Биобанк
Как охраняют внутреннее разнообразие культурных растений
Культурные растения тоже вымирают. Это опасно. Если у растений нет запаса генетического разнообразия, невозможно адаптировать их ни к жесткому климату, ни к новым расам патогенов. Поэтому сорта культурных растений и их диких родственников собирают и хранят в генетических банках.
Всего генетических банков существует 1750. Там находятся семена, черенки, клубни, замороженные ткани растений и животных. В статье рассмотрим ключевые генетические банки мира — от первых советских опытов до современных криохранилищ.
Банк семян в университете Вашингтона. Фото: R. C. Johnson — Gene Banks Pay Big Dividends to Agriculture, the Environment, and Human Welfare // PLoS Biology Vol. 6, No. 6, e148, CC BY 2.5.
Госсемкультура
Начало семенного дела в России
На рубеже двадцатых в Советском Союзе свирепствовал голод. Еды не хватало ни в деревнях, ни в городах. Дошло до того, что из Петрограда эвакуировали восемьсот детей и отправили на Урал, «на хлеба». (На Урале, однако, с хлебами тоже было не очень хорошо).
В попытке исправить ситуацию власти начали закупать зерно и технику за границей и привлекать ученых-аграриев к восстановлению сельского хозяйства. В числе прочего решили создать систему массового семеноводства. Селекция в стране была, но её достижения использовали ограниченно. Основная масса крестьян сеяла несортовые, выродившиеся семена.
Ещё до революции агроном Пётр Лисицын пытался наладить масштабное семеноводство, но его проект долгое время отвергали. Перелом наступил в 1921 году, когда В. И. Ленин подписал декрет «О семеноводстве».
Лисицын был начальником Шатиловской селекционной станции (Орловская область), которая и стала первым государственным рассадником семян — Госсемкультурой. На организацию ушли годы напряжённого труда, пока в газетах печатали иронические фельетоны:
“
Ввиду поломки машины Осинский [замнаркома земледелия] был вынужден провести на Шатиловской станции целый день. Тут он и смог детально познакомиться с селекционными работами станции <…>.
Чем занималась Госсемкультура:
- производила высокосортные семена зерновых и плодовых культур (преимущественно для Северного Черноземья);
- поставляла семена в питомники второй репродукции;
- передавала материал крестьянским кооперативам для дальнейшего размножения.
К концу 1920‑х годов по стране работало уже более десятка семенных рассадников — от Петербурга до Омска. В 1929 году Н. И. Вавилов отметил, что деятельность Госсемкультур повысила урожайность на 20−40 % в районах сортосмены.
В войну Шатиловская станция была полуразрушена, но потом восстановилась. На фото занятие кружка по агрономии (1944, колоризация).
К тридцатым годам Госсемкультуры ликвидировали. Производство семян передали в специализированные колхозы — «фабрики зерна». Фабрики работали без участия селекционных станций и второй репродукции. При Хрущеве даже фабрики исчезли. Научное семеноводство в стране так и не восстановилось до сих пор.
Заслуга Лисицына — не только быстрое улучшение семенного фонда. Он основал крупную организацию, которая собрала селекционные достижения прошлого в одном месте и создала новые. Госсемкультуры размножили и улучшили сорта, которые могли быть потеряны в послереволюционном хаосе.
Коллекция ВИР им. Н. И. Вавилова
Мировое наследие
Если Лисицын хотел накормить страну, то Вавилов — весь мир. С коллегами он создал настоящее хранилище семян: 250 тысяч образцов. С 1923 по 1940 годы Вавилов объездил 65 стран и из каждой экспедиции привозил образцы растений, семена, клубни. Он собирал и местные сорта, и диких родственников культурных растений. Некоторые из привезенных Вавиловым сортов уже не найти вне коллекции ВИР.
Сегодня образцов семян и вегетативных органов 320 тысяч. Они хранятся в Петербурге и в Кубанском генетическом банке. Коллекция продублирована. Образцы регулярно проверяют на жизнеспособность и пересевают. Коллекция не столько лежит, сколько растет.
За сто лет получилась бездна ресурсов для выведения новых сортов: устойчивых к морозу, засухе, а главное — к вредителям и болезням. Патогенов растений очень много, и они вырабатывают устойчивость к средствам защиты растений. Нужно постоянно создавать новые сорта, неуязвимые для всяких напастей на уровне генотипа. Если этого не делать, сельское хозяйство ждет коллапс.
