Сотрудники Института лазерной физики СО РАН создали 3D-модель верхней атмосферы самой горячей экзопланеты нашей галактики — KELT-9 b звездной системы KELT-9. В систему входят два небесных тела — горячий белый карлик и красный карлик, который относится к классу горячих юпитеров. В результате исследований сибирские ученые смогли описать механизм взаимодействия двух космических объектов и создать модель, уточняющую параметры верхней атмосферы планеты KELT-9 b. Статья об этом опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.

Система KELT-9 находится в созвездии Лебедя на расстоянии примерно 667 световых лет от Солнца. Планета KELT-9 b сегодня считается самой горячей из всех обнаруженных экзопланет: средняя температура ее атмосферы — около 4  000 °С, а максимальная достигает 10 000 °С. Изначально ученые выдвигали различные предположения о том, стоит ли считать KELT-9 b планетой из-за ее высокой температуры, однако отсутствие термоядерных процессов внутри нее позволило определить этот космический объект как планету. На одной стороне KELT-9 b всегда день, на другой — ночь, это характерная особенность для большинства экзопланет, так как они, как правило, очень близко расположены к своим главным звездам. По причине малого расстояния от звезды, KELT-9 b находится в приливном захвате — оба тела вращаются синхронно, по примеру Земли и Луны, и в результате этого экзопланета всегда обращена к своему солнцу одной стороной.

«В нашей солнечной системе самая близкая к Солнцу планета — Меркурий, расстояние между этими объектами составляет примерно половину астрономической единицы — дистанции между Землей и Солнцем. Подавляющая часть обнаруженных планет в Млечном Пути находятся еще ближе к своим звездам, чем Меркурий, в несколько раз. Дистанция между звездой KELT-9 и планетой KELT-9 b — около 0,03 астрономической единицы, то есть исследуемая планета в тридцать раз ближе к звезде, чем Земля к Солнцу. В этом плане экзопланеты интересны для изучения, потому что в нашей солнечной системе нет подобных объектов. Главный научный интерес — понять, как подобные космические тела вообще могли появиться. Существует две гипотезы. В первом случае предполагается, что планета формируется из газопылевого облака во время образования звезды, однако моделирование показывает — это невозможно, так как звезда, имея превосходящую массу, перетянет на себя космическое вещество. Вторая гипотеза допускает, что экзопланеты могут появляться в разных местах в космосе, а потом в результате каких-либо условий или обстоятельств мигрируют ближе к звездам. Сегодня этот вопрос остается открытым», — рассказал младший научный сотрудник лаборатории энергетики мощных лазеров ИЛФ СО РАН Станислав Сергеевич Шарипов.

Из-за того, что KELT-9 b находится на малом расстоянии от звезды, она имеет расширенную или раздутую атмосферу, превышающую радиус планеты в три раза и достигающую 300 тысяч километров. Это характерная особенность газовых гигантов, у которых отсутствует твердая поверхность. Сибирские физики исследуют экзопланеты, используя наблюдения в разных спектральных диапазонах. В телескопы можно увидеть, как планета проплывает по диску звезды, а ее атмосфера выступает в роли светового фильтра, который пропускает только определенные излучения. Такие наблюдения позволяют примерно понять состав атмосферы и ее радиус. Для получения более конкретных данных о составе атмосферы и количестве молекул в ней ученые применяют численное моделирование, с помощью которого удалось определить температуру и компонентный состав.

«KELT-9 b изучена в нескольких спектральных линиях. В ее атмосфере содержатся водород, гелий, углерод, а также кислород, что считается редким для такого типа планет. Помимо этого, обнаружены более тяжелые элементы: кремний, стронций, титан и другие. Изначально было непонятно, почему планета разогрелась до такой температуры, учитывая, что ее звезда не имеет высоких показателей радиации. За нагрев атмосферы любых планет отвечает коротковолновое излучение звезды — XUV-диапазон. В системе KELT-9 большую часть излучения звезды составляет мягкое вакуумное ультрафиолетовое излучение в VUV-диапазоне. Появилось предположение, что именно оно отвечает за нагрев атмосферы планет, но не был понятен механизм действия. Мы смоделировали квантовые процессы, происходящие с атомами в атмосфере — ионизацию и возбуждение под воздействием VUV-излучения. При рассмотрении мягкого излучения мы выяснили, что оно фотоионизует уже возбужденные атомы, что дает дополнительный канал нагрева атмосферы. В случае KELT-9 b мягкое VUV-излучение в большей степени отвечает за нагрев атмосферы, чем XUV-излучение, в этой особенности заключается новый и главный механизм», — отметил исследователь.

По мнению ученых, существует множество экзопланет с подобным механизмом нагрева атмосферы, которые еще не исследованы. Новый междисциплинарный подход в изучении планет и моделировании их атмосферы, предполагающий решение задач гидродинамики, газодинамики и других областей, позволяет конкретизировать данные, полученные с помощью телескопов и узнать больше о космических объектах.

Исследование проводится при поддержке РНФ (проект №23-12-00134).
Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.

Кирилл Сергеевич

Защита растений от вредителей и болезней – важная задача сельского хозяйства, от которой напрямую зависит продовольственная безопасность. На протяжении десятилетий фермеры по всему миру использовали химические пестициды для борьбы с патогенными организмами. Однако сегодня всё больше внимания привлекают биопестициды – средства защиты растений, основанные на природных механизмах. Исследования, которые сотрудники Института цитологии и генетики СО РАН ведут в этой области стали темой очередного материала в цикле, посвященном 10-летию образования ФИЦ ИЦиГ СО РАН.

Интерес к биопестицидам растет во всем мире по очевидным причинам. Их химические аналоги, наряду с объектом- мишенью, могут уничтожать нецелевые организмы, нарушать экологический баланс, загрязнять окружающую среду и накапливаться в ней, угрожая здоровью человека. В то же время часть их мишеней сумела к ним адаптироваться, снизив эффективность этого инструмента защиты растений.

Биопестициды же создаются на основе живых организмов или их продуктов. Они действуют избирательно: поражают только определённые виды вредителей, не нанося вреда полезным насекомым, животным, человеку и окружающей среде. При этом быстрее разлагаются в природе и не накапливаются в почве, воде или растениях.

Формированию тренда на популярность биопестицидов поспособствовали также развитие биотехнологий, а также изменения в общественном сознании: потребители всё больше выбирают экологически чистые продукты, что создаёт спрос на «зелёные» технологии защиты растений.

Одним из наиболее известных примеров биопестицидов является хитозан – модификация хитина, входящего в состав клеточных стенок ракообразных, насекомых и грибов. Он достаточно хорошо справляется с защитой от патогенов и одновременно стимулирует рост и продуктивность растений. Конечно, есть у хитозана и свои слабые стороны. Это, прежде всего, его плохая растворимость в воде, низкая стабильность и адгезия к тканям растений, что значительно усложняет технологию обработки посевов.

Недавно учеными Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, совместно с европейскими коллегами, было создано и запатентовано производное хитозана – новохизоль. За счет изменения линейной формы молекулы хитозана в глобулярную форму новохизоля они не только повысили его растворимость в воде, стабильность и адгезию, но и обеспечили возможность поглощения новохизолем других активных биологических соединений.

