УДК 635.21:631.527
DOI:10.25630/PAV.2018.9.18325
А.М. Чуенко, А.Н. Игнатов, С.А. Банадысев, Т.П. Супрунова, А.А. Чуенко
15 августа 2018 года в с. Рогачево Дмитровского района Московской области состоялся Картофельный Форум 2018, посвященный перспективным технологиям и инновациям в агроиндустрии. В рамках Форума прошла научно-практическая конференция «Система CRISPR-Cas в редактировании геномов картофеля и других сельскохозяйственных культур» и были представлены результаты фундаментальных и прикладных исследований, выполненных компаниями группы «ДокаДжин» в кооперации с учеными Института биоорганической химии РАН и Московского государственного университета при поддержке Российского научного фонда. Cелекционно-генетический центр компании «Дока-Генные Технологии» продемонстрировал растения картофеля сорта Чикаго, у которых с помощью технологии редактирования генома CRISPR-Cas был «выключен» ген белка коилина, что позволило получить растения более устойчивые к вирусу Y и осмотическому стрессу (засоленным почвам). Также были показаны растения сорта Чикаго с «выключенным» геном фермента инвертазы, имеющие пониженное содержание редуцирующих сахаров и акриламида при производстве чипсов. ООО «Исследовательский Центр «ФитоИнженерия» представило проект по дистанционной диагностике болезней картофеля с использованием БПЛА, реализуемый по программе «Развитие-НТИ» при поддержке Фонда содействия инновациям. ООО «Международная Лаборатория «Резистом» – резидент Инновационного Парка «Сколково» представило проект по разработке нового поколения биологических средств защиты растений на основе РНК-интерференции. Участники Форума на демонстрационном участке ознакомились с перспективными сортами отечественной селекции СГЦ «ДокаДжин», ВНИИ картофельного хозяйства, зарубежных селекционных центров – Сигнет Потейто Бридерс, (Шотландия), Норика (Германия), Европлант (Германия), посетили селекционно-генетический центр «ДокаДжин» и диагностическую лабораторию Исследовательского Центра «ФитоИнженерия».
Ключевые слова: картофель, бактериозы, диагностика, вредоносность.
Картофель – один из основных продуктов питания населения России. Эта культура характеризуется большой пластичностью, адаптивностью и потенциальной продуктивностью. Наша страна занимает второе место в мире после Китая по площади, занятой картофелем и третье – по валовым сборам (www.fao.org, 2016). Картофель относится к числу наиболее поражаемых болезнями культур. Ежегодные потери урожая от многочисленных патогенов оцениваются минимум в 23% [1]. На картофеле широко распространены вирусные, грибные, бактериальные болезни и нематоды, включая карантинные объекты [2,3]. Большие проблемы создает неправильное или запоздалое определение фитопатогенных организмов в полевых условиях, особенно при апробации семеноводческих посадок картофеля.
15 августа 2018 года в с. Рогачево Дмитровского района Московской области состоялся «Картофельный Форум 2018», посвященный перспективным технологиям и инновациям в агроиндустрии. Организаторами Форума выступили ООО «Дока-Генные Технологии», ООО «Исследовательский Центр «ФитоИнженерия», ООО «Международная лаборатория «Резистом», Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН (ИБХ РАН), и Ассоциация производителей семенного картофеля «Новый Картофель». Поддержку Форуму оказали Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Фонд содействия инновациям, Фонд «Сколково», и Российский научный фонд (РНФ).
В рамках Форума прошла научно-практическая конференция «Система CRISPR-Cas в редактировании геномов картофеля и других сельскохозяйственных культур» и были представлены результаты фундаментальных и прикладных исследований, выполненных компаниями группы «ДокаДжин» в кооперации с учеными ИБХ РАН и МГУ им. М.И. Ломоносова при поддержке РНФ. На демонстрационном участке селекционно-генетического центра «ДокаДжин» были показаны растения картофеля сорта «Чикаго», у которых с помощью технологии редактирования генома CRISPR-Cas и запатентованного ООО «Дока-Генные Технологии» метода доставки генетических конструкций был «нокаутирован» ген коилина, что позволило получить растения более устойчивые вирусу Y и к осмотическому стрессу, что позволяет выращивать картофель в более жарких и засушливых регионах и на засоленных почвах [4].
