Эволюционная селекция растений позволяет сельскому хозяйству реагировать на сложные изменения климата
Исследователи показывают, почему совместный подход к органическим и агроэкологическим системам может быть успешным там, где ГМО и интенсивное земледелие потерпят неудачу.
Эволюционная селекция растений в рамках систем органического и агроэкологического земледелия — лучший способ ответить на вызовы изменения климата, чем генная модификация и другие методы интенсивного земледелия, показывают исследователи из Италии в двух новых научных обзорах, находящихся в открытом доступе.
В эволюционной селекции растений популяции сельскохозяйственных культур с высоким уровнем генетического разнообразия преднамеренно подвергаются воздействию сил естественного отбора (таких стрессов, как экстремальные погодные условия и вредители). Наиболее успешные растения включаются в селекционную программу. Разработанные таким образом популяции сельскохозяйственных культур изначально лучше приспособлены к местным условиям, для которых они предназначены, и продолжают развиваться в полевых условиях по мере изменения условий.
Генетическая изменчивость является ключевым фактором
Первый из новых обзоров показывает, что эволюционная селекция растений может решить сложности, связанные с изменением климата, при этом стабилизируя урожайность и уменьшая использование агрохимикатов, сокращая вредные для климата выбросы и производя здоровую пищу.
Авторы поясняют, что эволюционная селекция растений, применяемая на уровне фермерских хозяйств, включает выращивание множества генетически разнообразных культур (агробиоразнообразие), иногда высаживаемых в виде смесей семян. Фермеры выбирают сорта и смеси различных сортов, которые хорошо адаптированы к местным условиям. Селекционеры и фермеры работают над тем, чтобы в популяциях сельскохозяйственных культур было достаточно генетической изменчивости, чтобы растения могли постоянно адаптироваться к изменяющимся условиям, включая изменяющийся климат.
По мнению авторов, эволюционная селекция растений может даже давать урожай в органических системах, сравнимый с урожаем современных сортов.
«Климатически оптимизированные» ГМО-культуры и интенсивного земледелия обречены на провал
Этот динамичный подход контрастирует с путем, выбранным сторонниками ГМО и интенсивного сельского хозяйства, которые рекламируют свои (еще не существующие) продукты, используя термины «климатически оптимизированные культуры» и «климатически оптимизированное сельское хозяйство». Авторы обзора считают, что эти термины вводят в заблуждение и что предлагаемые стратегии с большей вероятностью потерпят неудачу, поскольку они узко сосредоточены на включении признаков, придающих толерантность или устойчивость к конкретным стрессам окружающей среды, таким как грибковые заболевания, сорняки, некоторые насекомые-вредители и засуха. Поэтому они не могут справиться с «эволюционирующим характером проблемы». Если засуха сменяется обильными дождями или в результате климатических изменений появляются новые вредители или болезни, конкретная «климатически-смарт культура» погибнет.
Авторы обзора уверены в способности эволюционной селекции растений в рамках органических и агроэкологических систем справиться с проблемами изменения климата и смягчить их. Но во втором из своих двух обзоров они указывают на проблему — потенциал органического сельского хозяйства, чтобы накормить мир, в значительной степени не изучен из-за ограниченного числа программ селекции, направленных на удовлетворение потребности в сортах, специально адаптированных к органическим системам. Это означает, что органические фермеры часто не могут найти органически выращенные семена подходящих сортов.
Авторы решают эту проблему, описывая схему селекции растений, которая сочетает в себе эволюционную селекцию с «децентрализованной и совместной селекцией» — отбором семян или другого посадочного материала, проводимым в каждой целевой среде с участием фермеров. Этот подход противоположен промышленному сельскому хозяйству, которое пытается сгладить колебания погодных и почвенных условий за счет сплошного применения пестицидов (в том числе встроенных, таких как Bt-токсины) и удобрений, а также высокоспециализированных семян, которые обычно высаживают в виде монокультуры.
Подход должен соответствовать программе разведения, которая обычно включает три этапа:
1) Создание генетической изменчивости, включая отбор родителей, скрещивание и введение генетического материала из генных банков, других программ селекции или фермеров;
2). Отбор наилучшего генетического материала – шаг, который может включать селекцию с помощью маркеров, биотехнологию, которая сама по себе не приводит к ГМО;
3) Тестирование селекционных линий.
Участие пользователей (фермеров) должно происходить в самом начале селекционной программы, чтобы гарантировать, что выведенные сорта будут приняты целевым рынком.
Система работает лучше всего, когда практикуется как сообщество. Несколько фермеров, выращивающих эволюционные популяции сельскохозяйственных культур на территориях со схожими характеристиками, застрахованы от потерь в результате катастрофического события, затронувшего любого фермера.
Снизу вверх против сверху вниз
Этот подход описанный исследователями, можно было бы назвать «восходящим», в отличие от «нисходящего» подхода разработчиков ГМО. Примером последнего является золотой рис, ГМО-продукт, который эксперты по развитию Гленн Дэвис Стоун и Доминик Гловер описывают как «глубоко оторванный и лишенный места: изобретение европейских биологов, которые использовали в основном американское финансирование для вставки ДНК из разбросанных мест в биологических царствах, чтобы изменить рис в рамках Зеленой революции и накормить недоедающих детей Азии, отчасти чтобы помочь вести глобальную войну в области связей с общественностью».
Результатом, по их словам, является «общий» продукт, который оказалось трудно адаптировать к местным условиям. На Филиппинах, основном целевом рынке, это не удалось для получения удовлетворительных урожаев, хотя он был одобрен для коммерческого производства. И попытки ввести этот признак в индийские сорта привели к низкорослым и деформированным растениям.
Указывая на низкие «стандарты урожайности», преследовавшие золотой рис на протяжении всего его развития, Стоун и Гловер отмечают, что Филиппины — страна конкурирующих рисовых фьючерсов. В то время как Международный научно-исследовательский институт риса (IRRI) внедряет в стране ГМ-золотой рис по учебнику «сверху вниз», IRRI также продвигает сорта риса семейной реликвии, которые адаптированы к конкретным условиям и методам выращивания в локализованных регионах Филиппин.
На основании данных, представленных в новых обзорах, эволюционная селекция растений в рамках органических и агроэкологических систем, по-видимому, предлагает наиболее практичное решение проблем изменения климата, а также выход из культурной зависимости и деструктивности, которую создают ГМО и агрохимические системы.
Источники:
cell.com/iscience/pdf/S2589—0042 (20) 31012-9.pdf
revistas.cientifica.edu.pe/index.php/southsustainability/article/download/730/736