 «А значит, на его основе можно делать комплексные биопестициды, которые будут еще более эффективными в решении тех или иных конкретных задач защиты растений», – рассказал ведущий научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, д.б.н. Андрей Щербань.

Тем не менее, до настоящего времени новохизоль изучался преимущественно с позиций применения в медицине, а его возможности в области борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений практически не исследовались. Заполнить этот пробел и стало целью нового научного проекта ученых ИЦиГ СО РАН.

Перед его участниками встали две больших задачи. Во-первых, в лабораторных условиях изучить и описать молекулярный механизм действия новохизоля, реакцию генома растения на обработку.  А во-вторых, испытать в полевых условиях: как обработка модельного растения (в этой роли выступает мягкая пшеница) новохизолем на разных стадиях развития сказывается на его продуктивности и устойчивости к разным заболеваниям. И тем самым, подтвердить перспективы использования данного соединения именно в качестве биопестицида.

Причем, в этих экспериментах используют как чистый новохизоль, так и его комплексы с другими биологически активными веществами – экстрактами лиственницы, коры сосны сибирской и другие, которые также обладают защитными свойствами, но при этом сами по себе плохо растворяются в воде, нестабильны, что мешает их использованию.

В рамках проекта уже получены первые результаты. В рамках лабораторных исследований ученые, прежде всего, обратили внимание на антиоксидантную систему, являющуюся универсальным маркером стресса. Известно, что под влиянием разных видов стресса в клетках растений происходит накопление активных форм кислорода, которые разрушают белки, и, в качестве защиты, растения увеличивает активность ферментов, осуществляющих детоксикацию, удаление этих лишних активных форм кислорода.

«В ходе экспериментов, мы увидели, что обработка снизила активность таких ферментов в тканях растения, в частности, основных ферментов, которые разрушают пероксид водорода. Хотя, казалось бы, должно быть наоборот увеличение их активности. Но есть один важный нюанс. Пероксид водорода накапливается в очагах инфекции сжигая гриб. Да, одновременно эта перекись наносит урон и клеткам самого растения, но это можно сравнить с побочным эффектом от сильнодействующего лекарства. Первичной для растения является задача уничтожения очага инфекции, пероксид водорода с этим справляется, а новохизоль тормозит разрушение перекиси. Вот такая довольно сложная, но эффективная система», - объяснил Андрей Щербань.

Ученые доказали, что этот механизм работает в ряде экспериментов, результаты опубликованы в научных статьях. Кроме того, оказалось, что новохизоль вовлечен и в другие механизмы защитной системы растения. В частности, обработка этим препаратом повышает накопление особых рецепторов на поверхности клеток растений, реагирующих на элиситор: хитин в оболочке гриба, или же хитозан (новохизоль), вызывающий иммунную реакцию. Чем больше рецепторов, тем с большей вероятностью вовремя включится защитная система. Одновременно обработка новохизолем запускает повышение выработки растительных хитиназ – ферментов, которые разрушают хитин гриба.

«Таким образом, мы видим, что новохизоль явно активизирует работу защитных механизмов растения для борьбы с патогеном», - подчеркнул Андрей Щербань.

Полевые исследования препарата тоже принесли интересные результаты, было показано, что использование новохизоля в комплексе с другими средствами дает синергетический эффект. Задачей ученых было выбрать наиболее оптимальные сочетания по ряду параметров – эффективность применения в сочетании с низкой себестоимостью и простотой в изготовлении.

В итоге, было отобрано несколько комбинаций, каждая из которых имеет свои преимущества. Одна из комбинаций – сочетание новохизоля с серой. Сера – достаточно дешевый продукт, производство которого хорошо освоено и есть опыт применения ее в качестве химического пестицида. Но соединения с серой плохо растворимы в воде, легко смываются с поверхности, что вынуждает применять их в большом количестве, а эти вещества вредят не только патогенам, но и самим растениям, а также человеку. В комплексе же с новохизолем они лучше прилипают к поверхности, что позволяет в разы снизить концентрацию серы и, соответственно, негативные побочные эффекты от ее применения.

Хорошую эффективность показало соединение новохизоля с усниновой кислотой (получаемой из экстракта лишайника), которая не столь токсична как сера или медь.

В целом, исследователи считают, что новохизоль может стать основой для создания целой линейки биопестицидов (как в чистом виде, так и в комплексах), которые можно будет варьировать в зависимости от условий задачи. К тому же, его можно применять не только для защиты урожаев пшеницы. От грибных заболеваний страдают многие культурные растения, например, тот же картофель поражается грибом- фитофторой, хорошо знакомой не только аграриям, но и дачникам.

Специалисты из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН разработали эффективный способ получения большого количества поли(А)-полимеразы из кишечной палочки. Этот фермент необходим для исследования работы генов в клетках и создания мРНК-вакцин. Исследование опубликовано в журнале Biology.

Вакцины на основе мРНК — гибкий инструмент в борьбе с вирусами и бактериями (например, COVID-19), также они рассматриваются как средство терапии онкологических заболеваний, аллергий и иных патологий. Преимущества мРНК-вакцин — относительно высокая скорость и простота разработки по сравнению с классическими подходами. В фундаментальных исследованиях для анализа работы генов часто используются полиаденильные хвосты на одном из концов молекул мРНК. Эти хвосты повышают стабильность молекул мРНК в клетках и необходимы для эффективной работы мРНК-вакцин. Синтезируются полиаденильные хвосты специальным ферментом — поли(А)-полимеразой, который получают с помощью кишечной палочки (E. coli) в виде рекомбинантного белка. Однако рекомбинантная поли(А)-полимераза токсична для самих клеток E. coli, а также нарабатывается в кишечной палочке в нерастворимом виде, тогда как для использования необходима растворимая поли(А)-полимераза.

Исследователи сравнили продукцию поли(А)-полимеразы в семи штаммах кишечной палочки, варьируя температуру наработки рекомбинантного фермента. Было установлено, что штамм BL21 (DE3) pLysS показал наилучший баланс между плотностью культуры (показатель количества клеток), количеством, растворимостью и специфической активностью наработанной поли(А)-полимеразы. Оптимизация условий наработки поли(А)-полимеразы облегчит как проведение фундаментальных исследований, так и производство мРНК-вакцин.

Штамм BL21 (DE3) pLysS широко распространен и активно используется для наработки рекомбинантных белков. «В силу известных ограничений, связанных с экспортно-импортными операциями, получать штаммы E. coli из-за рубежа сейчас сложно, при их перевозке необходима непрерывная холодовая цепь с температурой минус 70 от момента упаковки производителем до момента распаковки в месте использования, поэтому работать с редкими коммерческими штаммами не всегда бывает удобно. В этом контексте то, что важный фермент хорошо нарабатывается в широко используемом штамме, является очень удачной находкой», — рассказал сотрудник лаборатории фармакогеномики ИХБФМ СО РАН кандидат биологических наук Игорь Петрович Оскорбин.

