В работе, начатой Д. Ф. Петровым, использовали несколько подходов. Один из них оказался продуктивным и продолжается в России в нашей лаборатории, а также в США, во Франции, в Мексике до настоящего времени. В этом исследовании передачу (Zea mays L.-Zm) апомиктического способа репродукции осуществляли от ее дикого сородича - трипсакума (Tripsacum dactyloides L.-Td) путем гибридизации. Предполагалось, что бесполосеменное размножение у трипсакума контролируется двумя генами: один препятствует редукции числа хромосом, другой стимулирует развитие эмбриона из яйцеклетки, минуя опыление. Отсюда можно заключить, что для передачи такого типа размножения кукурузе необходимо перенести максимум две хромосомы от трипсакума в случае расположения предполагаемых генов в разных хромосомах. Считалось, что присутствие столь незначительного генетического материала от дикого родителя не окажет решающего влияния на внешний вид и хозяйственно-полезные признаки апомиктичной кукурузы. На основе таких допущений и начались скрещивания кукурузы с ее диким родственником - трипсакумом. К удаче исследователей, оказалось, что признак бессеменного размножения передается по наследству получаемым гибридам.

Д. Ф. Петров и его коллеги создали целый ряд апомиктических гибридных линий. Наиболее стабильными из них были 38-хромосомные (20Zm+18Td), то есть содержащие 20 хромосом кукурузы и 18 хромосом трипсакума. Но они из-за большого количества генетического материала от дикого родителя оказались далеки от кукурузы, что исключало перспективу их коммерческого использования.

Исходя из знаний генетики кукурузы, мы могли надеяться на достаточно быстрое "совершенствование" гибридов в сторону культурной формы. Американские генетики к середине 90-х годов прошлого столетия показали, что культурная кукуруза отличается от дикой единичными генами, контролирующими развитие (по разным оценкам, от 3 до 5). Поэтому, проводя отбор среди естественных и искусственно получаемых мутантов, достаточно просто усилить агрономически ценные признаки у бесполосеменных гибридов. Используя гамма-лучи в качестве мутагенного фактора, сотрудник нашей лаборатории Б. Ф. Юдин получил "кукурузоподобные" 58-хромосомные гибриды, весьма близкие к культурному родителю. Эти растения, как и кукуруза, имели по одному стеблю и по 12-14 рядов в початке. К сожалению, после обработки гамма-лучами признак апомиксиса проявлялся нестабильно, но стало очевидным, что совершенствование агрономических признаков у гибридов реально.

В 1993 году мы получили предложение Министерства сельского хозяйства США провести совместные исследования по апомиктичной кукурузе с использованием нашего экспериментального материала. Кроме того, проект поддержал Российский фонд фундаментальных исследований. Работа была начата весной 1994 года в Оклахоме (США). Среди привезенных из Новосибирска линий гибридов сразу же удалось выявить несколько 39-хромосомных апомиктов. Примечательно то, что все они имеют идентичный набор из девяти одних и тех же хромосом трипсакума. Именно эти девять хромосом минимально необходимы для поддержания апомиктического способа размножения у гибридов. К сожалению, "дикие" хромосомы довольно существенно ухудшали хозяйственно-важные признаки культуры, прежде всего вес семян. У гибридов он был в среднем равен 0,06 г, что гораздо ближе к весу семян трипсакума (~0,03 г), чем кукурузы (~0,22 г). Кроме того, с точки зрения коммерческой перспективы была нежелательна избыточная кустистость гибридов.

Понимая, что апомиктичные гибриды должны будут конкурировать за рынок с кукурузой, мы провели сравнительный анализ признаков, по которым они ее превосходят. К таковым необходимо отнести урожай зеленой массы, высокое содержание в ней протеина и других переваримых компонентов, содержание в семенах полиненасыщенных жирных кислот, устойчивость растений к засухе, переувлажнению и засолению почвы. Эти несомненные преимущества позволили бы уже сейчас использовать гибриды в качестве фуражной культуры. Однако пока они не могут давать семян из-за полной мужской стерильности (апомиктам необходимо оплодотворение центральной клетки, иначе зерновки не развиваются). Чтобы получить потомство от гибридов, приходится рядом высевать кукурузу в качестве опылителя. У первоначально выделенных 39- и 49-хромосомных линий фертильность (количество способных к дальнейшему развитию семян) была не более 3-5 процентов на початок. Нам удалось выяснить, что в значительной степени это связано с особенностями роста пыльцевых трубок при опылении. Подбором опылителей и других факторов удалось добиться 50-процентной фертильности, что с учетом большого числа початков на растениях-гибридах позволяет им конкурировать по семенной продуктивности с кукурузой.

Наша апомиктичная кукуруза уже запатентована в США и в 11 других странах. Но самое главное, создана огромная коллекция апомиктичных линий, которую можно будет использовать в качестве исходного материала как в академических исследованиях, так и в практической работе по созданию коммерческих сортов.

ИНОСТРАННАЯ СТАТЬЯ, ПЕРЕВОД

по материалам Джона Фаган, профессора молекулярной биологии (Maharishi University of management Fairfield, Iowa, USA 52557-1078)

Генетическимодифицированная кукуруза. Проблемы безопасности ее использования

Существует четыре научно обоснованных возражения против внедрения ГМ-кукурузы.

1. Существует уверенность в том, что в результате импорта этого продукта появится поколение патогенных бактерий, устойчивых к антибиотику ампициллину.

2. ГМ-кукуруза представляет опасность для здоровья потребителей, так как она не была подвергнута тщательному тестированию и поэтому нет уверенности в том, что она не содержит аллергенов и токсинов, а также в том, что питательная ценность ее не уменьшается по какой-либо причине.

3. Правительство и биотехнологическая индустрия США требуют, чтобы при импорте эта кукуруза не подвергалась специальной маркировке и могла смешиваться с обычной кукурузой. Тем самым потребителей лишают возможности самим решать, покупать им опасный для здоровья и недостаточно протестированный продукт или нет. Это также лишает потребителей фундаментального права иметь информацию о продуктах, которые им предлагают покупать.

4. Есть научные свидетельства о том, что выращивание ГМ-кукурузы повлечет за собой появление вредных насекомых, устойчивых к Bt-токсину. Такое нарушение экосистем будет непоправимо и окажет продолжительное влияние на сельское хозяйство. Это не только сделает Bt-кукурузу ненужной, но и лишит фермеров, практикующих органическое и биологическое земледелие, ценного инструмента для борьбы с насекомыми-вредителями. Bt-токсин получают из природных бактерий Bacillus thuringiensis.

Разрешение импорта Bt-кукурузы даст зеленый свет промышленности, не принимающей всерьез проблемы опасности для окружающей среды, сельского хозяйства и экологии, возникающие при внедрении и коммерциализации ГМ-продуктов.