чого виграє хто завгодно, тільки не держава і не вчені-теоретики. Держава повинна не оббирати селекційні установи і не заважати їм заробляти гроші легальним шляхом. У розвинених країнах селекційно-насінницькі компанії мають величезні прибутки і платять відповідні податки. Крім того, вони спонсорують розвиток біотехнології. А в нас обтяжені податками, боргами і необхідністю забезпечити польові роботи селекційні установи шукають усілякі шляхи виживання за умов непосильного податкового преса. Тим більше вони не мають коштів для підтримки нормального рівня теоретичної науки. Нефінансування робіт з біотехнології веде до деградації напряму. Фахівці або їдуть за кордон, або переходять на іншу роботу. Не можна допустити розмивання інтелектуального і матеріально-технічного потенціалу, що ще залишився. Вкрай потрібно об’єднати його в рамках державної програми.

На виконання розпорядження Кабінету Міністрів України від 15 вересня 2001 року за № 438-р “Про затвердження першочергових заходів щодо розв’язання найважливіших завдань з насінництва, селекції сільськогосподарських культур та тварин” та з метою розробки і впровадження сучасних біологічних технологій в агропромисловому виробництві УААН у 2001 році було розроблено Програму “Сільськогосподарська біотехнологія 2001–2005”. 24 жовтня видано спільний наказ Міністерства аграрної політики України й Української академії аграрних наук за № 318//92 щодо затвердження Програми. Але до цього часу на виконання цього наказу не виділено жодної гривні.

3 серпня 2001 року прем’єр-міністр А. Кінах зустрічався з провідними вченими в галузі біотехнології, заслухав доповіді й обіцяв підтримку. У жовтні віце-прем’єр з агропромислового комплексу провів нараду з біотехнологами-рослинниками УААН з приводу ситуації з трансгенними рослинами і також обіцяв підтримати дослідження з біотехнології. У лютому 2002 року у відповідь на звернення керівництва УААН до віце-прем’єр-міністра з проханням виділити кошти для Програми і окремо терміново підтримати Південний біотехнологічний центр — координатора Програми — було отримано лист від заступника державного секретаря Міністерства фінансів В. Регурецького, в якому йшлося про те, що Мінфін не має можливості підтримати прохання УААН. На повторний лист до Кабміну стосовно можливості передбачення асигнувань у проекті державного бюджету на 2003 рік на виконання Програми “Сільськогосподарська біотехнологія 2001–2003” заступник держсекретаря Мінфіну С. Баулін відповів, що Програма була затверджена без погодження з Мінфіном. А підтримка Південного біотехнологічного центру за рахунок капітальних вкладень не передбачена. У 2003 році мізерне фінансування Центру було зменшено на 25%. Ще кілька таких скорочень — і центр, що плідно працює, функціонувати не зможе. Це що, державна програма зі знищення біотехнології, яка показала свою ефективність і без розвитку якої неможливий прогрес у рослинництві?

Два року тому після підписання меморандуму про наукове співробітництво з Айовським університетом я намагався знайти за кордоном грант на підтримку досліджень. Мені популярно роз’яснили, що Україна є конкурентом США і Канади на зерновому ринку, а тому підтримувати стратегічний напрям досліджень, який зробить наше рослинництво конкурентоспроможним, ніхто не збирається. Можна зрозуміти уряди США і Канади щодо біотехнології в Україні, а от як розуміти наш уряд, який відмовляється від розвитку стратегічного напряму в сільському господарстві? Зима, що минула, показала, що зневага до розвитку біотехнології обертається великими збитками в рослинництві. У високопродуктивних сортів озимих ячменю та пшениці виявилася недостатньо висока зимостійкість. Потрібні гени треба переносити з дикої природи, передусім з егілопсів. Це є першочерговим завданням для біотехнологів УААН. Але без фінансування це навряд чи можна буде зробити.

Важкий для України період має колись закінчитися. З’являються перші ознаки поліпшення економічної ситуації. Одним із чинників підвищення ефективності рослинництва і виходу його на принципово новий рівень є використання біотехнології. Не може країна, яка створює ракети для запуску супутників, сучасні конструкції літаків, дозволити собі розкіш ігнорувати прогрес у сучасних високих технологіях у сільському господарстві. Хотілося б, щоб керівництво діючого уряду взяло до уваги критичний стан вітчизняної аграрної біотехнології, зробило висновок із зауважень щодо неуваги до науки, які зробив Президент України попередньому урядові, і врятувало той потенціал аграрної біотехнології, який ще залишився в Україні.

Ю. Сиволап,
директор Південного біологічного центру, заступник голови
Міжвідомчої ради з питань
біотехнології при Кабміні України, керівник розділу “Новітні біотехнології в рослинництві”
Програми “Сільськогосподарська біотехнологія”,
академік УААН

Інтерв'ю
Теплица
Сучасне життя диктує необхідність ІТ- модернізації вітчизняних агропідприємств, проте новітніми технологіями поки що володіє лише десята частина підприємств. 
 Стручков
В Україні практично відсутнє власне виробництво ЗЗР. Попит на цю продукцію задовольняється завдяки імпорту. Економічна криза спричинила збільшення фальсифікату засобів захисту рослин. 

1
0