ООО «Издательство Агрорус»

Свежий номер # 09 за 2019 г.

Подписаться на бумажную версию газеты

К вопросу о толерантности сахарной свёклы к глифосату и «активистах экологического движения»

В минувшем году газета «Защита растений» вполне справедливо уделяла постоянное внимание химическим средствам защиты растений (в обиходе – ХСЗР), от сорняков, болезней и вредителей. Особенно большое внимание уделялось борьбе с засорением посевов. сахарной свёклы. В этом году, в газете №2, 2017 г., эта тематика нашла своё продолжение в дискуссионной статье Анны Медведевой «Глифосат атаковали канадские активисты экологического движения». Подобных активистов немало и в нашей стране, особенно среди специалистов, не имеющих прямого отношения к биологии вообще, и, тем более, к селекции «как фактору эволюции, направляемой волей человека», по образному выражению выдающегося ученого-биолога академика Н. И. Вавилова (1920 г.).  

Нам, посвятившим многие годы селекции, семеноводству и возделыванию главной технической культуры России – сахарной свёкле, хорошо известно, что самый большой урон её урожаю и рентабельности возделывания наносят сорные растения. В борьбе с ними используют не только методы генетического и селекционного совершенствования исходного материала и коммерческих гибридов, но и интегральную систему гербицидов, контроль за их безопасностью в процессе химической прополки, эффективность различных приёмов обработки почвы и смены предшественников, влияющих на продуктивность и экономику возделывания этой культуры.

В данной статье нам хотелось бы обсудить различия в результатах применения обычных и толерантных к глифосатугибридов в связи с применением селективных и неселективных гербицидов, составляющих так называемый пестицидный, а точнее – гербицидный пул.

Хорошо известно, что в снижении затрат на выращивание корнеплодов и производство сахара большую роль играет химическая прополка посевов, объёмы которой из года в год возрастают по мере роста посевных площадей. По данным Н. Барамидзе (газета «Защита растений» №9, 2016 г.) в прошлом году сахарную свёклу в России высевали на площади 1млн 110 тыс. га. (+8,7% от 2015 г.), но, к сожалению, в ряде хозяйств – зарубежными семенами. Её посевы особенно увеличились с организацией агрохолдингов, где примене-ние химикатов заметно возросло. Н. Барамидзе справедливо полагает, что в отличие от гербицидной защиты зерновых и масличных культур за 1-2 приёма. для сахарной свёклы требуются 3-4 обработки за период вегетации, к тому же, с использованием баковых смесей селективных гербицидов (препараты сплошного действия). В сумме их число насчитывает до 10 наименований. Обработка применяется с учётом биологических особен-ностей сорняков (99% по данным автора), но в любом случае, уничтожая те или другие сорняки, селективные гербициды попадают на культурные растения сахарной свёклы, и, в зависимости от фазы, по разному влияют на их рост, развитие и химический состав.

Неселективные гербициды прекращают рост как однолетних, так и многолетних расте-ний любого вида, включая свёклу, если это обычные сорта или гибриды, генетически не изменённые (не модифицированные). Главное преимущество неселективных гербицидов – возможность снижения пестицидного пула как на фабричных посевах (свёкла 1 года жизни), так и на семенных растениях, сокращая в 2-3 раза риски нанесения вреда экологии и здоровью человека.

Для наглядности автор привёл сравнительные данные о количестве селективных пести-цидов в их смесей (табл.1), а также уровень обработки различными типами препаратов, в % посевных площадей и затраты на обработку единицы площади, в руб. (табл.2).

Как известно, по сравнению с другими культурами, более успешно конкурирующими с сорняками (высокорослые кукуруза, подсолнечник, хлопчатник и др.), низкорослые посевы сахарной свёклы сильнее угнетаются однолетними и многолетними сорняками, которые быстрее отрастают в период вегетации на свекловичных плантациях. По этой причине химическую прополку приходится повторять и расходы на гербициды приближаются к 85% от общих затрат на пестициды.

  Таблица 1. Селективные гербициды                                                    

Культуры

Количество препаратов, 2015 г.

Пшеница озимая

1,24

Пшеница яровая

1,63

Ячмень

1,41

Кукуруза

1,37

Подсолнечник

1,05

Сахарная  свёкла

2,43

Таблица 2. Уровень обработки, в %, и затраты, в руб.