В дальнейшем ученые планируют исследовать особенности функционирования поли(А)-полимераз бактерий. На сегодняшний день известно, что они задействованы в важных физиологических процессах внутри клеток, однако детали работы поли(А)-полимераз остаются неизученными.
Исследования проводятся в рамках гранта РНФ № 24-24-00389.

Подготовили студенты отделения журналистики Гуманитарного института НГУ Алиса Новохатская и Ольга Кириленко для спецпроекта «Мастерская “Науки в Сибири”»

Как мы уже сообщали ранее, 2 – 5 июля в Новосибирском Академгородке проходила VIII Международная научная конференция PlantGen-2025, посвященная вопросам современной селекции растений. Известно, что на текущем этапе ключевую роль в селекции играют генетические технологии, которые активно осваиваются в разных странах, включая Россию и страны СНГ.

Казалось бы, благодаря генетике выведение новых сортов и гибридных форм вышло на высоченный технический уровень, о котором не помышляли даже сотню лет назад. Качественный разрыв с народной селекцией, существовавшей на протяжении сотен и даже тысяч лет, здесь огромен. С этим никто не будет спорить. Но тут выясняется, что современные генетические технологии очень сильно нуждаются в том материале, который был накоплен за указанные столетия стараниями «народных» селекционеров. Да, ныне селекция очень сильно вырвалась вперед, но она, решая актуальные задачи, вряд ли сможет обойтись без того генетического разнообразия, которое хранится в обширных коллекциях этих самых старинных «народных» сортов.

Этот важный момент был косвенно затронут в пленарном докладе академика НАН Республики Казахстан Ерлана Туруспекова. Напомним, что РК находится в списке мировых производителей пшеницы. Как заметил ученый, пшеница является основным драйвером в экономике Казахстана. Под ее выращивание выделены огромные площади – примерно 13 миллионов гектаров. И хотя в последнее время, по его словам, наметилась тенденция к диверсификации и частичной замене данной культуры другими культурами (например, зернобобовыми), пшеница в любом случае будет еще многие годы занимать центральное место в сельском хозяйстве этой страны. Фермеры, заметил Ерлан Туруспеков, не спешат переходить на новые для них культуры, поскольку такой переход связан с новыми рисками. Так что планы по диверсификации реализуются слишком медленно, несмотря на требования со стороны Министерства сельского хозяйства.

Самые масштабные посадки пшеницы сосредоточены на севере республики, где имеются наилучшие условия для ее выращивания (и почвы, и климат). Правда, отрасль всё чаще сталкивается с вызовами. Прежде всего речь идет о погодных условиях. По словам Ерлана Туруспекова, в среднем один год из трех является засушливым. И наоборот, в отдельные годы во время осенней уборки случаются сильные дожди, приводящие к прорастанию на корню. Всё это отрицательно сказывается как на количестве урожая, так и на его качестве.

Вместе с тем, перед сельским хозяйством поставлена задача добиться повышения урожайности зерновых к 2030 году, используя инновационные подходы. Это должно позволить, отметил Ерлан Туруспеков, сохранить текущую урожайность при одновременном сокращении посевных площадей до 10 миллионов га.

Надо ли говорить, что решение указанной задачи напрямую зависит от научной поддержки отрасли, где ключевое значение будут играть передовые методы селекции, связанные с современными генетическими технологиями? Именно такая работа ведется сейчас учеными-генетиками и селекционерами Казахстана, о чем Ерлан Туруспеков подробно изложил в своем докладе.

Надо сказать, что в Республике еще с советских времен образовалась своя школа селекционеров, прекрасно разбиравшихся в генетических методах. Сегодня они продолжают работу в этом направлении, взаимодействуя, в том числе, и со своими зарубежными коллегами (главным образом, из Великобритании). Как прямо признался Ерлан Туруспеков, казахские ученые в этом плане не являются изобретателями передовых методов. Однако они очень активно их осваивают.

Как раз в этом контексте всплыло имя британского ученого-биолога Артура Уоткинса, современника Николая Вавилова. Уоткинс стал первым ученым, определившим число хромосом у пшеницы. Правда, в нашей стране о нем осведомлены разве что специалисты. Тем не менее, его вклад в развитие генетики и селекции не остался незамеченным, главным образом благодаря собранной им коллекции семян пшеницы. Поэтому для британцев его имя стоит в одном ряду с именем Николая Вавилова.

Известно, что Николай Вавилов изучал происхождение зерновых культур и собрал огромную коллекцию семян (так называемый «генетический банк семян имени Н. И. Вавилова»). Данная коллекция является одним из важнейших научных наследий и имеет всемирное значение, в том числе – для современной селекции. Будучи выдающимся генетиком, Вавилов как будто наперед знал, каким будет значение такого «генетического банка» для генетических технологий будущего.

Артур Уоткинс в свое время внимательно следил за работой Николая Вавилова и читал его труды. Возможно, оценив значение этой работы, Уоткинс с 1930-х годов также начал собирать коллекцию семян. В его поле зрения находилась пшеница – одна из важнейших мировых сельскохозяйственных культур. Как мы знаем, по мнению Вавилова, пшеница вошла в сельскохозяйственную практику древних аграриев примерно 10 тысяч лет назад. За всё это время во многих уголках мира, где она возделывалась, происходило приспособление данной культуры к местным условиям методом обычной «народной селекции». При этом какой-то генетический материал утрачивался, но в целом, если собрать массу таких местных сортов воедино, мы получаем гигантский генетический банк. Это именно то, что так востребовано в современной селекции, где используются самые передовые генетические технологии.

Уоткинс, разумеется, также прекрасно понимал значение подобных коллекций. Отсюда, надо полагать, тот энтузиазм, с которым он взялся за дело. Собранная им коллекция семян пшеницы первоначально содержала примерно 7 000 образцов. К сожалению, во время Второй мировой войны значительная ее часть была утрачена. На сегодняшний день она состоит из 826 образцов мягкой пшеницы как минимум из 32 стран (в основном из Европы и Азии и немного – из Африки). Самое интересное, что сборщикам семян рекомендовано было приобретать их на рынках или у самих крестьян. То есть ученого не интересовали сорта, выведенные в тогдашних селекционных центрах. Ценность имели как раз сорта народной селекции, приспособленные к местным условиям. Такой подход был залогом генетического разнообразия.

Отметим, что выведение элитных сортов пшеницы на протяжении XX века в некоторых странах (конкретно, в Великобритании) сопровождалось уменьшением генетического разнообразия. Это довольно опасная тенденция. Фактически, широкое распространение в культуре ограниченного количества современных сортов вполне могло оказаться «тупиковой ветвью» для селекционеров. Именно в этих условиях и раскрывается мировое значение той же коллекции Уоткинса, которая представляет обширную «картотеку» генетического разнообразия, существовавшего до начала современной селекции.

Как мы понимаем, нынешнее ухудшение физических и санитарных условий выращивания растений вследствие климатических изменений требует выведение новейших сортов – высокоурожайных и при этом достаточно устойчивых к неблагоприятным внешним воздействиям. Планка требований здесь весьма высокая, ведь ввиду роста народонаселения требования по урожайности не снижаются, а только повышаются. Эти задачи как раз решаются с помощью новейших генетических технологий. В этих целях конкретно в Европе коллекция Уоткинса успешно используется для поиска новых аллелей или генов, отвечающих за устойчивость. И как мы сказали выше, сегодня эту коллекцию используют, в том числе, ученые из Республики Казахстан.

