Ученый-селекционер с мировым именем из Омского ГАУ Владимир Шаманин рассказал, как вырастить хлеб для профилактики диабета, инсульта и рака.

Сто лет назад под задачу накормить страну получила развитие наука селекция, а в Омске появился аграрный вуз. Сегодня цели у селекционеров-семеноводов иные. В мире вырос спрос на продукты для функционального питания. Пища должна не только насыщать, но и быть полезной. И точно не вредить здоровью. Конечно же, злаковые культуры должны быть одновременно и высокопродуктивными, и устойчивыми к болезням, а также к  неблагоприятным погодным условиям.

Директор международного селекционно-генетического центра, профессор кафедры агрономии, селекции и семеноводства Омского ГАУ, доктор с/х-наук, профессор Владимир Шаманин рассказал обозревателю РИА «Омск-информ» о новых сортах пшеницы и других злаков, которые отвечают современным вызовам. Новейшие разработки омских селекционеров успешно внедряются на Урале, в Западной Сибири и, конечно же, в Омской области. А замглавы КФ «Тритикум» Максим Левшунов рассказал, как это происходит на примере его хозяйства.

Здоровая пшеница для здорового питания

– Владимир Петрович, расскажите о новых интересных сортах пшеницы, созданных  учеными Омского ГАУ.

– Селекция – это непрерывный процесс. Природа, производство, агротехнологии,  пищевая промышленность постоянно диктуют новые вызовы ученым. Речь, например, о стеблевой ржавчине, которая уносит более 50 % урожая пшеницы. Эта агрессивная болезнь была практически неизвестна сибирским селекционерам, но в последнее десятилетие стала серьезной угрозой для пшеницы. Надо было срочно создавать  биологический щит – сорта с эффективными генами устойчивости к расам стеблевой ржавчины.

За короткий период  мы создали высокоурожайные сорта нового поколения с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине, хотя обычно этот процесс более длительный. Новые сорта пшеницы «Элемент 22», «Омгау 100», «Столыпинская 2»  включены в государственный реестр селекционных достижений по Западно-Сибирскому региону, а «Столыпинская 2» также и по Уральскому. В этих регионах наши сорта высеваются на площади более 100 тыс. га. В производственных условиях их урожайность достигает от 5,5 до 7 т/га.

На государственное сортоиспытание передали новые сорта:  среднеспелый – «Силантий» и среднеранние – «Нива 55», «Агрономическая 5», у которых с помощью генетических маркеров идентифицированы гены, влияющие на качество зерна, повышение урожайности, устойчивости к болезням и засухе. Многие из этих генов переданы сортам от диких злаковых культур, близкородственных пшенице. В настоящее время в селекционных питомниках Омского ГАУ подготовлены для передачи на госсортоиспытание сорта, защищенные от неблагоприятных внешних факторов пирамидой генов устойчивости к болезням, по 2–3 гена защиты от каждой болезни (если один из генов будет преодолен, то другие будут защищать сорт).

Потепление климата – это еще один вызов для сельскохозяйственного производства. Аномально жаркая погода, суховеи требуют от сорта высокой засухо-  и жаростойкости. Известные сорта нашей селекции «Дуэт», «Павлоградка» отличаются наиболее высокой засухоустойчивостью и широко распространены в засушливых степных районах Омской области, высеваются на площади более 100 тыс. га.

Из новинок нашей селекции хотелось бы отметить крупнозерный сорт пырея сизого «Сова», который  в 2020 году включен в госреестр селекционных достижений для возделывания во всех регионах России.

Пырей сизый как многолетняя культура представляет интерес для возделывания на зерновые и кормовые цели. Этот многолетний злак формирует мощную корневую систему, что улучшает водопотребление растений и структуру почвы, снижает сток питательных веществ в грунтовые воды и вместе с тем повышает секвестрацию, то есть накопление углерода в почве. При возделывании однолетних культур, наоборот, происходит большое выделение углерода в атмосферу, что создает парниковый эффект, вызывающий потепление климата.

Возделывание однолетних культур подразумевает большую пестицидную нагрузку на посевы, а пырей практически не поражается болезнями и вредителями, что значительно сокращает использование «химии» при его возделывании.

Сорт «Сова» также предназначен для регенеративного земледелия, срок использования без пересева – до семи лет. Сорт двойного назначения – на зерно и зеленую массу (сено), средняя урожайность зерна 9,2 ц/га, зеленой массы – 210,0 ц/га и сена – 71,0 ц/га. Таким образом, новый сорт многолетнего злака имеет инновационное значение благодаря его экологическим свойствам и большому производственному потенциалу.

