Результаты и перспективы селекции гибридов рапса озимого во ВНИИМК

Введение. Экспорт продукции АПК РФ оценивается в $20,7 млрд против $17 млрд в 2016 г., в том числе в стоимостном выражении зерна (36 %) и растительного масла (12 %). В соответствии с майским указом Президента РФ экспорт сельхозпродукции и продовольствия должен вырасти до $45 млрд к 2024 г. Исполнение федерального проекта «Экспорт продукции АПК» – приоритетная задача аграрной отрасли. Масложировой союз России готов обеспечить 20 % экспортной выручки. Это возможно при совокупном объеме перерабатывающих мощностей масложирового комплекса 24 млн т (в настоящее время не загружено до 9 млн т) и увеличении объемов производства масличных культур. С помощью каких культур, какого сортимента может быть выполнена эта грандиозная задача? Очевидно, что опыт стран-лидеров производства масличных культур и инновационных подходов в селекции может быть полезным для форсирования темпов развития отечественного рынка масличных культур на примере рапса. Цель статьи – обобщение мирового опыта в селекции на устойчивость рапса к гербицидам.

Материалы и методы. В работе использовали экономико-статистический, абстрактно-логический, графический и метод экспертных оценок. Использовали материалы USDA (Сельскохозяйственный Департамент Правительства США), предоставленные агентством «Агроспикер» [1], европейской ассоциации COCERAL [2], литературные данные.

Результаты и обсуждение. Показателем глобального роста спроса на масличные культуры может служить рост объемов мирового производства рапсового масла: если в начале «нулевых» он составлял 14 млн т, то по оценке экспертов к 2018 г. достигнет 29 млн т. В топ-10 стран мира производят масличные культуры на 182 млн га, из которых 65,1 % занято соей, 22,7 – рапсом и 12 % – подсолнечником.

В мире можно выделить три основных центра производства рапса: 1) Американский континент (Канада и США); 2) Европа (Евросоюз, страны СНГ) и 3) Юго-Восточная Азия (Индия, Китай), а также Австралия. В Канаде и Австралии доминирует яровой рапс, занимая 77 и 99 % от площадей масличных культур в 2018 г., с валовым сбором 73 и 98 % соответственно в 2017 г. (рис. 1). Именно в этих странах селекция рапса опережает другие регионы по эффективности и многообразию инновационных подходов.

Рисунок 1 – Соотношение уборочных площадей главных масличных культур в топ-10 странах мира, тыс. га, 2018 г. (по данным USDA)

Страны Евросоюза 28 – один из основных регионов интенсивного производства и переработки рапса в мире. Франция и Германия лидируют в Евросоюзе не только в площадях (12 и 11 %), валовых сборах (16 и 13 %), но также и по уровню развития селекционносеменоводческого комплекса (рис. 2). Здесь базируются основные селекционные компании, доминирующие в Европе по сортименту и рыночной доле на семенных рынках [3].

Рисунок 2 – Посевные площади и валовые сборы рапса в топ-10 стран Евросоюза, 2017 г. (по данным COCERAL)

Прогнозируется, что урожайность рапса в мире возрастет на 10–12 % в ближайшие пять лет благодаря дальнейшей экспансии гибридов и селекции на устойчивость к гербицидам. В силу приоритетности этого направления селекции нами предложена следующая классификация рапса (рис. 3).

Эксперты полагают, что рост посевных площадей устойчивых к гербицидам сортов будет происходит больше за счет производственной системы Roundup Ready® с использованием глифосата (N-(фосфонометил)-глицин или изопроламинная соль), самого популярного в мире неселективного системного гербицида с объемом производства 0,8 млн т в год [4].

Рисунок 3 – Классификация сортимента рапса по устойчивости к гербицидам

Действующее вещество гербицидов, выпускающихся под торговыми названиями «Roundup®», переводится с английского как «круговая оборона». Устойчивость к глифосату контролируется двумя генами, происходящими от штаммов бактерий Agrobacterium СР4 и Ochrobactrum LBAA [5]. В 2000 г. истёк патент на молекулу глифосата, принадлежащий корпорации «Монсанто», что привело к появлению на рынке дженериковых аналогов торговой марки Roundup (например, TOP UP48 в Таиланде, Ураган в России и т.д.) Несмотря на то, что Международное агентство по изучению рака Всемирной организации здравоохранения на основе проведенных эпидемиологических и экспериментальных исследований обнародовало заключение о том, что глифосат является «возможным канцерогеном для человека», Евросоюз принял решение продлить его использование до 2023 г.