Также на демонстрационном участке показаны растения сорта «Чикаго» с частично «выключенным» геном вакуолярной инвертазы, характеризующиеся пониженным содержанием редуцирующих сахаров и соответственно со сниженным образованием акриламида при производстве картофельных чипсов.
ООО «Исследовательский Центр «ФитоИнженерия» представило проект по дистанционной диагностике болезней картофеля с использованием БПЛА, реализуемый по программе «Развитие-НТИ» при поддержке Фонда содействия инновациям. ООО «Международная Лаборатория «Резистом» – резидент Инновационного Парка «Сколково» представило проект по разработке нового поколения биологических средств защиты растений на основе РНК-интерференции.
История Агропарка Рогачево началась в 1988 году, когда компанией «ДОКА» в Зеленограде была собрана команда ученых и инженеров для внедрения достижений микроэлектроники в биотехнологию. В 1998 году для внедрения биотехнологии в практическое семеноводство картофеля было создано ООО «Дока – Генные Технологии». В 2000 году Администрацией Дмитровского района, Московской области и Агентством ООН по промышленному развитию (ЮНИДО) была поддержана частная инициатива создания первого в стране агропромышленного парка. За это время, учредителями проекта создана группа компаний единого технологического цикла и обеспечены условия для их устойчивого развития. В 2003–2006 гг. компания совместно с Центром «Биоинженерия» РАН и группой компаний «ДокаДжин» выполняла комплекс научно-исследовательских работ по проекту «Разработка биотехнологий и промышленное освоение производства семенного материала сельскохозяйственных растений». В 2007 году при поддержке Центральной научной лаборатории (с 2011 году выступает под названием FERA, Великобритания), в «ДокаДжин» была создана и оснащена лаборатория вирусной иммунодиагностики картофеля, а в 2012 году – современная лаборатория фитопатологической молекулярной и иммунологической диагностики вирусных, бактериальных и грибных фитопатогенов.
В 2011 году «ДокаДжин» начала в инициативном порядке проводить научно-исследовательские работы по изучению бактериальных болезней картофеля и других сельскохозяйственных культур, что послужило основой для ребрендинга компании ИЦ «ФитоИнженерия». В 2011 году началось научное сотрудничество с компанией «Advanced Pest Solutions’ (Шотландия) и ИБХ РАН по производству бактериофагов для защиты сельскохозяйственной продукции от бактериозов в период хранения картофеля и овощей [6,7].
В настоящее время, группа компаний «ДокаДжин» проводит исследования в области фитопатологии, защиты растений, биофарминга, генетики, селекции, семеноводства картофеля, заняты разработкой и производством биопрепаратов для защиты растений, внедрением точного земледелия и агростюардшипа, оказывает услуги по диагностике патогенов с. – х. культур.
Участники «Картофельного Форума 2018» на демонстрационном участке ознакомились с перспективными сортами отечественной селекции СГЦ «ДокаДжин», ВНИИ картофельного хозяйства, зарубежных селекционных центров – Сигнет Потейто Бридерс, Шотландия; Норика, Германия; Европлант, Германия; новыми с. – х. машинами и оборудованием для хранения и предпродажной подготовки картофеля и овощей; посетили селекционно-генетический центр «ДокаДжин» и диагностическую лабораторию ИЦ «ФитоИнженерия».
