Доклад ВИР ВИР Генеральный директор ГНЦ РФ ВИР, профессор Н.И. ДЗЮБЕНКО. - презентация

1 ВИР

2 ВИР Генеральный директор ГНЦ РФ ВИР, профессор Н.И. ДЗЮБЕНКО

3 ВИР Антропогенный пресс Вымирание видов, вызванное деятельностью человека Ускорение цикла обращения ртути Перемещение почвы, используемой в с/хозяйстве Антропогенное снижение уровня фотосинтеза = × = 80 × = 2-3 × = 0,8 × Антропогенная эрозия почв = 6 × БИОГЕОЦЕНОЗЫ

4 ВИР глобальное потепление на 1,4 - 5,8 °С; глобальный подъем уровня моря на 988 см; уменьшение осадков в высоких и средних широтах в июне августе; повышение частоты и интенсивности летних засух во многих континентальных районах; усиление деградации почв и водных ресурсов; рост угрозы биоразнообразию на местном, региональном и глобальном уровнях. В период до 2100 г. ожидаются:

5 ВИР Смена парадигмы в природопользовании Изменение мировоззренческой стратегии человечества – провозглашает необходимость перехода мирового сообщества от нерационального потребительского, на рельсы устойчивого развития. Устойчивое развитие – это развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего времени, но не ставит под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности ( РИО, Повестка дня на 21 век, 1992 ).

6 ВИР Устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды. Экологическая доктрина Российской Федерации (2002 г.)

7 ВИР Современный экологический кризис ставит под угрозу возможность устойчивого развития человеческой цивилизации. Дальнейшая деградация природных систем ведет к дестабилизации биосферы, утрате ее целостности и способности поддерживать качества окружающей среды, необходимые для жизни. Преодоление кризиса возможно только на основе формирования нового типа взаимоотношений человека и природы, исключающих возможность разрушения и деградации природной среды. Экологическая доктрина Российской Федерации (2002 г.)

8 ВИР Основными задачами являются: сохранение и восстановление ландшафтного и биологического разнообразия, достаточного для поддержания способности природных систем к само- регуляции и компенсации последствий антропогенной деятельности. сохранение и восстановление природного биологического разнообразия и ландшафтов на хозяйственно освоенных и урбанизированных территориях. обеспечение населения экологически безопасными продуктами питания, в том числе контроль за ввозом, производством и оборотом продуктов питания и их компонентов, полученных из их генетически измененных форм; Экологическая доктрина Российской Федерации (2002 г.)

9 ВИР Экологическая доктрина Российской Федерации (2002 г.) Основными задачами являются: разработка и реализация системы мероприятий по предотвращению неконтролируемого распространения чужеродных видов и генетически модифицированных организмов (ГМО) в природной среде и ликвидации последствий этих процессов; обеспечение эффективной работы карантинных служб, предотвращение проникновения и несанкционированного ввоза на территорию страны чужеродных видов и генетически измененных организмов, а также вредителей, переносчиков и возбудителей заболеваний.

10 ВИР Смена парадигм в мировом сельскохозяйственном природопользовании Техногенная стратегия «Здоровая экономика – больной севооборот» «Здоровая экономика – больной севооборот» «Здоровый севооборот – больная экономика» «Здоровый севооборот – больная экономика» « Здоровый севооборот – здоровая экономика » Адаптивная стратегия

11 ВИР

12 ВИР Доктрина продовольственной безопасности РФ (2010 г.) Основные параметры: зерно – 95%, сахар – 80%, картофель – 95%, растительное масло – 80%. Импорт продовольствия - 45 млрд. $ в год, (36%)

13 ВИР 121 млн. га пахотных земель, при этом не используется 32 млн. га (25.6%)

14 ВИР Согласно определению Международной федерации движения за органическое сельское хозяйство (International Federation of Organic Agricultural Movements, IFOAM), «органическое сельское хозяйство – это производственная система, которая поддерживает здоровье почв, экосистем и людей. Она зависит от экологических процессов, биологического разнообразия и природных циклов, характерных для местных условий, избегая использования невозобновляемых ресурсов. Органическое сельское хозяйство объединяет традиции, нововведения и науку, чтобы улучшить состояние окружающей среды и развивать справедливые взаимоотношения и достойный уровень жизни».

