ВАВИЛОВ, ГЕНРЕСУРСЫ И СОВРЕМЕННАЯ СТРАТЕГИЯ СЕЛЕКЦИИ РАСТЕНИЙ И БИОЭНЕРГЕТИКИ
В.С. Шевелуха Московская сельскохозяйственная академия, г. Москва (Россия)

"... Первейшая жизненная потребность — ПИТАНИЕ. Поэтому основа народного богатства — сельское хозяйство. Лишь при цветущем земледелии может нормально развиваться промышленность, и лишь при высокоразвитой промышленности становится выгоден для стран вывоз на внешние рынки. Таков естественный порядок роста богатства народов".
(Адам Смит. Богатство народов. 1776 год — 221 год тому назад.)

Идея сохранения, воспроизводства и практика использования растительных ресурсов овладела умами ученых и практиков всего мира. Меняется лишь терминология, а сущность остается прежней — биологическое разнообразие, генофонд, гермоплазма — все это новые названия генресурсов.
Почти во всех странах созданы или создаются национальные генцентры, генресурсы, генколлекции.
Настойчиво пробивает себе дорогу стремление стран, опоздавших с созданием собственных национальных банков, объединить генофонды всех стран, сделать их общими. Более всех проявляет удивительную озабоченность в этом отношении руководство ВИРа, обладающего самой большой коллекцией.
Иногда эта идея приобретает уродливые формы. Руководство генофонда Эфиопии потребовало вернуть коллекцию образцов из ВИРа, собранную Вавиловым.

Генофонд растений и других биологических объектов — бесценное богатство человечества.
Проблема состоит в том. чтобы его не только сохранить, но и эффективно использовать.
Проблема сохранности генофонда включают в себя и задачу его воспроизводства. И то и другое сегодня в обедневшей России с разрушенной экономикой затруднено. ВИР вынужден слезно просить американцев о помощи в выделении валюты на создание надлежащей базы хранения коллекции. Воспроизводство затруднено в связи с разрушением СССР, потерей ВИРом части опытной сети.
Надеемся, что Российское Правительство поймет, наконец, значение мировой коллекции ВИРа и сделает все для ее спасения.

Эффективное использование генофонда растений основательно связано с масштабами и глубиной оценки его качества, со стратегическим видением задач растениеводства и агропромышленного комплекса (АПК) в целом и уровнем организации и эффективности селекционного процесса.

H.И. Вавилов лучше других понимал эту триединую задачу в использовании растительных ресурсов и четко определил пути ее решения, исходя из уровня развития теоретической биологии и практического растениеводства сороковых годов и стратегического прогноза их развития на длительную перспективу.

Мировая наука и мировая цивилизация не выдвинули за 110 лет фигуры, равной Вавилову.
Н.И. Вавилов прекрасно понимал, что генофонд растений не может быть вещью в себе. Его необходимо постоянно изучать, раскрывая качественные и количественные характеристики по мере совершенствования методов исследования и возникновения новых проблем АПК. Попытки сузить масштабы идентификации генотипов равносильны замораживанию капитала, способного революционировать экономический рост производства и богатства науки.
H.И. Вавилов предложил систему идентификации вировской коллекции на основе развернутой географической (горизонтальной) и вертикальной (многоуровневой фундаментальной) систем изучения образцов при достигнутых теоретических и методологических возможностях.
Морфо-физиологические, физиолого-биохимические, биометрические, структурные и другие показатели, вошедшие в вавиловские паспорта вировских образцов, позволили выявить и эффективно использовать в селекции многие источники гермоплазмы для создания новых сортов и гибридов растений с необходимыми важнейшими признаками (устойчивость, качество, скороспелость, многолетность).

Все поколения селекционеров воспитаны на вавиловских принципах изучения и использования генофонда в селекции растений. Нынешнее поколение селекционеров, идентифицирующее и создающее доноров с детерминированными генами на 100%, вышло и выходит из мощного слоя предшествующих специалистов, которые также были воспитаны на идее генетической детерминации признаков, но в силу недостаточной разработки методов в те годы не могли в полной мере воспользоваться ими.