Причем, коллекция Уоткинса пока что использована не более чем на 40 процентов. Следовательно, у генетиков и селекционеров еще достаточно много материала, требующего изучения и дальнейшего использования (полагаем, то же самое можно сказать и коллекции Николая Вавилова). Это еще раз подчеркивает прозорливость выдающихся генетиков прошлого, почти сто лет назад внесших столь ценный вклад в продовольственную безопасность нынешних поколений.

Константин Шабанов

7 июля в аудитории имени академика Анатолия Мальцева Новосибирского государственного университета (НГУ) стартовала VI Большая математическая мастерская (БММ). На протяжении двух недель более 230 человек из разных городов России и Китая в составе нескольких команд будут работать над решением различных задач в области математики.

 Целью БММ является практический результат, задачи поступают от реальных заказчиков, а сама она является мероприятием-спутником международного форума технологического развития «Технопром».

История БММ в чем-то схожа с «Тотальным диктантом»: изначально идея зародилась в НГУ, но за прошедшие годы масштабы мероприятия значительно выросли, в этом году, помимо Новосибирска, она пройдет еще в трех вузах страны (Университет ИТМО (Санкт-Петербург), Адыгейский и Томский государственные университеты), начиная с прошлого года в ее работе активно участвуют иностранные студенты.

«Математических мастерских у нас много, но Большая – всего одна. И символично, что она стартует здесь, в знаменитой аудитории имени Мальцева, где начался путь в науку у многих выдающихся ученых, составляющих славу университета. Новосибирск был и остается одной из «столиц» российской математики», — констатировал в своем приветственном слове ректор НГУ, академик РАН Михаил Федорук.

Всего для участников отобрано 32 проекта, задачи в них сформулированы сотрудниками научных институтов Академгородка, а также представителями компаний, ставших партнерами в проведении БММ. «Часть задач носит достаточно фундаментальный характер, их результатом станут научные статьи, а часть – это технологические ИТ-проекты, по итогу их будет создан некий конкретный продукт, который, надеемся, устроит заказчика», — рассказал «Континенту Сибирь» член оргкомитета БММ-2025, младший научный сотрудник лаборатории прикладных цифровых технологий НГУ Чермен Цгоев.

В качестве примера таких прикладных проектов прошлых лет он назвал разработку алгоритма принятия решения о выдаче кредита для одного из банков, а также создание отечественной версии «софта» для управления распилом листов фанеры взамен иностранного продукта, покинувшего российский рынок.

Программа Большой математической мастерской состоит из двух модулей, которые продлятся до 19 июля. Проекты, признанные лучшими, будут представлены участникам форума «Технопром», который пройдет в Новосибирске в конце августа. Напомним, что в этом году ключевой темой форума станет вклад регионов в достижении технологического лидерства. «Технопром-2025» должен объединить представителей научных, деловых и властных кругов для выработки эффективных решений и обмена лучшими практиками.

О том, что климат претерпевает серьезные изменения, сегодня пишут многие, озвучивается немало самых разных прогнозов – к каким последствиям это приведет. И именно эта разница прогнозов становится предметом для яростных дискуссий. Кстати, эти темы обсуждали и 2 – 5 июля в Новосибирском Академгородке, в рамках проходившей VIII Международной научной конференции PlantGen-2025.

В Nature опубликовали результаты очередного исследования на эту тему. Авторы статьи утверждают, в относительно недалеком будущем из-за изменений климата кардинально изменится мировое сельское хозяйство и поэтому меры адаптации надо предпринимать уже сегодня, а иначе производство еды в некоторых регионах сократится до неприемлемо низкого уровня.

В своих выводах они опирались на «продольные данные по шести основным культурам из 12 658 регионов, что охватывает две трети мирового потребления калорий из сельхозпродукции», - иначе говоря, использовали достаточно большой массив статистических данных, чтобы заслужить внимание.

В частности, они пишут: «Мы установили, что при повышении средней глобальной температуры на 1 °C мировое производство сокращается на 5,5 × 10¹⁴ ккал в год (что соответствует 120 ккал на человека в день или 4,4% от рекомендованного потребления). Согласно нашим прогнозам, адаптация и рост доходов населения смогут компенсировать 23% потерь к 2050 году и 34% — к концу века (6% и 12% соответственно — при умеренном сценарии выбросов), однако значительные остаточные потери сохраняются для всех культур, кроме риса».

Ранее другие исследования перспектив мирового производства сельскохозяйственных культур уже дали важные представления о потенциальных последствиях изменения климата. Эти модели, основанные на биофизических процессах, точно описывают физиологические процессы (например, глубина корней, испарение, усвоение света) и калибруются по экспериментальным данным, полученным в идеальных условиях.

Однако в большинстве своем их авторы опирались на предположения экспертов о принятии решений фермерами, не учитывая обстоятельства, в которых эти решения будут приниматься - в условиях нехватки ресурсов, рыночных и финансовых ограничений, а также ошибок, которые принято называть «человеческим фактором». Проще говоря, прогнозировали поведение не реальных фермеров, а скорее их моделей.

Чтобы устранить этот пробел, авторы нового исследования применили эконометрический подход, который уделяет поведению фермеров внимание не меньшее, чем биофизическим факторам. Они оценивают совокупный эффект практических адаптационных шагов (например, смена сортов, изменение сроков посева, регулировка удобрений) без явного описания всех промежуточных процессов. Но при этом тоже признаются: «Ключевое предположение заключается в том, что фермеры с похожими климатическими, экономическими и инфраструктурными условиями принимают схожие решения по управлению хозяйством».

Проще говоря, в новой работе влияние человеческого фактора учтено лучше, но не полностью. Тем не менее полученные результаты, как уже было сказано, заслуживают внимания. Итак, что ждет мировой аграрный сектор уже в ближайшие десятилетия (по версии авторов публикации в Nature).

Во-первых, по всем культурам доминирующим фактором изменений выступает температура. Осадки сильнее влияют на межгодовую изменчивость, что важно для производителей, потребителей и планирования на уровне государства, но не определяют долгосрочные тренды. Глобальные потери урожайности отражают нелинейную реакцию растений на высокие температуры: экстремальная жара снижает урожайность, а уменьшение количества холодных дней её увеличивает. Адаптационные меры (например, изменение сортов, сроков посева, поливов) помогают смягчить потери от жары, но при этом снижают возможную выгоду от умеренных температур. Этот компромисс между устойчивостью к жаре и средней урожайностью хорошо известен и обусловлен физиологическими особенностями сортов, хотя его глобальный эффект ранее не был количественно оценён.

Если смотреть отдельно по культурам, то картина получается следующая.

Прогнозируются серьёзные потери урожайности кукурузы (до −40%) в «зерновом поясе» США, Восточном Китае, Центральной Азии, Южной Африке и на Ближнем Востоке. В Южной Америке и Центральной Африке потери умереннее (около −15%) благодаря высокой и растущей влажности. В Европе влияние варьируется по широте: от +10% на севере до −40% на юге. Потенциальные теоретические выгоды возможны в северных регионах, где кукуруза пока не выращивается.