Тип пестицидов

Уровень обработ-

ки, %

  Затраты

в руб

в %

Гербициды селективные

99%

9284

   75,6

Гербициды неселективные   (с учётом предпосевной обработки)

7%

1068

8,7

Фунгициды

64%

1370

11,2

Инсектициды

59%

553

4,5

           
При этом не стоит забывать, что селективные гербициды, уровень обработки которыми составляет до 99% площади, оседают на листовом аппарате сахарной свёклы, проникают внутрь клеток и, очевидно, оказывают нежелательное влияние (прямо или косвенно) на химический состав кормов для животных, если это зерновые культуры или на состав силоса, если в силосе участвует свекловичная ботва.

В отличие от кормов, основным пищевым продуктом сахарной свёклы в России, является сахар, точнее – сахароза, добываемая из корнеплодов после их сложной обра-ботки в условиях сахарного завода. Химическая формула сахарозы – С12Н22О11. Её синоним: a-D-глюкопиранозил- b-D-фруктофуранозид, т.е. свекловичный сахар, аналог тростникового сахара.. Проще говоря – сахар не содержит белок, а значит и ДНК. Отсюда следует, что сахарная свёкла – идеальный объект не только для химической прополки, но и для генетической модификации (изменчивость генетически наследуемых признаков), например, толерантность к отдельным гербицидам и в любом случае не содержит «ГМО», чего больше всего опасаются журналисты, экономисты и высокопоставленные юристы.

Так, глифосат – гербицид сплошного действия (неселективный), способный к уничто-жению всех полевых растений, как сорных, так и культурных, если они не подвергались изменчивости по гену Еpsps (ЭнолПирувилШикиматФосфатСинтаза – одно из названий фер-мента жизнедеятельности растений. Различные формы, сорта и гибриды, обладающие дополнительными признаками, расширяющими ареал и возможности их произрастания в том числе толерантность к глифосату (адаптивность), а также темпы размножения, количество и качество их продукции относят к числу биотехнологических.

Биотехнологические формы всё более привлекают внимание генетиков, селекционеров, технологов-биологов, экономистов и других специалистов, учитывающих виды затрат и рентабельность получаемой продукции. Генная инженерия и биотехнология, будучи одним из магистральных направлений научно-технического прогресса, во многих странах активно используются для решения продовольственных, сельскохозяйственных, экологических и других задач. Так, в минувшем году биотехнологические сорта и гибриды различных культур, толерантные к гербицидам, занимали около 200 млн га посевов почти в 30 странах мира. В этом отношении применение пестицидов, в особенности – неселективных гербицидов, как средства химической прополки сахарной свёклы, заслуживает гораздо большего внимания и осмысления с точки зрения ответа на такие вопросы, как форма и время внесения наиболее эффективных гербицидов, границы пестицидного пула с учётом вредоносности для экологии и животного мира, создание компонентов и гибридов сахарной свёклы, толерантных к болезням и гербицидам и т.д.

В нашей стране Правительственные задания по генной инженерии впервые были отражены в 2012 г., в Комплексной программе развития биотехнологий на период до 2020 г. («БИО-2020»). В области растениеводства наиболее приоритетным направлением признавалось создание новых сортов и гибридов сельскохозяйственных растений, в том числе с использованием генной инженерии. Программа БИО-2020 воспринималась как начало реального перехода к новому этапу в эволюции культурных растений и ликвидации отставания отечественной селекции от мировой науки и практики. В программе обращалось внимание генетиков и селекционеров на то, что «…в Российской Федерации практически не создаются сорта и гибриды нового поколения, устойчивые к засухе, болезням, гербицидам, насекомым-вредителям и неблагоприятным условиям среды, с использованием постгеномных технологий и генетической инженерии, которые всё шире используются во всём мире».

Напоминанием о необходимости выполнения программы стало принятие в следующем году (18 июля 2013 г.) распоряжения Правительства РФ за №1247-р, которым утверждался план мероприятий («Дорожная карта») под названием «Развитие биотехноло-гий и генной инженерии», на основе указанной выше программы БИО-2020. Реализацию «Дорожной карты» планировалось осуществить как с помощью общесистемных мер раз-вития сферы биотехнологий, так и развития приоритетных секторов, включая агропищевую и природоохранную (экологическую) биотехнологию. Эти положения в полной мере отно-сились и к созданию новых гибридов сахарной свёклы, толерантных к гербицидам, бактериальным и вирусным заболеваниям. Предлагалось разработать модель для оценки воздействия генно-инженерно-модифицированных организмов и продукции на их основе в связи со здоровьем человека и животных. Кстати, для селекционеров это всегда было первостепенной задачей при создании любых новых сортов и гибридов.

