Но в целом селекционную работу в институте современная генетика ускорила. Десятки лет его селекционеры терпеливо действовали по старому рецепту: выбирай растения с желательным свойством, проводи перекрестное опыление, жди, пока потомство достигнет зрелости, выбирай лучших представителей, повторяй все снова. Сейчас появилась альтернатива этом кропотливом процессе. В 2004 году международный консорциум ученых расшифровал геном риса, состоящей примерно из 40 тыс. отдельных генов. С тех пор исследователи всего мира точно знают именно те гены, которые определяют ценные свойства и могут быть отобраны непосредственно.
Например, в 2006 году фитопатолог Памела Роланд из Университета Калифорнии в Дэвисе выделила из східноіндійського сорта риса ген под названием sub1. Сейчас через низкую урожайность его мало выращивают, но этот сорт имеет одну особенную черту: он может выжить 2 недели под водой. Другие сорта погибают, как правило, за 3 дня.
Исследователи из Института риса провели перекрестное опыление сорта с геном sub1 с высокоурожайными и вкусным сортом Сварна, популярным в Индии и Бангладеш. После этого они проверили ДНК, чтобы выявить, какие именно сеянцы унаследовали ген sub1. Эта технология, известная как маркерная селекция, точнее в экономит время. Ученым не пришлось высаживать и выращивать сеянцы, а потом заливать их водой на 2 недели и ждать, какие из них выживут.
Этот новый устойчивый к затоплению сорт риса, названный Сварна-sub1, высевают примерно 4 млн фермеров в Азии, где каждый год наводнения уничтожают свыше 20 млн гектаров риса. По данным недавно проведенного исследования, фермеры в 128 деревнях индийского штата Орисса, на берегу Бенгальского залива стали получать на четверть выше урожай. Максимально от этого выиграли беднейшие фермеры.
“В Индии самые низкие касты получают худшие паи, а худшие земли в штате Орисса часто затапливаются, — рассказывает Зайглер. — Поэтому здесь продукт современной биотехнологии, устойчив к затоплению рис, больше всего пользы принес нищим из нищих — нетронутым. Фантастическая история, как на меня”.
Самый амбициозный проект института — попытаться в корне изменить черты и, возможно, резко увеличить его урожайность. Рис, пшеница и многие другие растения используют С3-фотосинтез (по названию тривуглецевої соединения, которую они выделяют при поглощении солнечного света). Кукуруза, сахарный тростник и некоторые другие растения используют С4-фотосинтез. Такие культуры требуют значительно меньше воды и азота, чем культуры с С3-фотосинтезом, и “обычно имеют на 50 процентов более высокую урожайность”, рассказывает Уильям Пол Квик с Института риса. Он хочет превратить рис в культуру с С4-фотосинтезом путем манипуляции с собственными генами растения.
Фотосинтез типа С4, в отличие от водостойкости сорта sub1, определяется не одним, а набором генов, что очень усложняет задачу. С другой стороны, говорит Квик, “в течение эволюции он возникал сам по себе 62 раза, то есть сделать это должно быть не так трудно”. Инактивирующей ген за геном, Квів вместе с коллегами систематически определяет все гены, ответственные за фотосинтез в мелком, быстрорастущему злака Setaria viridis, которому свойственен фотосинтез по типу С4. Пока что все найденные гены есть и в растениях с С3-фотосинтезом. Просто они работают иначе.
Квик и его коллеги надеются, что смогут активизировать их в рисе. “Думаем, на это уйдет минимум 15 лет, — говорит исследователь. — Сейчас продолжается четвертый год. Если все удастся, те самые методы помогут поднять урожайность картофеля, пшеницы и других растений с С3-фотосинтезом. Это стало бы неслыханным прорывом в продовольственной безопасности; теоретически, урожайность возросла бы на 50%.
Такие перспективы сделали с Зайглера страстного поборника биотехнологий. Добродушный седобородый Зайглер называет себя “настоящим леваком” и одновременно считает, что в общественных спорах относительно генетически модифицированных культур в одну кучу смешалось грешное с праведным. “Когда я начинал работать в 1960-х, много кто ушел в генную инженерию, потому что мы надеялись принести немало пользы миру, — рассказывает он. — Мы думали: какие есть фантастические инструменты!”
Какой подход к сельскому хозяйству пригодится фермерам Тропической Африки? По словам генетика Найджела Тейлора из Научно-исследовательского ботанического центра имени Дональда Денфорта в Сент-Луисе, штат Миссури, ныне вирус — возбудитель бурой пятнистости способен вызвать еще один всплеск голода. “За последние 5-10 лет он достиг размаха эпидемии, и ситуация ухудшается, — говорит он. — С повышением температуры растет ареал белокрылки. Беспокоит распространение вируса этой болезни в центральной Африке, если он заразит огромные площади касави в западной Африке, это обещает серьезную кризис продовольственной безопасности”.
Тейлор и другие ученые только начали работу над генетически модифицированными сортами касави, устойчивыми к вирусу бурой пятнистости. Тейлор проводит полевые испытания вместе с угандійськими учеными, еще одно готовят в Кении. И только в 4 африканских странах — Египте, Судане, ЮАР и Буркина-Фасо — сейчас разрешено коммерческое выращивание генетически модифицированных культур.