Новые болезни, поражающие посевы, также могут стать существенной неприятностью, которую принесут климатические изменения. Зимы становятся теплее, и южные инфекции передвигаются в новые регионы, где чувствуют себя вполне комфортно. В частности, так в Западную Сибирь пришла и закрепилась стеблевая ржавчина.
«Это одно из самых агрессивных заболеваний, которое может привести к потере всего урожая: оно поражает лист, стебель, потом колос. Раньше стеблевая ржавчина в основном заносилась с юга, а в последние годы она спокойно зимует на нашей территории. Также появился септориоз. В результате посевы обрабатывают фунгицидами по два-три раза за сезон. Это повышает себестоимость зерна минимум на 10 долларов с гектара, а кроме того, ухудшает экологическую обстановку», — рассказывает профессор Омского государственного аграрного университета доктор сельскохозяйственных наук Владимир Петрович Шаманин.
Пытаясь вывести пшеницу, устойчивую к заболеваниям, селекционеры сталкиваются с двумя препятствиями. Во-первых, расы грибных болезней мутируют и рано или поздно начинают поражать даже те сорта, которые не были к ним чувствительны. Во-вторых, у мягкой пшеницы практически не осталось генов, эффективных против новых болезней: устойчивость данного вида почти исчерпана. «Геном пшеницы очень большой и сложный, однако существенного разнообразия между сортами практически нет», — говорит Шаманин.
В поисках свежих генов ученые обратили внимание на дикие злаки, родственные пшенице, в частности эгилопсы. Их генофонд гораздо богаче, чем у культурной родственницы. Эгилопсы лучше приспособлены к неблагоприятным условиям, у них выше сопротивляемость болезням. Сегодня уже существуют искусственно созданные пшеницы-синтетики с генами от эгилопсов. На их основе ОмГАУ совместно с Международным центром улучшения кукурузы и пшеницы (CYMMIT) создает новые сорта.
«Для получения синтетиков в основном использовались эгилопсы из Прикаспийского региона, где большое их разнообразие. Климат там существенно отличается от сибирского, поэтому материал не подходит нам на сто процентов, и мы используем его как мостик для создания своих сортов, — рассказывает Владимир Шаманин. — В университете уже получили новые линии пшеницы, которые несут в своей родословной генетический материал синтетиков. Некоторые из них переданы на государственные сортоиспытания, они хорошо приспособлены специально для наших территорий. Это сорта, устойчивые к бурой и стеблевой ржавчине, септориозу, с хорошей урожайностью и высоким качеством (в частности, “касибовская”, “силантий”). В те годы, когда заболеваемость растет, они без химической обработки дают урожай в два раза выше по сравнению с другими».
Дикие сородичи помогают пшенице справляться и с другой климатической проблемой — засухами. Корневая система у эгилопсов разветвленная и мощная (в полтора раза больше, чем у пшеницы), она способна забирать влагу и питательные вещества из глубоких слоев почвы. За устойчивость к засухе отвечает множество генов, и их сложно отследить с помощью молекулярных маркеров, связанных лишь с моногенными признаками. Поэтому ученые используют геномную селекцию, то есть проводят скрининг всего генома растений на достаточно большой коллекции линий. Для таких манипуляций нужны высокопроизводительные приборы, которые позволяют одновременно исследовать множество образцов. «В России пока что такого оборудования нет. Материал на генотипирование мы посылаем в Англию, в этом году отправили около 500 линий. В итоге, используя метод полногеномного анализа, нам удалось выявить ряд генов, связанных с засухоустойчивостью», — говорит Шаманин.