15 ВИР Основные принципы ведения органического сельского хозяйства обработка земельных угодий, как минимум, в течение трех лет должна осуществляться без применения химических удобрений; семена для органического хозяйства должны быть адаптированы к местным условиям, устойчивы к вредителям и сорнякам и, главное, не быть генетически модифицированными; плодородие почв должно поддерживаться с помощью разнообразного севооборота, с включением многолетних трав, и биологически расщепляемых удобрений исключительно микробиологического, растительного или животного происхождения; использование технологий, способствующих сохранению и стимулированию долговременного почвенного плодородия; проведение мероприятий, предотвращающих эрозионный процесс; сохранение генетического разнообразия в земледельческой системе и ее окружении, включая охрану окружающей среды и ареал распространения диких животных, птиц, растений; запрещено использование пестицидов, азотосодержащих и других химических удобрений;

16 ВИР Основные принципы ведения органического сельского хозяйства (продолжение) для борьбы с вредителями должны применяться биологические способы и физические барьеры, шум, ультразвук, свет, ловушки, специальный температурный режим и пр.; при выращивании скота для получения мяса Organic запрещается применять антибиотики и гормоны роста; фермеры должны регистрировать любое лечение животных; использование радиации и генной инженерии в производстве продуктов Organic строжайше запрещено; если продукт обозначен как Organic, его производитель обязан использовать 100 % органических ингредиентов; готовая экологически чистая продукция должна иметь сертификат, удостоверяющий ее качество, а также соответствующую этикетку; экологически чистая продукция должна быть соответствующим образом упакована, маркирована, транспортирована по строго обозначенным правилам.

17 ВИР Органическое сельское хозяйство должно отвечать трем целям

18 ВИР Основные направления адаптивной селекции Адаптивная селекция Адаптивная селекция Преадаптивное Фитоценотическое Репродукционное Эдафическое Ризосферное Экологическое Средообразующее Симбиотическое Микоризное Биоэнергетическое

19 ВИР География селекционных центров растений ФАНО РФ (2015 г.) , 4, 5, 13, 19, 33, , 14, 15, 16, 18, 27 9

20 ВИР Сортовая обеспеченность АПК РФ ( г.) Культур – 468 Сортов и гибридов , Сортов и гибридов , в том числе зарубежных – 2271 (14,1%), включая: кукуруза - 56,1%, подсолнечник - 52,1%, сахарная свекла – 45,0%, картофель – 34,9%

21 ВИР Генетические ресурсы растений ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ Устойчивое развитие общества: Продукты питания Продукты питания Здоровье человека Здоровье человека Социальная стабильность Социальная стабильность Агроэкосистемы Агроэкосистемы Окружающая среда Окружающая среда Локальные экономические Локальные экономические системы системы Устойчивое развитие общества: Продукты питания Продукты питания Здоровье человека Здоровье человека Социальная стабильность Социальная стабильность Агроэкосистемы Агроэкосистемы Окружающая среда Окружающая среда Локальные экономические Локальные экономические системы системы Глобальные изменения: Экономика Экономика Демография Демография Наука/Техника Наука/Техника Климат Климат Биополитика Биополитика Приватизация Приватизация Глобальные изменения: Экономика Экономика Демография Демография Наука/Техника Наука/Техника Климат Климат Биополитика Биополитика Приватизация Приватизация Биопромышленная продукция: продукция: Биоэнергетика Биоэнергетика Фармацевтика Фармацевтика Косметика Косметика ГМК ГМКБиопромышленная продукция: продукция: Биоэнергетика Биоэнергетика Фармацевтика Фармацевтика Косметика Косметика ГМК ГМК

22 ВИР СТРАНЫОБРАЗЦОВ 1.1.США КИТАЙ ИНДИЯ РОССИЯ (ВИР) ЯПОНИЯ основных генбанков мира (FAO, 2010)

23 ВИР Мобилизация мировых сортовых ресурсов, широкое использование исходных сортовых богатств всего земного шара для практической селекции является первоочередной задачей. Н. И. ВАВИЛОВ («Растительные ресурсы Земли и работа ВИР по их использованию», 1931 г.)

