Главное

• 

Подробности

Опубликовано 26.11.2025 11:41

 

 

актуально

 

Плантации супердеревьев – задача комплексной и ответственной науки

Директор ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН рассказал о перспективах генетического модифицирования в интересах устойчивого лесного хозяйства

 

Президент РФ В.В. Путин в апреле текущего года провёл совещание с членами правительства по вопросам развития лесной промышленности. По результатам совещания были даны поручения кабинету министров, в частности, о целесообразности проведения НИР и НИОКР по выведению генно-модифицированных пород деревьев с заданными морфологическими свойствами и скоростью роста древесины для того, чтобы оценить возможности создания лесных плантаций для коммерческого выращивания и использования такой древесины.

Мы попросили директора ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН члена-корреспондента РАН Андрея Анатольевича Гончарова ответить на несколько вопросов по этой теме.

– Андрей Анатольевич, почему в интересах коммерческого выращивания и использования древесины предлагается проведение НИР и НИОКР по выведению именно генно-модифицированных пород деревьев? В чём преимущество генетического модифицирования перед традиционной селекцией? Насколько эта задача важна именно для России?

– Вопрос использования генно-модифицированных пород деревьев лежит в нескольких плоскостях, и он отражает те ограничения в доступе к лесным ресурсам, которые остро обозначились в последнее время. Для крупного индустриального использования лесных ресурсов необходимы огромные объёмы древесины, исчисляемые миллионами тонн, что предполагает либо полное сведение лесов в непосредственной близости от предприятий, использующих эту древесину, либо огромные финансовые затраты на развитие транспортной инфраструктуры и транспортировку древесины, добытую на удалённых участках. Очевидно, что крупный бизнес и государство заинтересованы в том, чтобы извлекать максимальную прибыль с минимальными финансовыми вложениями. Не менее очевидно, что лесные ресурсы являются ограниченными, и независимо от того, где будут производиться рубки, рано или поздно встанет вопрос об исчерпании сырьевой базы.

Решить данную проблему можно за счёт создания искусственных посадок. Этот подход капиталоёмкий, трудозатратный и требует много времени на выращивание таких плантаций. Получение древесины на плантациях сопряжено с целым рядом проблем. Прежде всего, это пониженная устойчивость однопородных посадок к различным инфекциям (грибным и бактериальным) и воздействию насекомых-вредителей. Как правило, такие посадки имеют более высокую плотность по сравнению с естественными лесами. Деревья вынуждены конкурировать за свет (расти как можно выше), что снижает их устойчивость к ветровалам и ухудшает качество (плотность) древесины. В этом же ряду находится проблема генетической гетерогенности семенного материала, собранного в природных популяциях.

 

Вполне логичным представляется использование для плантационного выращивания сортов и пород деревьев, характеризующихся устойчивостью к основным патогенам, быстрым ростом и повышенным качеством древесины. Но такие сорта практически отсутствуют, поскольку до настоящего времени в России доминирует экстенсивная система лесного хозяйства, основанная на эксплуатации природных насаждений. Кроме этого, сорта древесных пород необходимо выводить для каждого региона, так как они должны быть районированы (адаптированы к конкретным природно-климатическим условиям). Следует помнить, что для сельскохозяйственных растений (как правило, однолетников) на выведение традиционными методами нового сорта требуется как минимум пять и более лет. Соответственно, для древесных пород, начинающих плодоносить далеко не в первый год жизни, это время существенно увеличивается.

Именно поэтому взгляды и государства, и крупных потребителей древесины обращаются в сторону генетических и геномных методов выведения но­вых сортов сельскохозяйственных и древесных растений. Эти методы позволяют существенно сократить сроки создания сортов и в целом значительно повышают эффективность процесса.

Наверное, ещё какое-то время в России мы можем продолжать эксплуатировать природные леса, но с каждым годом связанные с этим проблемы будут лишь обостряться. Если своевременно не начинать работы в области выведения новых сортов древесных растений, то мы можем существенно отстать от наших конкурентов, уже давно работающих в данном направлении. Косвенно этот вопрос связан и с задачей технологического лидерства, поставленной президентом России перед отечественной наукой и промышленностью.

– Какова вероятность получения в результате пород деревьев с ускоренным ростом в контролируемых условиях, с прямыми, малосучковатыми стволами, оптимальной кроной, с высокой долей целлюлозы в древесине или изменённой структурой лигнина для лучшей экстракции или придания специфических механических свойств?