К сожалению, по ряду обстоятельств биотехнологические исследования в области растениеводства, включая свекловодство, не получили широкого развития. Как из рога изобилия стали сыпаться возражения не столько против генетической модификации отдель-ных признаков, сколько против аббревиатуры «ГМО» (генетически модифицированные организмы), которая в ряде случаев бездоказательно воспринималась как пугало биологии, влекущее за собой «хвост» негативных последствий.

В России генная инженерия, как инструмент для создания нового исходного матери-ала, применительно к сахарной свёкле стала изучаться лишь в «нулевые» годы первого десятилетия 21 века в отдельных учреждениях, в том числе в Институте биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН (А.К. Гапоненко, Я.В. Мишуткина, 2012 г.). К сожалению, эти и более ранние разработки по генной инженерии в Биоцентре РАН были направлены на создание форм свёклы устойчивых не к глифосату, а к менее эффективному глюфосинату.

В связи с отсутствием оборудования для генноц инженерии, в целях получения экспериментальных, осенью 2012 г. на Первомайской селекционно-опытной станции по инициативной тематике были начаты опыты по изучению закономерностей наследования признака устойчивости к глифосату методами классической селекции. В условиях теплицы растения неизвестного происхождения самоопыляли и скрещивали с отечественными образцами по схеме «реципиент х донор», путем размещения их под одним изолятором (парное скрещивание) по схеме: МС-форма х ТММ (или ТМm) – фертильные опылители.

В процессе самоопыления и размножения по типу сибсов применяли индивидуаль-ные, парные, групповые изоляторы и вегетационные кабины. В последующие годы для получения пробных гибридов компоненты скрещивания высаживали на небольших пространственно-изолированных участках («клумбы»).для скрещивания. Эффективность эксперимента во многом зависела от синхронности цветения компонентов и их склонности к самоопылению и перекрёстной совместимости. Полученные в опытах семена от самоопы-ления и пробные ТМС-гибриды оценивали по устойчивости к глифосату, урожайности, качеству продукции, устойчивости к болезням и рентабельности выращивания по общепринятой методике полевого опыта с некоторыми изменениями и дополнениями.

В опытах 2013 г. изучали 22 гибрида. Отметим, что при скрещивании ТМС–форм с обычными закрепителями стерильности (О-тип rr), в большинстве случаев толерантность проявлялась в более высокой степени, чем при скрещивании по схеме МС-форма х ТОпММ, что свидетельствует или о гомозиготности материнского компонента, или об ином типе наследования толерантности ТМС-формами. С целью получения ответа на этот вопрос было решено поставить специальные опыты в последующие годы.

В 2014 г. испытали семена первого толерантного к глифосату пробного гибрида сахарной свёклы Кубанский ТМС-1. Гибрид включили в серию испытаний по общепри-нятой методике: трехрядковые делянки, длина 8 м, ширина междурядий 0,45 м., повтор-ность 6-кратная, посев сеялкой ССТ-12Б - 25 апреля. Растения опрыснули глифосатом первый раз – 12 мая, в фазе первой пары настоящих листьев, второй раз (для достовер-ности) – 28 мая, в фазе 6-8 настоящих листьев препаратом Аргумент (560 г/л глифосата, из расчета 10 г/л по препарату). Цель опыта – изучить экспериментальный (пробный) Т-гибрид по устойчивости к глифосату, урожайности и сахаристости.

Заведомо зная, что контрольные (обычные) растения сахарной свёклы неустойчивы к глифосату (неселективный гербицид), контроле делянки пропалывали вручную. На опыт-ных делянах растения сахарной свёклы (гибрид Кубанский МС 92) и сорные растения (щирица, марь белая, канатник, амброзия, куриное просо, щетинник и другие) после первого же опрыскивания погибли полностью. Учет урожайности выполнили путём ручной уборки корнеплодов 11 сентября, сахаристость определили 12 сентября 2014 г.