Первые ГМ-сорта рапса для производственной системы Roundup Ready® были получены в Канаде в 1995 г. и в настоящее время широко распространены на американском континенте. Сегодня существуют как сорта, так и гибриды ярового и озимого образа жизни, устойчивые к глифосату.

Устойчивость к контактному неселективному гербициду на основе глюфосинат аммония (Glufosinate ammonium) из класса фосфинотрицины – также результат генных модификаций рапса. Глюфосинат аммония – это модификация продукта метаболизма почвенного гриба Streptomyces spp. Используется в борьбе со злаковыми сорняками и для десикации ряда культур, в том числе рапса. Liberty Link® – изначально принадлежащий корпорации Bayer бренд генов устойчивости к глюфосинат аммонию (гербициды Либерти, Баста и др.), происходящих от бактерий Streptomyces bacteria [6].

Германский химический концерн Bayer в 2018 г. завершил поглощение американской агрохимической корпорации Monsanto за $63,5 млрд. Интеграционный процесс в компаниях начнется после поглощения, связанного с необходимостью продажи части активов Bayer немецкой BASF по требованию антимонопольных регуляторов. В ходе приобретения корпорацией Bayer компании Monsanto, она лишается части семенного бизнеса, включая технологию LibertyLink® и селекционных программ по рапсу, а также мощностей по производству гербицидов. Данные активы переходят к компании BASF [7].

По предложению Swedish Chemicals Agency гербициды на основе глюфосинат аммония попали в список запрещенных препаратов; данное решение было одобрено Европарламентом в 2009 г. Оборот семян глюфосинат-устойчивых сортов и гибридов рапса разрешен в Северной Америке.

Бромоксинил – химическое соединение из группы бензонитрилов и органических соединений брома, зарегистрированное в США компанией Arista LifeScience в качестве гербицида в 1965 г. [8] Во многих государствах Евросоюза, таких как Германия, Австрия, и Швейцария, бромоксинил разрешён к использованию и входит в состав различных гербицидов в комбинации с другими активными ингредиентами. Бренд производственной системы с использованием устойчивых к бромоксинилу яровых сортов рапса Navigator® зарегистрирован в Канаде.

Устойчивость к гербицидам на основе триазина, имидазолинонов, сульфанилмоче-вин индуцируется методами классической селекции (химическим мутагенезом), поэтому полученный сортимент не относится к категории генномодифицированного.

Сорта и гибриды, устойчивые к гербициду Евролайтинг, разработанному корпорацией BASF, коммерциализуют под торговой маркой производственной системы Clearfield® («чистое поле») [9]. Некоторые гибриды рапса, обладающие устойчивостью к гербициду Евролайтинг, безболезненно воспринимают воздействие гербицидов, относящихся к группе сульфонилмочевин. Использование в названиях сортов и гибридов рапса аббревиатуры «CL» указывает на их устойчивость к гербициду на основе имидазолинонов (имазе-тапиру, имазамоксу, имазапиру) для производственной системы Clearfield®.

Канадское бюро по конкуренции объявило, что 27.06.2018 г. достигнуто соглашение с BASF в связи с предполагаемой покупкой активов Bayer. Условием приобретения компанией BASF активов Bayer, отчуждаемых в результате приобретения Monsanto, является необходимость отказа BASF от производственной системы Clearfield® для выращивания рапса.

В целом же глобальная трансформация аграрной отрасли переформатирует рынок агротехнологий, как совокупность инновационных методов, баз данных и знаний, позволяющих осуществлять разработку новых сортов и гибридов с заданными свойствами, для пакетного предложения средств защиты растений и цифровых решений.

Триазины – селективные гербициды для контроля двудольных сорняков, продвигаемые под торговой маркой ТТ (triazine tolerant). В настоящее время разрешены к применению препараты на основе метамит-рона и метрибузина. Наиболее важными препаратами этой группы были Симазин, разработанный в 1956 г., Аметрин, которые сейчас не применяются, и Прометрин. В конце 70-х годов широко применяли несимметричные 1,2,4-триазины (триазиноны): Метрибузин (препарат «Зенкор»), разработанный в 1971 г., и Метамитрон («Голтикс»), разработанный в 1975 г. [10] С 2007 г. Атразин не входит в список гербицидов, рекомендованных к применению в РФ, однако в мировой практике до сих пор используется [11]. Объемы использования производных триазина постоянно сокращаются. Распространение сортов и гибридов, устойчивых к триазину, осуществляется корпорацией DuPont-Pioneer, местными селекционными фирмами в Австралии [12; 13]. Селекция рап- са направлена на комбинирование устойчивости к гербицидам с повышенной энергией роста, устойчивостью к черной ножке, прочностью стебля для устойчивости к полеганию, лучшей структурой продуктивности растений.