Сегодня мы переживаем момент, когда следующий этап селекции на устойчивость и качество всецело зависит от сочетания вавиловского учения о виде растении и мичуринского метода отделенной гибридизации. Но наибольший успех дела может быть обеспечен только при включении в теорию и практику селекционного процесса третьего компонента — современных методов биотехнологии (клеточной и генетической инженерии). Идентификация генотипов по основным признакам их сочетания в сортах и гибридах при трансрессированных скрещиваниях возможны в короткие сроки при использовании биотехнологических методов.

Биотехнологический этап оценки генофонда и его использования в селекции охватил сегодня все страны, крупнейшие центры и лаборатории, умы, программы и действия селекционеров и позволит в короткие сроки получить тысячи принципиально новых источников, доноров и коммерческих сортов и гибридов сельскохозяйственных растений.
На смену необузданной фантазии в биотехнологии приходит строгий научный эксперимент с решенными и нерешенными проблемами, недостатками и ошибками, открытиями и результатами.
- Хлопчатник, устойчивый к хлопковой совке;
- картофель, устойчивый к колорадскому жуку;
- рис,устойчивый к перикуляриозу;
- кукуруза, устойчивая к гельминтоспориозу;
- томаты, устойчивые к египетской заразихе;
- сахарная свекла, устойчивая к ризомании;
- огурцы, устойчивые к пероноспорозу;
- яблоня, устойчивая к парше;
- вишня, устойчивая к коккомикозу;
- люцерна и клевер, устойчивые к раку;
- рапс с тремя нолями качества
и другие достижения — это реальные выдающиеся результаты третьего принципиального нового этапа селекции.

На горизонте маячит и уже вплотную приближается к нам четвертый этап — энергетический.
Его можно назвать так по основной задаче — создание энергетически эффективных новых сортов и гибридов сельскохозяйственных растений. Этот этап будет длительным, трудным и весьма напряженным. Он будет одним из основных в теории и практике селекции XXI в. Быстро истощаются невозобновляемые источники энергии. Медленно и с большими издержками развивается поиск и использование возобновляемых источников энергии - солнечной энергии, энергии ветра, приливов и отливов морей и океанов, атомной энергии, энергии водорода и других. Возможен трагический разрыв во времени между концом эры использования невозобновляемых и возобновляемых источников энергии. Лучшие умы мира бьются над тем, чтобы найти способ, пути и ресурсы для того, чтобы с землянами подобная трагедия не произошла.
Мы — биологи и селекционеры — не должны стоять в стороне от центральной мировой проблемы. Наша задача более скромная по масштабам, но не менее важная по своей направленности. Конечная наша цель — значительно повысить КПД фотосинтеза и коэффициента энергетической эффективности нового поколения сортов и гибридов сельскохозяйственных растений.
Лучшие генотипы современных форм, сортов гибридов растений "работают" в пределах КПД фотосинтеза = 10% от величины солнечной постоянной и коэффициента энергетической эффективности в пределах 4 — 5. Перевод всего сортового разнообразия на такой уровень энергетической эффективности позволил бы мировому сообществу минимум в 5 раз сократить затраты энергии на производство нынешнего объема производства продовольствия или в 5 раз увеличить их производство при нынешних энергетических затратах.
Теоретические возможности для решения этой крупной и важной задачи имеются. Они связаны с генетической трансформацией растений по значительно улучшенной системе — гомеостаз, энтропия — баланс и эффективность использования АТФ.

Гомеостаз — стабилизация интенсивности и локализация защитных реакций и основных процессов жизнедеятельности у растений (биологических объектов) в медленно и быстро меняющихся условиях среды. Гомеостатичность биосистемы — гарантия ее высокой продуктивности, но не энергетической эффективности.

Энтропия — потеря, рассеивание энергии, переход ее в не доступные для биосистем формы, резкое снижение общих запасов энергии и устойчивости (гомеостатичности) биосистемы. Высокая энтропия ведет к снижению и коэффициента ее энергетической эффективности.
Запасание и рациональное использование АТФ в биосистемах как универсальной формы энергии в биообъектах является равнодействующей во взаимовлиянии гомеостаза и энтропии.
Накопленная АТФ в биосистемах — важнейшее, но не решающее условие для достижения высокой продуктивности генотипов. Последняя, в первую очередь, зависит от темпов и удельной величины расходования АТФ на единицу биологической массы и хозяйственной части урожая. Только при низких показателях интенсивности и высоких удельных затратах АТФ возможно достижение высоких показателей коэффициентов энергетической эффективности в биосистемах.
Практические подходы к решению проблемы энергетической эффективности новых форм, сортов и гибридов сельскохозяйственных растений затруднены сегодня из-за отсутствия конкретных и доступных методов оценки генотипов по показателям гомеостаза, энтропии, учета динамики АТФ в биосистемах и генетической детерминации энергообмена в биологических объектах.