Продуктивность первого пробного гибрида Куб. ТМС-1 оказалась на уровне контроля гибрида Кубанский МС 92, делянки которого многократно пропалывали. Пробный гибрид Кубанский ТМС-1 (F1) выгодно отличался по рентабельности: меньше потребовалось неселектвного гербицида, сократились затраты на приобретение и услуги по внесению препарата (2 приёма вместо 4-х). В итоге, несмотря на изреженность (83% от контроля), сохранившиеся растения сформировали урожай корнеплодов 40,6 т/га, сахаристость 18,2% и выход сахара 7,4 т/га. Однако толерантность к глифосату первого пробного гибрида была недостаточна для того, чтобы его можно было рекомендовать к производственному испытанию.
В 2015 г. была продолжена селекционная работа по получению стерильных форм, толерантных к глифосату, на свёкле 1-го года жизни и на семенных растениях, где дополнительно учитывали степень стерильности и раздельноплодности материнских компонентов. При строгом контроле работы под групповыми и парными изоляторами осуществили повторные насыщающие скрещивания различных ТМС-форм с несколькими закрепителями стерильности О-типа с тем, чтобы передать имь признак толерантности. Семена пробных Т-гибридов из урожая 2014 г. (19 номеров) были получены на простран-ственно изолированных участках и под групповыми изоляторами. 5 из них заслуживали дальнейшего изучения по продуктивности и толерантности к глифосату.

В 2016 году в предварительное испытание включили 25 ТМС-гибридов семенами урожая 2015 г. Посев выполнили 21 апреля, всходы обработали глифосатом 18 мая из расчета 2 л/га по препарату (гербицид Ураган). Выживаемость растений после обработки определили 23 мая. К этому времени контрольные растения сахарной свёклы гибрида КМС - 95 не устойчивые к глифосату, погибли, как и все сорняки. Устойчивость к глифосату двух лучших ТМС-гибридов, выдержавших испытание, представлена в табл. 3.


Таблица 3. Продуктивность толерантных к глифосату пробных гибридов сахарной свёклы селекции Первомайской СОС по данным конкурсного испытания. 2016 г.

Кат. №

Комбинация скрещивания

Густо-та, тыс./га

Уро- жай-ность,

т/га

Саха-рис-тось,

%

Сбор сахара, т/га

Добро-качеств.очищ. сока,

%

Толерантн. к глифосату, %

в ла-бора-тории

в поле

Кубанский МС-95 (стандарт)

92,6

39,0

12,9

5,04

90,35

0

0

465

МС(1-97/Т12 х 7994) р-13 В2 х

Оп (5063 х 4995)

97,8

40,3

13,2

4,0

90,6

97

94

478

МС(27038 х 12127№1/08) х

Т ОП 3-128/Т13 р-2 J2

111,7

42,3

12,1

5,12

89,35

85

75


В условиях Первомайской СОС ФАНО, несмотря на отсутствие соответствующего лабораторного оборудования, по инициативной тематике, методами традиционной селекции (самоопыление и скрещивание) с использованием доноров неизвестного происхождения, за минувшие 4 года (2012 – 2016 гг.) получены материнские и отцовские компоненты в форме линий сахарной свеклы, обеспечивающие толерантность к глифосату растений сахарной свёклы 1-го и 2 года жизни. Исследования продолжаются в направлении создания толерантных к глифосату сингл-кроссов и последующего формирования толерантных трёхлинейных гибридов, а возможно и Т-даблкроссов, с заданной устойчивостью к глифосату, церкоспорозу и другим грибным заболеваниям, адаптивные к конкретным эколого-географическим и экологическим условиям.
Таким образом, в отличие от селективных гербицидов, многократно применяемых для химической прополки сахарной свёклы, неселективный гербицид глифосат (Раундап или дженерики) используемый на посевах толерантных к глифосату экспериментальных отечественных гибридов сахарной свёклы, позволяет повысить рентабельность возделы-вания сахарной свёклы, сократить в 2-3 раза риски загрязнения окружающей среды и нанесения потенциального вреда для здоровья животного мира, включая человека.

И.Я. Балков, проф., доктор биол. наук, гл. научн. сотр. – консультант А.В. Логвинов, кандидат с.х. наук, директор Первомайской СОС
В.А. Логвинов, кандидат биол. наук, зав. лабораторией гибридизации
В.Н. Мищенко, кандидат с.х. наук, зав. лабораторией селекции
В.В. Моисеев, проф.доктор экономических наук, зам. дир. по научн.работе

Первомайская Селекционно-опытная станция ФАНО РАН.


Новое место статьи