Устойчивое развитие селекции пшеницы в Казахстане

Недавние сбои в глобальных поставках пшеницы наглядно продемонстрировали, что она является одним из основных источников питательных веществ для большинства населения развивающихся и наименее развитых стран, а также играет ключевую роль в обеспечении продовольственной безопасности развитых государств. Помимо геополитической нестабильности, серьезную угрозу устойчивости селекции и производства пшеницы во всем мире представляет быстрое изменение климата. В связи с этим мировые производители, включая Казахстан, должны сохранять твердую приверженность устойчивому развитию селекции и производства пшеницы. Для Казахстана пшеничная мука является не только основой национальной кухни, но и важным источником дохода. В этих условиях возникает острая необходимость в выведении сортов пшеницы с повышенным потенциалом урожайности и улучшенными качественными характеристиками в максимально сжатые сроки.

Одним из наиболее эффективных способов решения данных задач, особенно в части ускоренного создания новых сортов, является внедрение современных технологических достижений в селекции растений, таких как геномная селекция и ускоренная селекция (Speed Breeding). Однако в практике селекции пшеницы в Казахстане эти технологии используются в крайне ограниченной степени. Основными сдерживающими факторами являются дефицит высококвалифицированных специалистов, недостаточное финансирование и несистемный характер инвестиций в аграрный сектор. Еще одним критическим узким местом является слабое взаимодействие между генетиками, селекционерами, фермерами и государственными структурами.

В совокупности эти ограничения существенно замедляют трансформацию селекционной системы Казахстана от традиционных подходов к геномно- и феномно-ориентированному отбору.

С учетом растущей потребности во внедрении геномной и ускоренной селекции, целью проекта «Повышение ценности центральноазиатской пшеницы с использованием полногеномного сканирования, автоматизированного фенотипирования и интенсивного отбора», осуществляемого на базе лаборатории молекулярной генетики и геномики Научно-исследовательского института биотехнологии и экологии Жетысуского университета имени И. Жансугурова, является выявление и использование геномных вариаций, связанных с экономически значимыми признаками, с применением современных инструментов аграрных наук для укрепления селекционной практики в Казахстане.

В рамках данного грантового научного проекта наша научная группа проводит полногеномное секвенирование (Whole-Genome Sequencing) коммерческих сортов пшеницы, представляющих генетическое разнообразие Центральноазиатской панели пшеницы. Полногеномное секвенирование означает чтение полной генетической информации растения, подобно подробной инструкции.

Секвенируя геномы, мы можем обнаружить уникальные гены, связанные с урожайностью, адаптацией и устойчивостью к стрессам. Более того, это позволяет нам понять, как те или иные сорта пшеницы эволюционировали и адаптировались к местным условиям, а также выявить ценные генетические признаки, которые можно использовать в селекционных программах.

Эта информация позволяет нам более эффективно и ответственно использовать генетические ресурсы.

Кроме того, исследовательской группой была создана первая в Центральной Азии крупномасштабная платформа ускоренной селекции (Speed Breeding). Ускоренная селекция представляет собой передовую технологию, позволяющую существенно сократить селекционный цикл растений. За счет строгого контроля освещения, температуры и других факторов окружающей среды ученые Жетысуского университета могут ускорять развитие растений и получать до шести поколений в год вместо одного-двух поколений, характерных для традиционных методов селекции.

Ускоренная селекция помогает нам в гораздо меньшие сроки тестировать новые линии пшеницы, изучать важные признаки, такие как урожайность, качество и устойчивость к стрессам. Благодаря этому методу мы можем быстрее объединять полезные признаки разных сортов пшеницы, экономя время и ресурсы в селекционных программах.

Проще говоря, Speed Breeding помогает нам ускорить процессы, происходящие в природе, безопасным и контролируемым способом.

Комбинируя ускоренную селекцию и полногеномное секвенирование, мы сможем лучше понять геном пшеницы и быстрее его улучшить. Наша цель – помочь селекционерам создать новые сорта, которые будут продуктивными, устойчивыми и хорошо адаптированными к условиям Центральной Азии. Для этого мы тесно сотрудничаем с местными селекционными станциями и научно-исследовательскими учреждениями, такими как Казахский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства, Научно-производственный центр зернового хозяйства имени А. И. Бараева, Институт биологии и биотехнологии растений и т. д. На международном уровне у лаборатории есть партнеры из ведущих учреждений Турции, Пакистана, Великобритании и Китая.

Новые геномные подходы и технологии ускоренной селекции, направленные на значительное сокращение сроков создания улучшенных сортов сельскохозяйственных культур, являются наглядным примером того, каким образом наш грантовый проект способен повысить эффективность и модернизировать селекционные системы в Казахстане. Это, в свою очередь, будет способствовать достижению положительных экономических и технологических эффектов в сфере растениеводства в ближайшей перспективе. В долгосрочной перспективе эта работа поддерживает продовольственную безопасность, устойчивое сельское хозяйство и защиту ценного биоразнообразия местного генетического пула пшеницы для будущих поколений.

Канат ЕРМЕКБАЕВ,

PhD, заведующий лабораторией

молекулярной генетики и геномики

НИИ биотехнологии и экологии

Жетысуского университета имени И. Жансугурова

---

АННОТАЦИЯ

Жетісу университетінің молекулалық генетика және геномика зертханасы жүргізетін жұмыс өзекті мәселелерді шешу үшін ғылымды қалай қолдануға болатынының мысалы болып табылады. Толық геномдық реттілік пен жеделдетілген селекцияны біріктіру арқылы зерттеушілер жоғары өнімді, күйзеліске төзімді және жергілікті бейімделген бидай сұрыптарын жасаудың жаңа мүмкіндіктерін ашады. Отандық және халықаралық серіктестермен ынтымақтастық бұл әсерді күшейтіп, ортақ мақсаттарға жету үшін біліммен және ресурстармен алмасуға мүмкіндік береді.