Ситуация с соей аналогична кукурузе, но выраженность выше: потери до −50% в США и до +20% в влажных районах Бразилии. Но и тут открываются новые возможности в северных районах, где ранее соя широко не выращивалась, например, для Сибири. Что интересно, в северных регионах улучшится ситуация и в плане выращивания сорго (тогда как в традиционных регионах его производства будет падение от 10 % для Африки до 40 % в США). Вопрос в том заменят ли соя и сорго просевшие зерновые для экономик тех самых «северных областей», к которым относимся и мы, авторами статьи не рассматривался.

С рисом все неоднозначно. В Индии и Юго-Восточной Азии, где сосредоточено основное производство риса, при высоких выбросах ожидаются как умеренные потери, так и небольшие выигрыши. Однако в других регионах, включая Африку к югу от Сахары, Европу и Центральную Азию, прогнозируются потери до −50% и более.

А вот пшенице придется не сладко. Потери урожайности пшеницы прогнозируются практически по всему земному шару: от 15% −25% в   Европе, Африке и Южной Америке, до 30%−40% в Китае, России, США и Канаде. Еще хуже будет ситуация в Северной Индии ожидаются одни из самых серьёзных потерь в мире.

Ожидаются устойчиво отрицательные последствия во всех регионах выращивания кассавы, особенно в странах Африки к югу от Сахары. Хотя кассава не составляет крупной доли мировой выручки, это важная продовольственная культура для бедных стран. Поэтому потери могут серьёзно повлиять на питание уязвимых слоёв населения.

Итак, если резюмировать, то проблемы ждут всех, но наиболее сильно они ударят по самым богатым (страны «большой семерки» попадают в самые негативные зоны по большинству выращиваемых ими культур) и самым бедным (поскольку у тех просто запас прочности меньше).

А теперь добавим к этому прогнозу другие, согласно которым нас ждет глобальный дефицит питьевой воды, ощутимые последствия демографического спада в развитых странах и пусть затухающий, но демографический взрыв в Африке и части азиатских стран. Результаты получатся пугающие.

Впрочем, вопросы охраны границ и формирования новых военно-политических блоков для контроля над наиболее урожайными и водоносными регионами – это не к ученым. А вот адаптация нашего сельского хозяйства к меняющимся условиям, создание новых сортов у привычных культур и активное внедрение новых (соя, сорго и т.п.) – эти задачи без науки точно не решить.

Сергей Исаев

«Дендрогеномика» - для многих из нас пока еще весьма необычный термин, обозначающий новую междисциплинарную область исследований, связанных с поиском адаптивного генетического потенциала лесных древесных популяций. По сути, это весьма перспективное и актуальное направление в биологии растений. Актуальное в том смысле, что косвенно затрагивает условия жизни на нашей планете, где весомую роль как раз играют лесные массивы. Сохранение этих лесных массивов, как мы понимаем, - одна из важнейших задач современности, решение которой с определенных пор находится в списке приоритетов национальной политики во многих странах, включая и Россию.

Основные принципы этой новой актуальной дисциплины изложил профессор Геттингенского университета (а также профессор Сибирского федерального университета) Константин Крутовский, выступая с пленарным докладом на VIII Международной научной конференции PlantGen-2025, проходившей 2- 5 июля в Новосибирском Академгородке.

Ученый обратил внимание на то, что сегодня древесные растения во многих странах становятся агрокультурой и используются в промышленных плантациях, создающихся по всем правилам агротехники. Показательный пример. На промышленных плантациях в США выращивается ладанная сосна, дающая 15% всей деловой древесины в мире. В экономике этой страны она находится на втором месте по доходам после кукурузы (в аграрном секторе, разумеется).

Кроме того, большое распространение в подобных посадках получил трансгенный тополь, обладающий устойчивостью к жукам-вредителям. В настоящее время он является основным источником целлюлозы в Северной Америке. В основном он выращивается в таких штатах, как Орегон и Вашингтон. В штате Техас выращивается трансгенный эвкалипт, устойчивый к заморозкам (которые, как ни странно, случаются даже в этом весьма жарком регионе).

Такие же растения выращиваются в Китае и в Индии – тот же трансгенный тополь и эвкалипт. Как отметил Константин Крутовский, важность таких посадок в том, что они во многом помогают сохранить имеющиеся природные ресурсы (то есть естественные лесные массивы), снимая с них вот эту самую хозяйственную нагрузку и оставляя за ними исходные экологические функции. То есть, говоря по-простому, мы заменяем вырубку естественных лесов вырубкой искусственных посадок, где фигурируют растения, над выведением которых потрудились генетики.

И что самое примечательное для нас. Как напомнил Константин Крутовский, не так давно в РФ вышло распоряжение президента Владимира Путина кабинету Министров о рассмотрении возможности создания промышленных плантаций древесных культур с использованием генетически модифицированных деревьев. «Очень долго мы к этому шли. И я надеюсь, что будет федеральная целевая программа, поскольку это очень важно для сохранения наших лесов, о которых я хочу рассказать», - прокомментировал ученый.

В данном случае речь шла о так называемых бореальных (то есть северных) лесах. По словам Константина Крутовского, это самые крупные экосистемы планеты. Более 30% всех запасов лесных ресурсов приходятся именно на бореальные леса. Из них три четверти (75%) находятся на территории нашей страны. То есть это очень важный ресурс, требующий внимательного отношения со стороны ученых в качестве объекта исследования. Именно на бореальных лесах сосредоточено внимание той исследовательской группы, которую представляет Константин Крутовский.

Бореальные леса представлены, в основном, хвойными видами, и в последнее время здесь появилось очень много проблем, заметил ученый. В первую очередь сюда входят неблагоприятные условия среды, связаны с климатическими изменениями. В частности, увеличивается частота катастрофических пожаров. «Вообще, - уточнил Константин Крутовский, - пожары для таких лесов являются нормой. После них они обычно воспроизводятся, но лишь в том случае, если речь идет о низовых пожарах. Что касается катастрофических пожаров, то они наносят большой ущерб экосистемам. Они уничтожают и почвы, и среду обитания». И таких катастрофических пожаров, утверждает ученый, становится больше.

По мнению Константина Крутовского, во многом это связано с засухами, а также с определенной захламленностью лесов. Захламленность лесов, как ни странно, является обратной стороной борьбы за их сохранение, когда прекращаются даже санитарные рубки. Не меньшей проблемой является хищническая вырубка и распространение различных патогенов. Последнее обстоятельство также связано с изменением климата, как и увеличение частоты катастрофических пожаров. С ростом глобальной температуры для патогенов создаются более благоприятные условия. Всё сказанное, в конечном итоге, ведет к потере генетического и биологического разнообразия бореальных лесов.