24 ВИР Динамика численности коллекции ВИР по группам экономически значимых культур Группы культур Число образцов Пшеница, тритикале, эгилопс Рожь, овес, ячмень Крупяные культуры Многолетние кормовые культуры Зерновые бобовые культуры Масличные и прядильные культуры Картофель Овощные культуры Плодовые культуры ИТОГО:

25 ВИР Полевые генбанки ВИР - филиалы института, соответствующие мировым стандартам ФАО ООН (2013 г.) Дагестанский Волгоградский Астраханский Павловский Полярный Екатерининский Кубанский Майкопский Пушкинский Дальневосточный Кубанский генбанк Крымский Адлерский Якутский Новосибирский Севастопольский

26 ВИР Опорные пункты ВИР Тюменский Кинельский Торжокский Волгоградский Прикаспийский Буденновский Кабардино- Балкарский Уральский Чеченский Новосибирский Якутский Пензенский Бурятский Барнаульский Пятигорский Актюбинский 19 опорных пунктов Алматинский Приднестровский Белорусский

27 ВИР СЕЛЕКЦИОННЫЙ ЦЕНТР ВИР Поиск, создание и использование доноров ценных признаков в селекции растений Поиск, создание и использование доноров ценных признаков в селекции растений ( А.Ф. Мережко, 2005 ) 6 Рассылка доноров в селекционные центры 1 Создание коллекций внутривидового разнообразия по признакам 1 Создание коллекций внутривидового разнообразия по признакам 2 Выявление генетических различий между образцами- источниками 2 Выявление генетических различий между образцами- источниками 3 Изучение генетического контроля признака на уровне вида 3 Изучение генетического контроля признака на уровне вида 4 Формирование генетических коллекций по признакам 4 Формирование генетических коллекций по признакам 5 Выявление в коллекции и создание доноров ценных признаков 5 Выявление в коллекции и создание доноров ценных признаков 7 Постановка селекционной задачи 7 Постановка селекционной задачи 8 Выбор сорта или линии для улучшения 8 Выбор сорта или линии для улучшения 9 Подбор доноров 9 Подбор доноров 10 Создание новых улучшенных сортов 10 Создание новых улучшенных сортов

28 ВИР В полевых и лабораторных условиях в институте и на опытных станциях изучено образцов, в т.ч. комплексно – Создано 8 доноров и выделено 1275 источников ценных признаков. Екатерининская ОС Волгоградская ОС Дагестанская ОС Астраханская ОС Адлерская ОС Полярная ОС Павловская ОС Майкопская ОС Кубанская ОС Дальневосточн ая ОС Пушкинский филиал Сеть опытных станций и филиалов ГНУ ВИР Россельхозакадемии Завершено трехлетнее изучение 2684 образцов, двухлетнее – 4098, однолетнее – В том числе: 3175 образцов зерновых, 2015 кукурузы и крупяных, 122 многолетних кормовых, 3313 зерновых бобовых, 1625 масличных и прядильных, 1762 овощных и бахчевых, 1633 плодовых и ягодных культур, 1103 клубнеплодов. По комплексу ценных признаков проанализировано образцов (из них: трехлетнее комплексное изучение прошли 736 обр., двухлетнее – 1140 обр., однолетнее – 1968 обр.).

29 ВИР Доноры ценных признаков для селекции экономически значимых культур, созданные в 2002 – 2014 гг. Культура Донорский признак Кол-во Название донора Тритикале Скороспелость 2Золотой гребешок, Скорый Озимая рожь Короткостебельность, устойчивость к полеганию 1Тринодис ЦМС2Л 708 мс, Л 718 мс Закрепители ЦМС2Л 708 зс, Л 718 зс Скороспелость 1Ранняя 1 Короткостебельность, устойчивость к грибным болезням 5Бета, Сигма, Россиянка 2/01, Тим 2, Илим Ячмень Алюмотолерантность 1Фауст Голозерность, устойчивость к пыльной головне 1Бекман Овес Короткостебельность, устойчивость к полеганию 6Соку, Ракот, Ханоми 1 и 2, Совот, Баден Картофель Устойчивость к фитофторозу листьев и клубней, , и др. Устойчивость к 2-3 патотипам золотистой нематоды 11Adora, Sante и др. Устойчивость к фитофторозу ботвы , 159-1, Устойчивость к вирусу Y , Подсолнечник Восстановитель фертильности пыльцы и др.5RIL 130, RIL 80/1, ВИР 151, ВИР 740 и др. Сорго Устойчивость к обыкновенной злаковой тле 3Rsg , Rsg-2259/ и др. ДРУГИЕДРУГИЕ ПРИЗНАКИ121 ИТОГО182

30 ВИР C 1990 года было издано 21 сборник «Паспорта доноров», в которых опубликована информация о 545 донорах, созданных сотрудниками ГНУ ГНЦ РФ ВИР; 193 из которых – устойчивости к болезням и вредителям