Важно определить в связи с этим основные принципы разработки таких методов и показателей. Уровень гомеостаза может характеризоваться амплитудой временного хода основных процессов жизнедеятельности растений — роста, фотосинтеза дыхания, показателей энергообмена. Уровень энтропии может быть выражен показателями динамики АТФ в биологических системах, а коэффициент энергетической эффективности определяется как соотношение выхода суммарной энергии в биомассе к общезатратной ее части.

Сложнее обстоит дело с генетической детерминантой этих показателей биосистемы. Все они имеют полигенную природу и не поддаются пока точному учету и контролю. Но и здесь есть определенные аналогии для решения проблемы. Климашевский, например, выделил наиболее эффективные генотипы по отзывчивости пшеницы на минеральные удобрения. Последующие исследования зарубежных ученых позволили выявить сайты хромосом, ответственные за эффективное использование макро- и микроэлементов биосистем. Аналогичная последовательность в решении этой задачи может быть применена и при решении проблемы энергетической эффективности.

В связи с необходимостью ускоренного решения старых и новых задач должна быть четко определена стратегия адаптивной селекции. Центральная стратегическая задача селекции в настоящее время — развитие достигнутого в последние годы успеха в создании комплексно устойчивых к вредным организмам и стрессовым факторам среды сортов и гибридов всех сельскохозяйственных культур, без чего практически невозможно повысить коэффициент использования достигнутого потенциала их продуктивности. В
качестве второй составляющей в стратегии селекции должна быть высокая энергетическая эффективность вновь создаваемых сортов и гибридов сельскохозяйственных растений.
Важнейшим условием решения этой стратегической задачи должно стать всемерное развитие работ по одновременному использованию трех основных путей увеличения изменчивости культурных растений — трансгрессивного рекомбиногена, мутагенеза и трансгеноза.

Задача управления процессами изменчивости растений в связи с этим выходит на одно из первых мест в теоретических исследованиях и практической селекции, а конструирование генотипов становится коренной проблемой этих процессов.

Особая стратегическая значимость селекции растений на устойчивость, энергетическую эффективность и адаптивность определяется не только ее исключительной ролью, но и решающим значением для экологического оздоровления ситуации в сельском хозяйстве и всей окружающей среде.
В новых экономических условиях возникла настоятельная необходимость переосмыслить критерии эффективности селекции, стратегических целей и методов научных исследований с учетом ограниченных ресурсов, недостатка продовольствия и экологической опасности.

Таким образом, от старых образцов растений, через создание банка генресурсов и генколлекций, их первого и второго этапов идентификации, мы переходим сегодня, строго следуя идеалам и заветам Н.И. Вавилова, к третьему этапу — созданию на базе имеющегося банка генресурсов принципиально нового поколения форм, сортов и гибридов растений с комплексной устойчивостью и энергетически эффективными показателями. Новый этап требует и новых подходов, новых специалистов, новых методов и нового видения проблемы.
Наряду с решением принципиально новой задачи еще много лет параллельно будут проводиться селекционные работы, основанные на традиционных методах селекции, давших всему миру, особенно отечественной науке и производству, мощный поток селекционных достижений. Поэтому не должно быть нанесено никакого ущерба традиционной селекции, питающей АПК большим резервом его дальнейшего роста, его эффективности.

К сожалению, в практике деятельности Правительства России эта важнейшая позиция отсутствует. Более того, она не предусмотрена и в новой концепции реформирования российской науки.

Селекция, как и многие другие приоритетные направления науки, оказалась без достаточной государственной поддержки. Селекция держится пока на великом энтузиазме и твердых традициях российской науки. Но они не безграничны.