– Теоретически, методами геномики можно создавать породы деревьев с любыми заданными свойствами. Но практически мы ещё очень далеки от такого результата. До сих пор нет чёткого и однозначного ответа на вопрос о том, какие гены определяют то или иное свойство древесины, его ростовые характеристики, устойчивость к патогенам и так далее, а без этих базовых знаний мы даже не можем определить, какой ген или участок генома нужно модифицировать или встраивать в геном. Поэтому работам по генетической модификации древесных растений должен предшествовать очень объёмный и важный труд по изучению их генетики и геномики. Нельзя сказать, что создание генно-модифицированных пород такая уж тривиальная задача.

– Андрей Анатольевич, будут ли способствовать плантации генно-модифицированных деревьев на деградированных землях снижению антропогенной нагрузки на девственные леса, их сохранению и восстановлению?

– Думаю, всё же основная задача, поставленная президентом нашей страны, направлена не столько на снижение антропогенной нагрузки на естественные леса, сколько на то, чтобы обеспечить нашу деревообрабатывающую, целлюлозно-бумажную, а в дальнейшем и биохимическую промышленность соответствующим сырьём. Но, несомненно, не менее важным результатом будет и то, что естественные многопородные леса, характеризующиеся высоким биологическим разнообразием и выполняющие очень важные экосистемные функции, будут сохраняться и не подвергаться тем рубкам, которым они подвергаются сейчас. В свою очередь, это будет способствовать сохранению биоразнообразия на всех его уровнях, улучшению экологической обстановки и так далее.

– Какова возможность введения генов устойчивости к вредителям, болезням или абиотическим стрессам (засуха, засоление, наводнения) для повышения надёжности плантационного лесоводства в меняющемся климате?

– Как я уже сказал, методы генной инженерии практически не имеют ограничений и теоретически позволяют получать растения с любыми необходимыми человеку свойствами. Насколько это реализуемо на практике – другой вопрос. Перспективно мы можем рассматривать вопрос выведения сортов, устойчивых к вредителям, болезням и абиотическим стрессам, которые, возможно, в настоящее время не присутствуют на определённой территории. Уже для каждого очевидно, что климатические условия на земном шаре меняются очень и очень быстро, и с каждым годом эти изменения становятся всё более заметны. А древесные породы достаточно консервативны, они не столь подвижны в своей экологии и выборе места обитания. Однако вполне возможно, что даже в среднесрочной перспективе 20­30 лет мы увидим, что те породы, которые в настоящее время произрастают у нас, не будут соответствовать экологическим условиям. Очевидно, что изменения климата повлекут за собой существенные изменения экосистем, что отразится и на составе патогенов, которые будут воздействовать на эти породы. Но я думаю, что в силу и фундаментальных, и экономических причин маловероятно ожидать, что у нас будет целая линейка пород, которые мы будем менять и на регулярной основе вводить в эксплуатацию. Хотя бы потому, что плантация древесного растения, устойчивого к вредителям или к погодным условиям нашего региона, достигнет товарной зрелости только за 20­30 лет…

Поэтому наука должна либо с высокой точностью прогнозировать комплекс условий плантационного выращивания древесных растений на значительную глубину, либо выводить сорта, может быть субоптимальные в плане ростовых и прочих характеристик, но способные давать высокий выход продукции в широком спектре экологических условий.

– Повлияют ли генно-модифицированные деревья на почвенную микробиоту, биоразнообразие насекомых и птиц? Возможна ли гибридизация с дикими родственниками и распространение модифицированных генов?

– Вопрос о влиянии плантаций генно-модифицированных деревьев на почвенную микробиоту и биоразнообразие мы можем рассматривать в настоящее время только теоретически, потому что пока ещё практически нет достоверной информации. Точнее, имеющиеся данные указывают на то, что любые изменения породного состава, плотности насаждений и других параметров влияют на обитателей почвы, население растительных сообществ и так далее. Очевидно, что, редактируя геном древесных растений, мы будем менять их физиологию, потому что реализация отсутствующей ранее генетической информации потребует некоторых изменений физиологии и биохимии этих деревьев. Возможно, они начнут продуцировать и выделять в окружающую среду какие-то новые метаболиты, потреблять больше определённых макро- или микроэлементов из почвы и так далее. Поэтому более чем ожидаемо, что плантационное выращивание генно-модифицированных и не только деревьев будет влиять на биоту. Ожидаемо возникает вопрос о том, какие изменения можно считать положительными или отрицательными и для кого? Вероятнее всего, для одних видов они будут положительными, для других отрицательными. Если оценивать с точки зрения числа видов (альфа-разнообразия), то в монодоминантных сообществах оно, как правило, ниже.