Чтобы бороться с указанными проблемами, нам необходимо понять механизмы генетической адаптации, отметил ученый. Даже если использовать здесь технологии геномного редактирования, нужно выявить те важные гены, которые связаны с адаптацией и другими важными селекционными признаками. Это как раз и является главной целью исследований упомянутой исследовательской группы – поиск адаптационных механизмов, поиск генов, связанных с адаптацией и оценка адаптивного генетического потенциала лесных популяций. А также – оценка риска плохой адаптированности лесных популяций, то есть вероятность этих популяций не приспособиться к изменяющимся условиям среды, чтобы выжить.

Как раз в целях проведения указанных исследований был предложен междисциплинарный подход, обозначенный термином «дендрогеномика». Данная дисциплина, отметил Константин Крутовский, интегрирует дендрохронологию, дендроклиматологию, дендрологию и геномику. «Это такой пионерский подход, который предложила наша группа, наша лаборатория. Термин «дендрогеномика» уже использовался в наших публикациях и сумел прижиться», - разъяснил ученый.

По его словам, предложенный подход оказался очень эффективным для изучения генетических механизмов адаптации. Если изучать динамику годового прироста, используя керны, то мы, фактически, получим индивидуальный ответ конкретного дерева на влияния факторов среды. «Это – богатейший архив данных за сотни, тысячи лет. А благодаря непрерывным хронологиям у нас есть такие данные до 70 тысяч лет. Всё это можно синхронизировать с реальными календарными годами и, таким образом, изучать зависимость этого прироста от климатических факторов и иных средовых факторов. Причем, можно делать как индивидуальную оценку, так и популяционную оценку. Здесь можно строить разные модели – климатические, прогностические и так далее», - разъяснил Константин Крутовский.

К примеру, используя указанный материал, можно спокойно выделить периоды засух, и, изучая динамику прироста до этого периода, во время этого периода и после, мы можем получать разные индексы устойчивости, сопротивления, восстановления. Эти индексы рассматриваются как индивидуальный фенотип. И если при этом нам удается генотипировать дерево по множеству маркеров, мы сможем ассоциировать изменчивость по этим фенотипам с генетической изменчивостью. Как раз таким способом, отметил ученый, мы в состоянии находить гены, связанные с адаптивными признаками.

Основные виды деревьев, которые изучает данная исследовательская группа, - это лиственница, сосна обыкновенная и сосна сибирская (она же - кедр). Лиственница в нашей стране имеет очень широкий ареал. Это – типичное хвойное, отличающееся от остальных хвойных тем, что она имеет сезонное старение (то есть сбрасывает хвою на зиму). В отношении указанных видов (особенно – в отношении лиственницы) проделана очень большая работа, результаты которой адекватно могут оценить только специалисты. Отметим лишь, что у нас в стране такую работу осуществляет лаборатория лесной геномики Сибирского федерального университета (г. Красноярск). На сегодняшний день это единственная в России лаборатория такого рода.

В целом же исследования в области дендрогеномики осуществляются сейчас совместно с другими научными организациями, включая и Геттингенский университет (в Германии, как известно, очень серьезно относятся к проблеме климатических изменений). Важность таких исследований как раз и заключается в том, что ученым удалось выявить, насколько исследуемые популяции адаптированы к климатическим изменениям. Как заметил Константин Крутовский, популяции очень сильно отличаются друг от друга по своим возможностям адаптации, то есть по-разному приспособлены к меняющимся условиям (эти условия выявлялись с помощью различным климатологических моделей). Есть, например, популяции, у которых минимальные шансы на адаптацию, а значит, есть высокая вероятность их полного исчезновения в не такой уж далекой перспективе. Но также есть популяции, в этом плане более-менее обнадеживающие.  

Полагаем, что практические приложения дендрогеномики совершенно очевидны даже неспециалисту. Например, если в нашей стране начнут создавать промышленные плантации хвойных деревьев (хотя бы в плане восстановления вырубленных лесов), то уже имеются данные относительно того, на какие популяции стоит обратить внимание или какой генетический материал нужно использовать в целях создания новых форм, устойчивых к меняющимся условиям. Иными словами, успех в области набирающего популярность лесоводства будет очень сильно зависеть от развития исследований в области дендрогеномики. Это уже совершенно понятно. Осталось только дождаться той самой федеральной программы по стимулированию промышленных посадок генетически модифицированных древесных культур, о которой говорил Константин Крутовский.

Олег Носков

Сибирь – это не только газ, нефть и пушнина. Эти стереотипы уже настолько въелись в наше сознание, что нам уже трудно представить иные пути развития наших суровых краев. Впрочем, их суровость также несколько преувеличена и циркулирует в сознании многих из нас как еще один стереотип, уже изрядно затасканный и во многом – вредный. Показателен такой факт. До революции вся Сибирь в сознании многих тогдашних интеллигентов устойчиво ассоциировалась с безжизненной ледяной пустыней, годной только для ссыльных и каторжан. Однако Владимир Ленин, отбывая ссылку на юге нынешнего Красноярского края, в своих письмах называл те места «Сибирской Италией» - до того они казались ему живописными и плодородными. В послевоенные годы некоторые наблюдатели отмечали такую картину: проезжая осенью по Кулундинской равнине, вашему взору предстает бескрайнее море хлебов, растянувшихся от горизонта до горизонта. Впечатление такое, будто вы находитесь не в Сибири, а где-то в степях Украины. Такие же впечатления возникали при виде бесчисленных стад, пасущихся в Барабинских степях.

Как когда-то отмечали советские ученые, в Сибири в 3-4 раза больше плодородных земель, чем на той же Украине. С учетом районов, покрытых лесом, граница широко растянутой сельскохозяйственной зоны доходит почти до Ханты-Мансийска и Енисейска и примерно на полтысячи километров - к северу от Читы. Уже тогда пшеницу выращивали по долинам Лены, Вилюя и Алдана - на многие сотни километров вокруг Якутска. Вдоль Енисея сеяли рожь, овес и ячмень. И самое важное: пояс степей, вытянутый вдоль юга Сибири – от Урала до Тихого океана – давал основу для мощного развития здесь сельского хозяйства самого разного профиля. В этих местах можно было развивать животноводство, сеять зерновые культуры, выращивать овощи, создавать бахчи и даже фруктовые сады.  

Особенно широк этот степной пояс в Западной Сибири, где он сливается в единый массив со степями Казахстана. В 1950-е годы партийное руководство высоко оценило потенциал сибирских степей. В этих краях уже начали выращивать такую типично южную культуру, как кукуруза. Практика показала, что ее урожаи могут быть достаточно высокими даже в таежной полосе. В основном ее рассматривали как ценную кормовую культуру, собирая с гектара по 60 центнеров початков (в стадии молочной спелости) и примерно тысячу центнеров зеленой массы.

Сибирская пшеница оказалось первоклассной по содержанию белка и высокому проценту выхода муки. Вопреки устоявшимся стереотипам, здесь хорошо росли не только яровые, но и озимые хлеба. Почвы же оказались настолько плодородными, что давали зерна в два с четвертью раза больше, чем в среднем по стране. Не удивительно, что к середине 1950-х годов Сибирь обогнала Украину по зерну.