В Омской области этот сорт уже высевается в семеноводческих хозяйствах университета, закупили у нас семена представители многих регионов России, от Астрахани до Якутии, и казахстанские фермеры.

– Какие качества пшеницы наиболее востребованы сегодня на рынке?

– Зерно и продукты из пшеницы (хлеб, макаронные изделия, печенье, пирожные и т. д.) обладают необходимой пищевой и энергетической ценностью за счет углеводов, белков, макро- и микроэлементов. Современный подход к качеству пшеницы включает в себя два связанных показателя зерна: пищевую ценность и технологические свойства. К сожалению, пищевая ценность долгое время ограничивалась лишь немногими показателями, в основном органолептическими – цвет, запах, вкус. А в центре внимания исследовательских и селекционных программ находились технологические свойства, и здесь был достигнут существенный прогресс во всех регионах мира, производящих пшеницу, включая Россию.

Технологические свойства пшеницы во многом зависят от содержания и структуры запасных белков клейковины – глютенинов и глиадинов. Они хорошо изучены и используются при создании новых сортов для производства и переработки зерна. Заготовители и в настоящее время оценивают продовольственное зерно по признакам, которые определяют технологические свойства, – это содержанию белка, клейковины, натура зерна, число падения и другие. Это, конечно, важные показатели для производства  хлеба, который попадает на прилавки, но для здорового питания этого недостаточно.

Пищевая ценность отражает пищевые и функциональные свойства зерна, а также продуктов из пшеницы, которые  влияют на здоровье человека.  Пищевые свойства пшеницы изучены гораздо хуже. Только в последние 5–10 лет им уделяется большое внимание. Повышение функциональных  свойств и пищевой ценности хлебных продуктов будет способствовать решению актуальной проблемы человека – укрепление его здоровья и повышение иммунного статуса, особенно в связи с угрозами, аналогичными пандемии коронавируса.

По данным  ВОЗ, питание является основной причиной смерти и болезней в мире. Около 2 млрд людей в мире имеют избыточный вес или страдают ожирением, а полмиллиарда имеют недостаточную массу тела. Даже в такой богатой стране, как США, более 60 % смертей связаны с питанием.  Сохраняется тенденция роста сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонии и диабета. Минздрав России отмечает, что за последние пять лет увеличение страдающих диабетом выросло более чем на 20 % и общее количество достигло почти 5 млн человек, аналогичная тенденция прослеживается и в Омской области.

Существует доказанная связь между заболеваемостью диабетом и потреблением пищевых волокон, а продукты из пшеницы обеспечивают около 20 % ежедневного их потребления. Поэтому производство хлеба с повышенным содержанием пищевых волокон – важнейшая задача для профилактики этого заболевания. Американцы с помощью технологии редактирования генома создали сорт пшеницы с повышенным содержанием пищевых волокон. И Япония сразу же заключила контракт на поставку муки из этого сорта.

Дефицит цинка приводит к недостаточному развитию детей и к заболеваниям у взрослых, в частности, связанных с репродуктивной функцией у мужчин. Биообогащенная пшеница с более высокой концентрацией цинка доказала свое положительное влияние на здоровье человека во многих странах мира, особенно в странах Ближнего Востока, в Индии. Количество вегетарианцев и веганов быстро увеличивается – примерно на 150 % в год. Эта группа потребителей в гораздо большей степени зависит от продуктов из пшеницы, поэтому требуется обеспечить их необходимыми веществами и элементами при отсутствии в рационе питания мяса, птицы и рыбы. Биофортификация пшеницы была начата в середине 2000-х годов международным консорциумом Harvest Plus, который ставит задачу создать сорта с содержанием цинка в зерне в пределах 50 мг на килограмм. Мы эту задачу уже решили, в зерне наших сортов «Элемент 22» и «Омгау 100» цинка более 50 мг на кг.

Улучшение основных продуктов питания, таких как хлеб и продукты из пшеницы, полезных для здоровья потребителей, – стратегический приоритет во всем мире. Польза для здоровья человека зерна и продуктов из пшеницы является относительно новой темой исследований в мире и особенно в России. В Омском ГАУ мы выиграли грант на создание лаборатории качества мирового уровня, которая будет заниматься исследованиями, направленными на повышение пищевой ценности пшеницы на основе генетических и селекционных методов, усовершенствованных технологий производства и переработки зерна. Безусловно, одна из важнейших задач новой лаборатории – это подготовка специалистов и научных кадров.