Коллекция ВИР пережила блокаду Ленинграда. Источник: tvspb.ru
Подземное криохранилище в Якутске
Энергия вечной мерзлоты
В 1970‑х годах на территории Института мерзлотоведения оборудовали первую подземную лабораторию для хранения семян. В 2012 году хранилище получило собственные помещения.
Криохранилище находится в вечной мерзлоте, естественная температура там –12°C. Охлаждать ничего не надо. Это единственный энергонезависимый генный банк в мире.
Семена упаковывают в трехслойные зип-пакеты, из которых откачивают воздух. В холоде и без доступа кислорода они хранятся по 25 лет без пересевов. Это много.
Толстые бетонные стены защищают хранилище от влаги. В теории оно переживет любой природный и техногенный катаклизм.
Криохранилище Полезный Холод НВК Саха
Внутри хранилища
Хранилище специализируется на якутских культурных и диких растениях, в том числе древесных. Кроме семян, хранятся ткани растений и грибы. Хранилище принимает семена из других институтов; ещё туда планируют перевезти часть резервного фонда ВИР, чтобы уменьшить астрономические счета за электричество.
В 2022 году Россию лишили доступа в международное хранилище семян (см. ниже). Теперь у нас есть только один криобанк. К счастью, его собираются развивать: в плане постройка второй очереди.
Банк Судного дня
Международное хранилище семян находится на Шпицбергене. Оно высечено в скале на глубине 120 метров. Метровые стены в теории выдержат попадание ядерной боеголовки.
Хранилище приходится охлаждать. Впрочем, если установки выйдут из строя, хранилище останется холодным ещё двести лет.
В 2020 году там было 900 тысяч образцов семян. Заполнена одна комната из трех, и то не вся: всего в хранилище поместится 4,5 миллиона образцов.
Блогеру Веритасиум все в банке показали. Есть русские субтитры
Просто так взять семена из хранилища невозможно. В стране должна произойти чрезвычайная ситуация. Так, сирийская война уничтожила банк засухоустойчивых культур в Алеппо. Сирия обратилась во Всемирный банк, взяла 116 тысяч образцов, и за десять лет сельское хозяйство в стране восстановилось.
Изнутри хранилище выглядит как смесь заводского цеха и космической станции. Сходите на виртуальную экскурсию:
Нажмите кнопку Start Tour →
Семенной банк тысячелетия
Хранилище принадлежит Королевским ботаническим садам в Кью. Оно состоит из подземных морозильных камер, защищенных от стихийных бедствий. В хранилище находится больше 42 000 видов диких растений со всего мира.
Перед закладкой на хранение семена сушат и с помощью рентгена проверяют на жизнеспособность. Потом пересевают каждые десять лет.
Банк тысячелетия занесен в книгу рекордов Гиннесса как самый крупный банк семян в мире. Там есть семена растений, исчезнувших из дикой природы: например, Nymphaea thermarum, самой маленькой кувшинки в мире.
«Место с самым богатым биоразнообразием»
Форт Коллинс
Национальный банк семян находится на территории университета Колорадо. Семена, черенки, образцы тканей животных лежат в настоящем сейфе. Доступ туда есть только у шести человек.
Некоторым семенам в банке по девяносто лет. Это часть эксперимента, заложенного в сороковых. Исследователи тогда посчитали, что смогут сохранить партию семян до 2307 года. Пробирки с этими семенами регулярно проверяются, и многие из них выжили.
Семена из банка Форт Коллинс помогли ученым создать пшеницу, устойчивую к злостному вредителю — русской пшеничной тле. Также с помощью этих семян были выведены высокоурожайные сорта кукурузы, подсолнечника и нута.
Внутри Форт Коллинса
Парк Картофеля
Деревня Писак в Перу — дом самой большой коллекции картофеля в мире. Местные жители (индейцы племени кечуа) семь тысяч лет возделывали картофель и прочие культурные растения Анд, а теперь они собирают и охраняют накопленный генофонд. Сортов картофеля там 1367. Для сравнения, в Европе постоянно возделывают лишь 50 сортов.
Андский картофель
Заключение
С генетическими банками то и дело случаются неприятности. Отнимают помещения, течет потолок в комнатах, которые должны быть сухими. Якобы убегает ГМ-пшеница, из-за этого скандал. Под видом обмена расхищают фонд.
Даже идеально укрытые места оказываются в опасности.
Несмотря на это все, генетические банки критически важны для выживания биосферы и человечества. Только благодаря им мы все еще избежали коллапса. Хочется надеяться, что избежим и в будущем. Что опустошать хранилища никогда не придется.
Понравилась статья? Оцените ее