В свете сказанного тогдашнее руководство страны намерено было превратить Западную Сибирь в еще одну «житницу». И что самое интересное: развитие сельского хозяйства в здешних краях в те годы тесно увязали с гидростроительством и мелиоративными работами. На этих пунктах необходимо остановиться поподробнее.

Казалось бы, какая связь между строительством на Оби гидроэлектростанций и сельским хозяйством? На самом деле, связь была прямая. На Оби в то время собирались соорудить целый каскад ГЭС. Одна из них – Новосибирская ГЭС – была в итоге построена. Ее мощность должна была составить 400 МВт. Следом, южнее Новосибирска, планировали построить еще одну электростанцию – Каменскую ГЭС мощностью 500 МВт. Появление двух водохранилищ как раз должно было способствовать развитию сельскохозяйственного производства. В середине 1950-х годов (то есть еще до ввода Новосибирской ГЭС в эксплуатацию) в научной периодике сообщали о том, что вдоль Обского водохранилища будут размещаться электрические насосные установки для орошения примыкающих к этому рукотворному водоему полей. Данная оросительная система должна была превратить эти засушливые (как считалось) земли в высокоплодородные сельскохозяйственные угодья.  Одновременно с тем водохранилище должно было стать местом для богатых рыбных промыслов. Как отмечалось в некоторых публикациях, через 5 – 6 лет Обское море будет давать 25 тысяч центнеров рыбы – в десять раз больше, чем обычно добывалось на этом участке Оби.

Еще большие надежды возлагались на Каменское водохранилище. По плану, оно должно было стать источником самотечной воды для Кулундинской степи, которая является весьма плодородной, но при этом засушливой. Впрочем, некоторые специалисты с опаской относились к данному проекту, поскольку, судя по расчетам, в зону затопления попадало примерно семь районов Алтайского края и как минимум один район Новосибирской области. А ведь в теории на Каменской ГЭС не останавливались. В 1950-х годах в научных кругах ходили разговоры о строительстве на Оби крупнейшей в мире гидроэлектростанции, превышающей по мощности Братскую ГЭС! Этим грандиозным планам не суждено было сбыться (возможно, к лучшему).

Отметим еще одно важное направление деятельности, связанное с развитием сельского хозяйства в Западной Сибири. Речь идет об осушении болот, за счет чего пытались нарастить площадь продуктивных сельхозугодий. Считалось, что плодородные земли Западной Сибири сильно страдают от наличия болот. Вместе с озерами они покрывали значительные пространства междуречий Иртыша, Оби и Енисея в районах Барабы, Васюганья, Нарыма и Колпашево. Комплексное решение гидроэнергетических и мелиоративных вопросов должно было преодолеть эту трудность и расширить площадь сибирских сельскохозяйственных угодий.

Еще один немаловажный аспект данного направлением. Как полагали ученые, создание мощной энергетической базы в Сибири открывает возможности для массовой электрификации сельского хозяйства и дальнейшего повышения его производительности. Причем, речь шла не только о механизации производственных процессов. Ученые того времени вынашивали поистине революционные планы насчет искусственного повышения сибирских агроклиматических ресурсов путем «тепловой мелиорации», то есть путем электрического и водяного отопления открытого грунта! Прежде всего это касалось выращивания ранних и поздних овощей вокруг городов и промышленных центров Сибири.

Кстати, на тот момент уже имелся опыт электротепловой мелиорации в парниках и теплицах Кузбасса методом проведения электрического тока через грунт. Такой обогрев в четыре раза увеличивал производительность труда и на полмесяца ускорял сроки созревания растений. У советских ученых в этой связи возникла уверенность, что благодаря подобным методикам в недалеком будущем обильные ранние овощи будут выращиваться в Сибири повсеместно.

И что самое характерное. Уже в те годы сибирские садоводы замахивались на выращивание южных плодовых деревьев. В некоторых колхозах Сибири плодоводство стало одной из самых доходных видов деятельности. Фруктовые сады, где в открытом грунте выращивались полновесные сорта яблок («Апорт», «Белый налив», «Антоновка»), а также груши и виноград, существовали даже на территории Новосибирской и Томской областей. А некоторые сибирские садоводы-романтики уже мечтали о создании оранжерей, где бы под лампами дневного света выращивались ананасы и… авокадо!

Подчеркиваем, что так представляли себе будущее Сибири до того, как из ее недр стали выкачивать нефть и газ. Уже само по себе показательно то, что в рассуждениях ученых тех лет углеводороды не упоминались в качестве главного богатства «сибирских кладовых». И если говорить откровенно, то стратегия «цветущего сада» и «второй житницы» куда больше отвечает интересам сибиряков, чем взявшая верх стратегия «энергетической державы».

Николай Нестеров

Так случилось, что в этом году генетика отмечает свой 125-летний юбилей. Как раз 125 лет назад в обиход вошел сам этот термин – «генетика». И хотя законы наследственности Мендель открыл намного раньше, как самостоятельная дисциплина генетика появилась позже, а именно в 1905 году.

Об этом факте напомнил своим коллегам академик РАН Геннадий Карлов, выступая с пленарным докладом на VIII Международной научной конференции PlantGen-2025, проходившей 2- 5 июля в Новосибирском Академгородке. Таким образом, в 2025 году участники конференции, посвященной вопросам генетики и селекции, как бы отмечали свой юбилей. По мнению Геннадия Карлова, с 1905 года начался принципиально новый этап в вопросах селекции растений, особо учитывая то обстоятельство, что Мендель открыл свои законы на сельскохозяйственной культуре – горохе.

С появлением генетики, отметил Геннадий Карлов, в руках селекционеров появился новый инструмент, позволивший им вести строго научную селекцию. Поэтому, считает ученый, генетика и селекция неразрывно связаны друг с другом с самого начала. И в последние годы мы наблюдаем здесь очень много открытий и различный приложений в области генетических технологий, которые неизменно находят отражение в селекции растений.

Если говорить о вехах, то здесь хронология выглядит следующим образом. Так, на 1920-е годы пришлось появление гибридной селекции. В 1930-х годах в селекционной работе началось использование мутантов. Затем произошло открытие двойной спирали молекулы ДНК. В 1960-е годы происходит «зеленая революция», когда началось широкое внедрение высокопродуктивных сортов (с использованием минеральных удобрений и пестицидов). В 1986 году отмечается появление первых трансгенных растений, а спустя десятилетие началось их практическое использование.   

Наконец, ближе к нынешнему столетию в селекции началось использование достижений в области молекулярной генетики. В данном случае речь идет об использовании различного рода маркеров в селекционных программах. То есть мы говорим о появлении и использовании геномной селекции, геномного редактирования, расшифровке геномов и так далее. Одна из очень важных вех в развитии генетических технологий, считает Геннадий Карлов, - это расшифровка генома пшеницы, в которой принимали участие, в том числе, и сотрудники Института цитологии и генетики СО РАН. Еще одна важная веха - это появление технологии Speed Breeding («ускоренное разведение»). И уже в наши дни, заметил ученый, мы начинаем использовать в селекции технологии искусственного интеллекта.