По результатам исследований сотрудника НИИКХ И. Зайцева с коллегами [5], инфицированность отечественных партий картофеля C. michiganensis var. sepedonicus в среднем составила 32,8% (490 шт) от общего числа протестированных партий (1495 шт), при этом средняя зараженность партий семенного картофеля различных категорий составила 22,4% (что не позволяет их считать соответствующими стандартам РФ на посадочный материал картофеля), а зараженность товарного картофеля, часто используемого для посадки на приусадебных участках, дающих до 70% валового сбора картофеля в РФ, дошла до 45,2%. Эти данные полностью соответствуют оценкам, данным ранее нами [3], и еще раз подчеркивает важность использования здорового посадочного материала. Для борьбы с (сказать без преувеличения) катастрофическим заражением семенного фонда картофеля бактериальными и вирусными патогенами необходимы более жесткие стандарты качества семян всех репродукций и неукоснительное соблюдение профилактических мер против заражения растений и семян на всех стадиях технологического цикла производства картофеля, и разработка новых методов борьбы с бактериозами, например, смесей бактриофагов [6,7].
Ядро группы компаний «ДокаДжин» – ООО «Дока – Генные технологии» имеет двадцатилетний опыт лицензионного семеноводства картофеля. С 2015 года компания трансформировалась в селекционно-семеноводческое предприятие СГЦ «ДокаДжин», осуществляющее собственную селекционную программу и полноформатное семеноводство как единый бизнес-процесс. Основное направление работы и специализации – столовые сорта премиум-качества. Приобретены исключительные права на селекционный материал Всеволожской селекционной станции и Уральского НИИСХ, что позволило интенсифицировать селекционный процесс, своевременно развернуть семеноводство и передать лучшие образцы на государственное сортоиспытание. Ниже приведены характеристики некоторых сортов нашей селекции.
Кармен («яркий, неотразимый») – сорт селекции СГЦ «ДокаДжин», проходит государственное испытание с 2017 года. Первый раннеспелый нематодоустойчивый сорт российской селекции с ярко-красной окраской кожуры, подкожурника, пригодный для возделывания в различных почвенно-климатических условиях. Сорт предназначен для производства раннего столового картофеля премиум-качества, имеет преимущество перед другими сортами аналогичного назначения (Ред Скарлетт, Эволюшн, Родриго и т. п.) за счет более насыщенной темно-красной окраски кожуры и подкожурника. Имеет отличные форму, выровненность и вкус клубней.
Прайм («лучший») – сорт селекции СГЦ «Докаджин», проходит государственное испытание с 2017 года. Среднеспелый столовый сорт премиум-качества, первый сорт российской селекции, конкурентоспособный по внешнему виду клубней в мытом виде и превосходящий аналогичные по назначению сорта зарубежной селекции по устойчивости к болезням. Сорт формирует много клубней правильной округлой формы фракции 50–60 мм, наиболее востребованной в торговых сетях. Имеет блестящую тонкую кожуру кремовой окраски, поверхностные глазки, отлично моется, высокоустойчив к парше, механическим повреждениям и потемнению мякоти, за счет чего имеет очень высокую товарность. По сравнению с имеющимися зарубежными аналогами обладает великолепным вкусом.
Индиго (название образовано от природного красителя джинсовых тканей) – сорт селекции СГЦ «Докаджин», проходит государственное испытание с 2017 года. Первый сорт в мировой селекции с сочетанием цветной окраски мякоти, раннеспелости, правильной формы клубней и устойчивости к нематоде. До этого устойчивости к нематоде у сортов картофеля с окрашенными клубнями не было, форма клубней была неправильной, невыровненной и с глубокими глазками. Эксклюзивный экзотический гарнирный картофель и сорт на чипсы. Содержание витамина С и суммарное содержание антиоксидантов в три раза выше, чем в клубнях с традиционной окраской мякоти. Лечебные и диетические достоинства цветной окраски мякоти сохраняются только при минимальной кулинарной обработке, естественный нарядный фиолетовый цвет – при обжарке во фритюре.
Фламинго (название образовано от особой розовой окраски оперения птицы фламинго) – сорт селекции СГЦ «Докаджин», проходит государственное испытание с 2018 года. Особенно перспективен для производства органической продукции. Сорт предназначен для производства раннего столового картофеля премиум-качества, в том числе по жестким стандартам органического земледелия. Особый оттенок окраски, красный подкожурник, блестящая гладкая кожура, белоснежная мякоть.
