Корректируя природу. Как российские ученые ускоряют селекцию

1 ноября 2025

Процесс выведения нового сорта или гибрида сельхозрастения должен занимать в России не 10–12, а 2–5 лет. Такую задачу в ходе форума «Русское поле — 2025» поставила ученым министр сельского хозяйства РФ Оксана Лут. Какие технологии уже используют российские ученые, чем ГМО-культуры отличаются от ГМ-растений и что будет, если скрестить капусту с горчицей — в статье журнала Поле.РФ.

Залог селекционного успеха

Успех новых сортов и гибридов на рынке семян зависит от двух ключевых факторов, считает директор селекционно-семеноводческого центра Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева Сократ Монахос.

Первый фактор — преимущества сорта или гибрида. Это более высокая урожайность, устойчивость к болезням, вредителям и неблагоприятным погодным условиям. Такие характеристики важны для сельхозпроизводителей и конечных потребителей. Второй фактор — организация семеноводства. Необходимо грамотно выстроить производство и продвижение семян на рынке.

Директор селекционно-семеноводческого центра РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева Сократ Монахос:

«Выход новинок на российский рынок определяется талантом селекционера, современными технологиями и умениями маркетологов на этапе продвижения. У отечественных селекционных достижений дорога в массовое, промышленное производство закладывается исключительно благодаря активному взаимодействию науки и бизнеса».

Объем рынка гибридных семян в России составляет более 110 млрд рублей, а площадь под гибридными культурами — 18 млн гектаров.

Методы селекции растений 

В России применяются разнообразные способы селекции растений, среди которых преобладают классические. Однако все большее распространение получают современные методы геномного редактирования, геномной и предиктивной селекции, отмечает Монахос.

Какие методы селекции растений  используются в России?

Традиционные или классические:

• гибридизация, выступающая наиболее эффективным способом генерации генетического разнообразия,
• отбор, являющийся способом управления генетической структурой селекционных популяций.

Молекулярная селекция, в том числе:

• поиск молекулярных маркеров хозяйственно-ценных признаков,
• дизайн ДНК-тест систем,
• реализация маркер-опосредованного отбора на основе ПЦР-анализа.

Культура клеток и тканей in vitro, в частности:

• производство линий удвоенных гаплоидов в культуре изолированных микроспор, пыльников или семязачатков, 
• эмбриокультура — культивирование незрелых зародышей, произведенных при межвидовой гибридизации, или как элемент технологии спидбридинга (технология ускоренного развития растений — прим. ред.).

Вызовы и решения для российской селекции

Один из основных вызовов для селекции — длительность селекционных программ. Для выращивания одно- или двухлетних растений требуется более 6-12 лет. Другие барьеры — низкая интенсивность программ и ограниченные генетические источники.

По мнению ученого, решением может стать генетико-селекционная программа ускоренной селекции. При ее использовании точность отбора может быть повышена в сто раз, интенсивность селекционных программ — в десять раз, а время их реализации сократится до семи лет.  В частности, речь идет об использовании молекулярной селекции растений и применении клеточных технологий in vitro.

Большое значение приобретает цифровая селекция, цель которой — выработка новых технологических решений ускоренной, высокоэффективной селекции растений. Технологии «предсказательной селекции» интегрируют большие данные: результаты гено- и фенотипирования, условия среды и параметры агротехнологии.  

В целом, по мнению Монахоса, в эру «больших данных» машинное обучение в селекции растений выступает основным инструментом объяснения или предсказания фенотипа (внешние признаки и различные качества растения) на основе генотипа (совокупность всех генов) в различных условиях среды.

По словам Монахоса, к барьерам традиционной селекции относятся трудоемкий гибридологический анализ, низкая выровненность инбредных линий, меньшее число родительских линий, длительный срок селекционной программы.

В современной технологии сроки в два раза короче, а число родительских линий в 10 раз больше. Но для таких успехов ученым нужны современные условия: лаборатория ДНК-анализа, лаборатория культуры клеток in vitro, фитокомпартмент (комплекс с разнообразными вегетационными камерами), который позволяет регулировать климат.

Капуста + горчица = ?

Одна из разработок ученых РГАУ — МСХА им. К. А. Тимирязева – проект по скрещиванию белокочанной капусты с эфиопской горчицей.

«В нашем проекте с использованием технологии спасения зародышей нам удалось получить межвидовые гибриды между тетраплоидной капустой белокочанной, у которой набор хромосом увеличен в два раза по сравнению с обычной капустой, и эфиопской горчицей», — рассказал Монахос.

По его словам, основная задача заключалась в том, чтобы передать ген устойчивости горчицы к сосудистому бактериозу, которому подвержена белокочанная капуста. Ген имел свойство «распадаться» и теряться в поколениях, однако российским селекционерам удалось успешно преодолеть это испытание и передать его гибриду капусты.