Фиолетовая пшеница будущего уже в Омске

– Фиолетовозерная, черная, синяя, красная пшеница — для чего нужны эти сорта? Зерновые для функционального питания, по мнению фермеров, требуют продвижения, пока непонятно, как их примет рынок. Насколько будет дороже хлеб из фиолетовой пшеницы по сравнению с продукцией массовых сортов?

– Существует несколько основных направлений для улучшения пищевой ценности пшеницы: содержание и состав белка, углеводов, витаминов, микроэлементов и фитохимических соединений. Их влияние на здоровье человека доказано многими исследованиями. Европейское агентство по безопасности продуктов питания рекомендовало некоторые фитохимические соединения из зерна пшеницы как полезные против диабета и коронарных заболеваний.

Цельное зерно пшеницы – богатый источник биологически активных фитохимических соединений, а именно – фенольных кислот, каротиноидов, токоферолов, алкилрезорцинов, бензоксазиноидов, фитостеролов и лигнанов.

В 2016 г. в Омском ГАУ начали изучение и селекцию фиолетовозерной пшеницы. Содержание антоцианов в фиолетовозерных линиях было незначительно выше в пшеничной муке грубого помола, чем в краснозерных линиях, и значительно выше в хлебе. Накопленные к настоящему моменту данные убедительно свидетельствуют о положительном влиянии антоцианов на здоровье человека. Экспериментально показано, что они обладают антиоксидантными, противовоспалительными, гипогликемическими, антимутагенными, антидиабетическими, противораковыми, нейропротекторными свойствами, а также полезны для здоровья глаз.

В настоящий момент мы исследуем более 200 селекционных линий и сортов, различающихся по цвету зерна, включая фиолетовые, синие и черные. В 2022 году планируем передать сорт пшеницы с фиолетовой окраской зерна, созданный на основе известного сорта «Элемент 22». По урожайности новый фиолетовозерный сорт превосходит «Элемент 22», также имеет комплексную устойчивость к болезням, биологические свойства и питательная ценность зерна выше. Себестоимость производства зерна и производства хлеба не отличается от традиционной пшеницы, возможно, будет небольшая наценка за функциональные свойства хлеба. В мире хлеб с функциональными свойствами стоит в среднем на 30 % дороже, но этот хлеб в основном с биодобавками – с кальцием, йодом, витаминизированный и прочее. Антоцианы находятся в оболочке зерна, поэтому хлеб с полезными свойствами должен быть из муки грубого помола, которая имеет и большее количество пищевых волокон. Если вы желаете хлеб из белой муки, то необходимо оболочку, так называемые отруби, просеять и получится обычная белая мука для выпечки белого хлеба, такого же, как и из краснозерной пшеницы, и отруби с функциональными свойствами, еще с более высокой антиоксидантной активностью, чем в хлебе из грубого помола.

Фиолетовозерные сорта – это пшеница будущего, даже при всех равных условиях с сортами краснозерной пшеницы, хлеб из фиолетовой оказывает профилактическое влияние, укрепляет здоровье. Важное свойство антоцианов в том, что они являются проводниками цинка в клетки организма. Без антоцианов цинк усваивается организмом на 25 %, с антоцианами усвоение возрастает в 2–3 раза. Антоцианы имеют важное значение и для адаптации растений к негативным условиям окружающей среды, в том числе к засухе. Родина фиолетовозерной пшеницы – Эфиопия, где очень жаркий климат.

В Канаде, Австрии, Чехии и других странах сорта с фиолетовой окраской пользуются большой популярностью, а хлеб и хлебобулочные изделия продаются под брендом функциональных продуктов питания.

Высокая урожайность и устойчивость к засухе

– Как вы внедряете свои новинки в производство, как зарабатываете?

– Свои сорта мы внедряем через сеть наших семеноводческих хозяйств в Омской, Новосибирской, Челябинской областях. В Омской области наши базовые элитно-семеноводческие хозяйства – это АО «Нива» Павлоградского района, ИП КФХ Говин А. Г. Марьяновского района, КХ «Тритикум» Черлакского района, КФХ Безукладов В. В. Нововаршавского района и ООО «Нива» Горьковского района.