Реал («королевский») – сорт селекции Всеволожской селекционной станции (Россия), с 2017 года все права на этот сорт принадлежат ООО «Дока-Генные Технологии». Включен в Госреестр с 2011 года по Северо-Западному и Центральному регионам. Один из самых перспективных и конкурентоспособных российских столовых сортов. Сорт конкурентоспособен по всем внешним параметрам клубней – форма, глазки, кожура. Традиционно востребованная белая мякоть, отличный вкус при жарке, запекании и в вареном виде.
Для других сортов компания «ДокаДжин» осуществляет лицензионное полноформатное семеноводство.
Гэтсби («роскошный») – сорт селекции Cygnet Potato Breeders (Шотландия), проходит государственное испытание с 2018 года. Правильная форма клубней, поверхностные глазки. Высокая товарность, незначительные отходы при очистке. Отлично подходит для запекания и варки. Привлекательная текстура и вкус готовых блюд.
Кингсмен («королевский») – сорт селекции Cygnet Potato Breeders (Шотландия), проходит государственное испытание с 2018 года. Сорт является последним словом шотландской селекции, одновременно проходит официальное испытание в ЕС и РФ, уже получены положительные результаты не только в оптимальных, но и стрессовых регионах возделывания. Универсальный столовый сорт, пригоден для реализации в мытом виде, приятная текстура и хороший вкус при жарке, варке и запекании.
Ла Страда («дорога, путь, направление») – селекции Cygnet Potato Breeders (Шотландия), проходит государственное испытание с 2017 года. Очень урожайный крупноклубневый среднеранний сорт с высокой жаро- и засухоустойчивостью. Обеспечивает переход на новый уровень урожайности и очень высокую товарность. Классический по содержанию питательных веществ столовый картофель с привлекательным вкусом и текстурой готовых блюд.
Выводы. Таким образом, в Российской Федерации на основании технологий геномного редактирования, а также целого ряда других селекционных методов в комплексе с исследованиями в области фитопатологии, защиты растений, биофарминга, генетики, семеноводства картофеля успешно развивается отечественная селекция картофеля. Сорта, выводимые в результате этой работы, не уступают сортам зарубежной селекции по технологическим качествам, а по вкусовым – нередко превосходят их.
Библиографический список
- Ахатов А.К. и др. Болезни и вредители овощных культур и картофеля. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2013. 463 с.
- Игнатов А.Н., Егорова М.С., Ходыкина М.В. Распространение бактериальных и фитоплазменных болезней растений в России // Защита и карантин растений. 2015. № . 5. С. 6–9.
- Игнатов А.Н., Лазарев А.М., Панычева Ю.С. и др. Бактериальные патогены картофеля рода Dickeya: мини-обзор по систематике и этиологии заболеваний // Сельскохозяйственная биология. 2018. Т. 53. №1. С. 123-131. http://dx.doi.org/10.15389/agrobiology.2018.1.123rus.
- Khromov A., Makhotenko A., Kalinina N., Snigir E., Makarova S., Makarov V., Suprunova T., Taliansky M. Potato genome editing directed by CRISPR-Cas9 ribonucleoprotein complexes. // Journal of Biotechnology. 2018.280. S87.10.1016/j.jbiotec.2018.06.287.
- Зайцев И. А., Варицев Ю. А., Лазарев А. М., Галушка П. А., Варицева Г. П. Мониторинг скрытых (латентных) форм распространения возбудителей черной ножки и кольцевой гнили картофеля в Российской Федерации. // Сельскохозяйственные науки: научные приоритеты учёных, 2016. С. 38-55.
- Kabanova A, Shneider M, Bugaeva E, Ha VT, Miroshnikov K, Korzhenkov A, Kulikov E, Toschakov S, Ignatov A, Miroshnikov K. Genomic characteristics of vB_PpaP_PP74, a T7-like Autographivirinae bacteriophage infecting a potato pathogen of the newly proposed species Pectobacterium parmentieri // Archives of virology. 2018.- V.163. No. 6. P. 1691-1694. https://doi.org/10.1007/s00705-018-3766-1.