Как пояснил Монахос, таким образом ученые академии стали первыми в мире, кто создал белокочанную капусту с геном устойчивости сразу к трем наиболее вредоносным заболеваниям — фузариозу, киле и сосудистому бактериозу. Ученый уверен, что такие гибриды по достоинству будут оценены фермерами и агрохолдингами, выращивающими этот овощ.

ГМО и ГМ-растения: что разрешено в России?

Генная инженерия — один из способов ускорить появление нужных человеку сортов и гибридов. В числе наиболее известных методов геномного редактирования — создание генетически модифицированных организмов (ГМО).

В России выращивание ГМО-культур запрещено, кроме целей научных исследований. При этом разрешена регистрация и употребление некоторых ГМО-продуктов с соответствующей маркировкой. С июня 2025 года разрешён ввоз ГМО-сои для производства экспортных кормов.

Хотя и ГМО-растения, и ГМ-растения относятся к продуктам генной инженерии, их генетический материал изменяют по-разному. В случае ГМО в геном встраивают чужеродные последовательности, а при ГМ-редактировании модифицируют существующую ДНК растения.

Директор Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной биотехнологии Геннадий Карлов:

«В России из-за действующего в течение долгого времени запрета отсутствуют конкурентоспособные трансгенные сорта. Мы не прошли тот путь, который проходили зарубежные компании в течение последних 25 лет, и, даже если решение об отмене запрета на ГМО-культуры будет принято, Россия просто откроет рынок для иностранной продукции».

Карлов считает нецелесообразным снимать запрет на ГМО-культуры, но предлагает вывести из-под ограничений генетически модифицированные (редактированные) растения, которые не содержат чужеродные ДНК.

«Например, новые сорта кукурузы и пшеницы как раз образуются за счет селекции, то есть отбора мутаций, которые полезны для человека», — отмечает ученый.

32 страны в мире выращивают 30 культурных ГМ-растений.

ГМ-растения могут обладать устойчивостью к болезням, засухе и другими полезными качествами. В России уже существуют такие сорта пшеницы. Ведется работа над созданием картофеля, устойчивого к холодовому осахариванию: 

«Многие ученые, в том числе работающие в нашей лаборатории, ведут работы по выведению картофеля, устойчивого к холодовому осахариванию. В таком продукте снижается содержание акриламида, который считается токсичным и потенциально канцерогенным», — говорит Карлов. 

Заведующий лабораторией системной геномики и мобиломики растений МФТИ Илья Киров считает, что в РФ нужно на законодательном уровне разрешить выращивание культур, полученных методом геномного редактирования.

Заведующий лабораторией системной геномики и мобиломики растений МФТИ Илья Киров:

«Если растение получено таким образом и не содержит в своем геноме ничего инородного, то его нужно разрешать к выводу на рынок, потому что оно не имеет практически никакого отличия от растений, выросших в природе».

По его словам, сейчас такие растения находятся в «серой» зоне — доказать, что они отредактированы, очень сложно. При этом технология сильно помогает селекции. Если ее не разрешат, российские селекционеры отстанут от зарубежных коллег.  

Будущее ГМ-технологий

Российские ученые разрабатывают отечественный вирусный редактор генома сельскохозяйственных растений. В проекте участвуют специалисты МФТИ, НИИ системной биологии и медицины и других научных институтов.

Технология позволит проводить бестрансгенное редактирование генома: получать семена отредактированных растений за один период вегетации без введения чужеродных генов и без регенерации растений из клеток и тканей. Сейчас именно эти ограничения тормозят развитие геномного редактирования в сельском хозяйстве.

По словам Кирова, технология ускорит генетический дизайн растений, поиск генов-мишеней, развитие ИИ-моделей для селекции и будет способствовать появлению биотехнологических компаний в агросекторе.

«Наука всегда готова работать по запросу бизнеса. Мы уже сотрудничаем с различными компаниями на совершенно разных условиях. Многие понимают, что платформа для точечного редактирования — это конкурентное преимущество. Особенно это касается культур, у которых число генов-мишеней огромное: томат, рапс, соя и другие», — отмечает ученый.

Главная задача сейчас — создать коммерческий инструмент для геномного редактирования. Он должен быть эффективным, воспроизводимым, доступным и не увеличивать себестоимость продукции.

Ученый прогнозирует, что через 2–4 года в России появятся индустриальные геномные редакторы генома — более быстрые, простые и доступные. Это позволит массово внедрить технологию в сельском хозяйстве и значительно сократить сроки редактирования, а значит и появления новых, более продуктивных и устойчивых к болезням и непогоде сортов и гибридов сельхозкультур.

Источник