По содержанию масла гибриды не отличаются от сортов, хотя конкретно триазин-устойчивые сорта в целом имеют несколько меньшее содержание масла; урожайность гибридов рапса в среднем на 11 % была выше, чем сортов. В 2010 г. в Австралии 40 % продаж семян было представлено гибридами. В настоящее время эта доля оценивается более чем в 60 %. Цена семян гибридов, которая в 2–2,5 раза больше, чем сортов, должна быть компенсирована большей урожайностью и адаптацией.

Канадскими учеными выведены новые сорта и гибриды рапса, устойчивые к гербицидам на основе сульфонилмочевин (трибе-нурон-метил), хотя коммерческое использование сортимента только начинается [14]. Предварительная торговая марка производственной системы-Cibus’ SU Canola.

По данным ассоциации ISAAA (International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications), в настоящее время 24 % посевных площадей рапса в мире из 39 млн га заняты ГМ-сортами и гибридами по сравнению с 78 % сои из 117 млн га культуры [15]. В странах – основных экспортерах на мировой рынок доля ГМ-продуктов наиболее высока. Так, в США доля ГМ-сои в общих посевах достигла 94 %, в Аргентине – 100, в Бразилии – 96,5, в Парагвае – 96, в Канаде – 94 %, причем на указанные страны приходится свыше 95 % всего мирового экспорта бобов [16]. Аналогичная ситуация на рынке рапса: более 80 % канадского товарного рапса производится из сортов и гибридов, генетически модифицированных в отношении устойчивости к гербицидам.

В последние годы при производстве ГМ-культур в мире стремительно растет доля так называемых «стэков», то есть генотипов с двумя встроенными генами, происходящими от неродственных видов. Доля регистрируемых стэков составляет 80 % от всех, в целом растущих регистраций новых сортов и гибридов культур, включая рапс. Они могут обладать комбинацией новых благоприятных признаков, например, резистентностью к сорнякам и вредителям растений одновре- менно. Очевидно, что в ближайшие годы посевы стековых сортов и гибридов превзойдут по площади посевы ГМ-продуктов с единичными встроенными генами благодаря повышению эффективности агропроизводства. Данный тренд ускоряет сроки сортообновления и сортосмены (укорочения жизненного цикла селекционного достижения), то есть инициирует регистрацию новых продуктов [17].

Североамериканскими учеными доказано, что масло устойчивых к гербицидам растений не отличается от традиционных сортов; генетические модификации или мутации касаются генотипов растений, но не масла, получаемого из товарного рапса [18].

Глобальным драйвером развития культуры может стать замедление экспансии пальмового масла, которая достигнет своего пика через 3–5 лет. Мировое производство рапса увеличилось на 20 % за последние 7 лет. Ожидается, что перерабатывающие мощности рапса в наибольшей степени вырастут в Евросоюзе, Китае и Канаде из-за увеличения потребительского спроса и переработки на биодизель в частности, а также благодаря программам сокращения потребления трансжиров в США. Если Китай и Евросоюз в настоящее время остаются основными импортерами маслосемян рапса (4,3 и 4 млн т соответственно в 2017 г.), то Канада подтверждает статус глобального экспортера, обеспечивающего 69 % мировой торговли рапсом. Сдерживающими факторами расширения площадей рапса послужат относительная стабилизация цен на растительные масла на уровне существенно ниже пика 2011–2012 гг. и вынужденное использование менее урожайных сортов ярового типа в регионах с большей степенью континентальности.

Заключение 1. Селекционные программы по рапсу глобальных лидеров нацелены на создание сортов и гибридов, устойчивых к гербицидам: глюфосинату аммония, глифосату и бромоксинилу с помощью генной инженерии, к триазину, имидазолинону и сульфонилмочевинам с помощью мутационной селекции.

• 2.    Австралия, Канада, Китай и Украина – страны с наибольшим потенциалом увеличения посевных площадей и валовых сборов рапса благодаря экспансии устойчивых к гербицидам сортов и гибридов в ближайшие 5– 7 лет при том, что мировые площади вырастут не более чем на 5–7 %.