– Какова вероятность, что результаты работ в лабораториях, теплицах, на опытных делянках не будут воспроизводиться в реальных условиях плантаций?

– Конечно же, существует вероятность того, что результаты экспериментальных работ, успешные в лабораториях, теплицах и на опытных делянках, не будут в точности воспроизведены в реальных стрессовых условиях плантационного выращивания. Мне кажется, что если это случится, то такой результат будет указывать скорее на не совсем корректную постановку задачи конкретного исследования. История развития науки показывает, что сначала решается фундаментальная задача: можно или нельзя сделать? Следующим этапом проводится оптимизация процесса и его адаптация для широкого масштабирования. Если этого не происходит, то заказчика в лице государства и крупных индустриальных потребителей не очень интересует успешность лабораторных опытов, которые не могут быть воспроизведены в реальных условиях. Сейчас сформулирована задача обеспечения массового производства древесины в условиях плантационного выращивания в реальных климатических условиях, и она рано или поздно будет решена.

– Возможны ли ситуации, когда положительные (для разработчика) генетические изменения будут сопровождаться негативными последствиями? Изменение одного гена для ускорения роста неожиданно ослабит, например, устойчивость к ветру или болезням?

– Весьма вероятно, что введение положительных для заказчика характеристик в генно-модифицированные сорта древесных растений будет сопровождаться негативными изменениями других. Учёные понимают, что это не совсем тот результат, который нужен заказчику. Поэтому они, естественно, будут учитывать эти факторы и работать над совершенствованием методик геномного редактирования. Примером здесь могут служить сорта сельскохозяйственных растений. Среди них не так уж много таких, которые очень выгодно отличаются по одним показателям, но при этом существенно проигрывают по другим. Новый сорт – это всегда баланс между очень разными, порой даже взаимоисключающими характеристиками и требованиями.

– Использование генетически модифицированных растений в качестве продуктов питания нередко сталкивается с общес­твенной настороженностью. Есть ли опасность негативной реакции общественности на работы по выведению генно-модифицированных пород деревьев?

– В обществе, да и у меня лично неоднозначное отношение к продуктам питания из генно-модифицированных растений. Поэтому высока вероятность того, что общество также негативно отнесётся и к генно-модифицированным породам деревьев. Но поскольку мы не будем использовать в пищу продукты, которые будут производиться из таких деревьев, то, вероятнее всего, проблема не будет столь острой. Хотя не удивлюсь, если к тому моменту, когда плантационное выращивание генно-модифицированных пород приобретёт большие масштабы, начнут появляться противники этого дела, и не исключаю, что будут и исследования, доказывающие негативное воздействие таких пород на окружающую среду и человека. Тем не менее, я думаю, что генетические модификации сортов и пород, используемых человеком, – неизбежный процесс, и рано или поздно мы всё равно будем пользоваться его продуктами.

Целесообразность проведения НИР и НИОКР в области генно-модифицированных деревьев для плантационного лесоводства несомненна с научной и экономико-экологической точек зрения. Потребность в устойчивых источниках древесины слишком остра, чтобы игнорировать мощный инструментарий современной генетики. Однако путь к «супердеревьям» долог и тернист.

Целесообразность предполагает необходимость глубоких, многодисциплинарных и долгосрочных исследований. Фундаментальная наука должна идти рука об руку с прикладными НИОКР (полевые испытания, оценка экологических рисков, разработка систем управления плантациями) и анализом социально-экономических результатов выполненных работ.

Инвестиции в эти исследования – это инвестиции в понимание фундаментальных основ роста и развития древесных растений, в оценку реальных, а не гипотетических рисков и преимуществ биотехнологии. Только так мы сможем определить, станут ли генетически сконструированные деревья безопасным и эффективным инструментом для устойчивого лесного хозяйства будущего, или их потенциал останется ограниченным лабораторными стендами. Будущее лесных плантаций может быть написано в геноме, но прочесть его правильно – задача комплексной и ответственной науки.

Александр КУЛИКОВ

Фото предоставлено Андреем ГОНЧАРОВЫМ