31 ВИР Ppd-S Ppd-S 0 2D-Ppd-S 2D-Ppd-S Ppd -s Ppd- s0 Изогенные линии пшеницы ВИР Вместо трех месяцев полевой работы – три часа ПЦР! д.б.н. В.А.Кошкин

32 ВИР Мы создали тест-систему позволяющую с помощью ПЦР выявлять в генотипах пшеницы новую, ранее неизвестную аллель гена Ppd-B1, а также контролировать её перенос в скрещиваниях при создании новых высокоадаптивных сортов В ВИРе созданы пары почти изогенных линий (NILs: Ppd-m, Ppd-0m и Ppd-w, Ppd-0w) отличающиеся по фотопериодической чувствительности (ФПЧ) (Кошкин и др., 2009) По результатам молекулярного маркирования этих NILs идентифицирован ген Ppd-B1, разные аллели которого определяют различия по ФПЧ у изогенных линий Новая аллель гена Ppd-B1 для селекции высокоадаптивных сортов мягкой пшеницы

33 ВИР Методы биотехнологии и молекулярной цитогенетики – для изучения и эффективного использования генетического разнообразия культурных растений Изучение эволюции геномов и процессов видообразования м ексиканских полиплоидных видов картофеля серии Longipedicellata Фундаментальные исследования – использование GISH и FISH анализа для: Изучение взаимодействия геномов и механизмов интрогрессии. GISH анализ межродовых соматических гибридов Результаты получены в совместных российско-немецких исследованиях)* Результаты получены в совместных российско-американских исследованиях) Pendinen G., T. Gavrilenko, J. Jiang, D. M. Spooner (2008). Genome. 51.

34 ВИР Динамика рассылки коллекции ВИР в гг. пп Культура Селекцентры (новые образцы) Селекцентры (источники) Селекцентры (доноры) Селекцентры (коллекция) Прочие НИУ Северо-Запад ВСЕГО по России: Зарубежные генбанки и НИУ ВСЕГО:

35 ВИР Сорта ВИР в Госреестре СД РФ (по состоянию на )

36 ВИР

37 ВИР

38 ВИР

39 ВИР

40 ВИР

41 ВИР

42 ВИР

43 ВИР

44 ВИР

45 ВИР

46 ВИР Генетические ресурсы растений в постгеномной эре: вызовы и стратегические задачи

47 ВИР 14 декабря 2000 г. Геном резуховидки Таля – Arabidopsis thaliana (L.) The genome contains 25,498 genes encoding proteins from 11,000 families. 14 декабря 2000 г.

48 ВИР За прошедшие 7-8 лет сиквенированы геномы (Completed Large-Scale Sequencing Projects): Люцерна Рис Сорго Виноград Кукуруза Тополь В гг. расшифрованы геномы апельсина и мандарина, какао и земляники, а также яблони и конопли.

49 ВИР Завершается расшифровка геномов (In-progress Large-Scale Sequencing Projects – funded, genome sequence expected in GenBank): Папайя Манихот Картофель Томаты Пшеница (2011 г - черновой вариант) Ячмень Лотос (2011 г – большая часть)

50 ВИР В пост-геномный период начинают доминировать исследования, которые начинаются с сиквенирования генома и белков, а завершаются выявлением функций отдельных генов и белков, также их эволюционного происхождения.

51 ВИР Протеом – совокупность всех белков, которые определяют функциональную специфичность клетки

52 ВИР Метаболом – совокупность всех метаболитов, свойственных клетке, ткани или органу на определенном этапе онтогенеза в зависимости от условий среды.

53 ВИР ГРАФ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ESCHERICHIA COLI K-12 В ИЦиГ СО РАН, Колчанов Н.А участие в процессе с ненулевой стехиометрией - участие в процессе с нулевой стехиометрией динамических переменных процесса

54 ВИР Решение проблем с: 1. Генетической эрозией. 2. Генетической уязвимости. 3. Генетической целостности.

55 ВИР 1. Сохранение максимального мирового видового и внутривидового генетического разнообразия культурных растений и их диких родичей для настоящего и будущих поколений на основе международной кооперации и интеграции.

56 ВИР 2. Формирование мирового идентифицированного генофонда для создания разных типов сортов и гибридов, решающих проблему продовольственной безопасности в условиях возможных глобальных и региональных изменениях климата.

57 ВИР «Мы можем уступать нашим соседям временно в общем уровне нашего благосостояния, нашего обихода жизни; единственно, в чем мы не можем им уступать, это в вооружении нашего интеллекта» Николай Вавилов, 1925