- Shneider M.M., Kabanova A.P., Korzhenkov A.A., Miroshnikov K.K., Vo Thi N.H., Toshchakov S.V., Miroshnikov K.A., Ignatov A.N. Draft genome sequence of Pectobacterium atrosepticum PB72 and complete genome sequence of the specific bacteriophage PP90. // Genome Announc. 2018. V. 6: e00473-18. https://doi.org/10.1128/genomeA.00473-18.
Об авторах
Чуенко Александр Михайлович, учредитель ООО «Дока – Генные технологии». E–mail: am.chuenko@dokagene.ru. Тел.: +7 495 226–07–68
Игнатов Александр Николаевич, (ответственный за переписку), доктор биол. наук, зам. ген. директора по научной работе.E–mail: a.ignatov@phytoengineering.ru. Тел.: +7 916 671–21–47
Банадысев Сергей Александрович, доктор с. – х. наук, руководитель селекционной программы ООО «Дока – Генные технологии». E–mail: s.banadysev@dokagene.ru. Тел.: +7 495 226–07–68
Супрунова Татьяна Павловна, канд. биол. наук, руководитель селекционно-генетического центра, ООО «Дока – Генные технологии».E–mail: t.suprunova@dokagene.ru. Тел.: +7 495 226–07–68
Чуенко Андрей Александрович, канд. эконом. наук, ген. директор, Международная лаборатория ООО «Резистом».E–mail: a.chuenko@phytoengineering.ru. Тел.: 8 916 814–72–91
Advanced technologies in agricultural industry: opportunities for innovation
A.M. Chuenko, the founder of LLC Doca-Gene technologies. E–mail: am.chuenko@dokagene.ru. Phone: +7 495 226–07–68
A.N. Ignatov (correspondence author), DSc, deputy director general of research work. E–mail: a.ignatov@phytoengineering.ru. Phone: +7 916 671–21–47
S.A. Banadysev, DSc, head of breeding program of LLC Doca-Gene technologies. E–mail: s.banadysev@dokagene.ru.Phone: +7 495 226–07–68
T.P. Suprunova, PhD, head of breeding and genetic centre of LLC Doca-Gene technologies. E-mail: t.suprunova@dokagene.ru. Phone: +7 495 226–07–68
A.A. Chuenko, PhD, director general of the international laboratory Resistance LTD. E–mail: a.chuenko@phytoengineering.ru. Phone: 8 (916) 814–72–91
Summary. August 15, 2018, the village of Rogachevo at Moscow region hosted the «Potato Forum 2018», dedicated to promising technologies and innovations in the agricultural industry. The Forum included a Scientific and Applied Conference «CRISPR-Cas system in editing potato genomes and other crops», and presented the results of fundamental and applied research carried out by the companies of the group «DokaGene» in cooperation with the Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences and Moscow State University under financial support of the Russian Science Foundation. Breeding and Genetic Center of «DokaGene» demonstrated in field the plants of cv. «Chicago», which had «switched off» gene for Colin protein by CRISPR-Cas genome editing technology that results in plants more resistant to Potato Virus Y and to osmotic stress, and capable to grow in hotter areas or on saline soils. There were also the plants of cv. Chicago with «switched off» gene of the enzyme invertase with reduced content of reducing sugars and acrylamide during potato chips production. The Research & Development Center «PhytoEngineering» has presented a project of unmanned aerial vehicle (UAV) – carried diagnostics system for potato diseases implemented under the Program «Development-NTI» of the «Fund for the Promotion of Innovation». The International Laboratory «Resistome», a resident of the Innovation Park «SKOLKOVO», presented the project for new generation of biological plant protection products based on RNA interference. The Forum participants learned about new potato varieties of «DokaGene», All-Russian research Institute of Potatoes, Cygnet Potato Breeders (Scotland), Norika (Germany), Europlant (Germany), visited the Breeding and Genetics Center «DokaGene» and diagnostic laboratory of «PhytoEngineering».
Keywords: potato; bacterial diseases, diagnostics, economic losses.