Таким образом, если когда-то всё научное обеспечение селекции ограничивалось (образно говоря) авторучкой и линейкой, то со временем инструментарий всё более и более усложнялся. Сегодня селекционеры используют не только мутагенез и ГМО, но всё чаще и чаще применяют высокотехнологичные подходы, например, данные полногеномного секвенирования или цифрового фенотипирования. А также, соответственно, используют редактирование генома.

Здесь необходимо сказать несколько слов о создании трансгенных (генно-модифицированных) растений, поскольку значение данной технологии до сих пор достаточно велико. По словам Геннадия Карлова, эта технология очень активно используется в мировой практике. На сегодняшний день в мире посевы ГМО-растений составляют примерно 200 миллионов га в 32 странах. В основном используется 30 культур. И если оценить динамику, то рост площадей под такие культуры до сих пор продолжается, отметил ученый.

В частности, в прошлом году этот рост составил 1,9 процента – в сравнении с 2023 годом. Если мы возьмем, например, США, то по большему ряду культур 70 – 80% посевных площадей представлены там как раз трансгенными растениями. В основном это соя, кукуруза, сахарная свекла, хлопчатник, рапс. Если говорить о соотношении, то в мире первое место занимает трансгенная соя. Под нее выделено порядка 105 миллионов га посевных площадей (то есть половина).

В число трансгенных растений также входят и декоративные культуры. Так, в прошлом году было продано порядка 50 тысяч растений светящейся петунии. Поэтому рынок трансгенов растет, развивается и пока нет признаков его остановки (хотя рост несколько замедлился по сравнению с предыдущими десятилетиями).

Почему технологии ГМО до сих пор остаются востребованными? Как пояснил Геннадий Карлов, трансгенные растения дают достаточно много преимуществ, включая и такую повестку, как снижение углеродных выбросов. Конечно, какие-то моменты могут быть дискуссионными, но, тем не менее, есть преимущества и чисто экономического плана. Например, благодаря трансгенам можно во многих случаях снизить пестицидную нагрузку и добиться повышения урожайности. В принципе, сами по себе трансгенные растения не отличаются какой-то особо высокой урожайностью. Однако при выращивании, благодаря их высокой устойчивости к вредителям, удается лучше защитить урожай, за счет чего и происходит выигрыш. Соответственно, снижается себестоимость производства продукции.

Если говорить о геномном редактировании, то сейчас это направление очень активно развивается, подчеркнул Геннадий Карлов. Российские ученые также пытаются включиться в это направление, и уже получены весьма обнадеживающие результаты. У нас этим занимается несколько групп в ряде институтов, в том числе несколько таких групп работают во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной биотехнологии (ВНИИСБ), возглавляемом Геннадием Карловым.

В частности, одна группа работает с картофелем. Путем геномного редактирование было создано растение картофеля, не образующее цветки. Оно образует больше клубней (хотя и не очень крупных), которые формируются раньше, чем у обычных сортов. Другой пример – создание картофеля с низким содержанием редуцированных сахаров, что очень важно для приготовления картофеля-фри или чипсов.

Другая группа занимается зерновыми. Прежде всего речь идет о пшенице. Конкретная работа выполнялась совместно с ИЦиГ СО РАН. Было получено растение, на котором выколашивание (то есть появление колоса) начиналось быстрее, чем у известных сортов.  Также велась работа с тритикале. Данная работа позволила провести мультиплексное редактирование нескольких генов, в результате чего был получен набор линий тритикале с различными вариантами биосинтеза крахмала.

Также Геннадий Карлов остановился на самих методах выявления генетических маркеров, отвечающих за качественные показатели тех или иных культур, в частности, пшеницы. Например, был выявлен маркер, отвечающий за показания белка в пшенице твердых сортов. Аналогичные исследования проводятся и на сое. Причем, как подчеркнул ученый, выявлены именно те маркеры, что соответствуют нашим природно-климатическим условиям.

Разумеется, подробности генетических технологий доступны пониманию только специалистов. Однако в этой связи интересно отметить следующее. Примерно лет семь-восемь назад доводилось слышать, будто геномное редактирование – настолько «эзотерическая» тема, что количество в мире специалистов, способных успешно работать с этой технологией, можно пересчитать по пальцам. Высказывались опасения, что наша страна рискует попасть в зависимость от иностранных компаний, которые будут монопольно осуществлять такую работу на глобальном уровне. Но судя по тому, что было услышано на PlantGen-25, нашим ученым все-таки удалось освоить передовые методы. Так что российские генетики также вносят свой посильный вклад в политику импортозамещения.  

Николай Нестеров

Ускорить более чем в четыре раза создание улучшенных сортов ячменя с ценными свойствами с помощью нового метода генетического редактирования смогли ученые ИЦиГ СО РАН. Результаты представлены в рамках доклада на VIII Международной научной конференции "Генетика, Геномика, Биоинформатика и Биотехнология растений" (PlantGen2025).

Предложенный исследователями подход основан на системе, известной как "молекулярные ножницы", но с важным усовершенствованием — добавлением комплекса генов, полученных от пшеницы и регулирующих скорость роста и развитие растения в целом.

Как объяснили ученые Института цитологии и генетики (ИЦиГ СО РАН), метод "молекулярных ножниц" позволяет прицельно изменять ДНК животных, растений и микроорганизмов, "разрезая" молекулу ДНК в необходимом месте. Однако использование этого метода для генетического редактирования коммерческих, а не только лабораторных сортов ячменя, затруднено.

Это связано с тем, что такие признаки, как способность к трансформации и регенерации культуры in vitro (в пробирке) зависят от определенного набора генов каждого конкретного сорта.

По словам ученых ИЦиГ, предложенный ими способ, связанный с использованием комплекса генов регуляторов роста пшеницы GRF4-GIF1, позволил повысить способность растений к регенерации после внесения генетических изменений.

"В результате были получены линии голозерного ячменя с повышенным содержанием белка и аминокислот. Такой ячмень перспективен для производства круп, комбикормов, поскольку дает меньше отходов и обладает высокой питательной ценностью", — прокомментировала научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики и цитогенетики растений ИЦиГ СО РАН Екатерина Тимонова.

Частота успешной модификации составила 3,8 %, тогда как стандартные методы для этих сортов давали нулевой результат.

"Раньше на выведение сорта с нужным признаком уходило 6–8 лет скрещиваний и отбора. С помощью разработанной методики мы смогли искусственно отредактировать геном нескольких сортов ячменя и практически сразу (в течение полутора лет) получили линии с полезной мутацией", — рассказала Тимонова.

По ее словам, полученные результаты важны для развития будущих биотехнологических программ по селекции ячменя. Возможность редактировать гены непосредственно напрямую в элитных сортах избавляет от необходимости трудоемких этапов гибридизации и самоопыления. Это особенно актуально для быстрого создания сортов, адаптированных к выращиванию в разных климатических зонах.

"Это также позволят нам в перспективе сосредоточится на применении метода к другим важным признакам ячменя, например, устойчивости к стрессовым условиям и питательным качествам зерна", — прокомментировала Тимонова.

Исследования выполняются в рамках реализация программы создания и развития центра геномных исследований мирового уровня "Курчатовский геномный центр", Соглашение №075-15-2025-516 от 30.05.2025.