Оригинальные семена мы производим на опытных полях университета, затем семена питомников размножения покупают наши элитно-семеноводческие хозяйства и при нашем методическом сопровождении они производят семена элиты, которые реализуют сельскохозяйственным предприятиям и фермерам региона. От суммы, полученной за проданные семена, элитно-семеноводческие хозяйства отчисляют 5 % роялти патентообладателю сорта в соответствии с условиями лицензионного договора.

– Какую пользу приносят разработки секционеров ОмГАУ для региона в целом?

– Сорта Омского ГАУ ежегодно высеваются в Омской области на площади не менее 300 тыс. га. Для урожая 2021 года элитно-семеноводческими хозяйствами было реализовано  более четырех тысяч тонн семян элиты и высших репродукций. Как было отмечено, наши сорта отличаются высокой урожайностью, засухоустойчивостью, комплексной устойчивостью к болезням, высоким качеством зерна – это все показатели, которые тесно связаны с эффективностью производства зерна пшеницы.

Например, максимальная урожайность сорта «Элемент 22» в производственных условиях КФХ ИП Говин Марьяновского района в 2019 году составила 6,5 т/га, а в  засушливом 2020 году урожайность варьировала от 4,5–5,2 т/га. В этом же году новый среднеранний сорт «Агрономическая 5» в питомнике размножения на площади 1 га  сформировал урожай 5,5 т/га. В степной зоне КХ «Тритикум» в условиях жесткой засухи 2020 г. с площади более 300 га урожайность среднераннего сорта «Столыпинская 2» была 3,2 т/га, а у нового сорта «Силантий» урожайность составила 3,7 т/га. По сорту «ОмГАУ 100» максимальная урожайность 7,0 т/ га была получена в хозяйстве КФХ Говин А. Г. в Марьяновском районе. Средняя урожайность за годы возделывания этого сорта на полях данного хозяйства (2016–2020) составила 4,1 т/га. В степной зоне на полях КФХ Безукладов В. В. в остро засушливом 2020 году урожайность «ОмГАУ 100» составила 3,4 т/га. При высоких урожаях пшеницы в передовых хозяйствах, с сожалению, следует констатировать, что в целом по области она остается низкой в пределах 1,6–1,8 т/га. Факторов, влияющих на  уровень урожайности пшеницы в регионе, много, но один из главных – это  ускорение процессов сортосмены и сортообновления.

Конечно, мы гордимся своими достижениями, но, боже упаси, «почивать на лаврах», мы знаем обо все возрастающих запросах зернового рынка, представляем научно-технологическую и экономическую мощь иностранных селекционно-семеноводческих фирм, которые все агрессивнее прорываются на российский рынок зерна и в наш регион. Мы создали уникальный генетический коллекционный и селекционный материал яровой, озимой пшеницы, пырея сизого, полбы и других диких видов, разработали современные технологии ускорения селекционных процессов на основе маркер-контролируемого отбора, создаем систему ускорения процессов семеноводства для ответа на вызовы, которые нам еще преподнесет природа, экономика и рынок зерна.

Зачем фермеру кандидатская диссертация?

Заместитель главы КХ «Тритикум» Максим Левшунов несколько лет назад защитил кандидатскую диссертацию в Омском ГАУ по направлению селекции зерновых культур. А основной вид деятельности КХ «Тритукум» как раз выращивание зерновых культур как для продовольственных, так и для семеноводческих целей. Фермер с научным багажом рассказал, как ведут себя новые сорта селекции ученых Омского ГАУ в его хозяйстве.

– Наше сегодняшнее сотрудничество с Омским ГАУ во многом обусловлено тем, что я обучался в аспирантуре, защищался в этом вузе и мне интересны селекция и семеноводство. Опыт и знания селекционно-генетический моментов позволяют мне делать оценку и отбор сортообразцов.

Мы поддерживаем обратную связь с учеными-селекционерами аграрного университета, с научным руководителем селекционного направления Владимиром Петровичем Шаманиным. Периодически обмениваемся данными, чтобы можно было проанализировать, на что делать упор. В настоящий момент будем сравнивать результаты у себя в хозяйстве с другими сортами, в том числе омской, алтайской, а также зарубежной селекции.

Третий год мы возделываем новый сорт пшеницы селекции Омского ГАУ – «Столыпинская 2» на продовольственные цели и на семена. Этот сорт характеризуется засухоустойчивостью, устойчивостью к болезням, в том числе к стеблевой и бурой ржавчине. Показатели по качеству зерна стабильные. «Столыпинскую 2» у нас покупают хозяйства из Челябинской, Новосибирской областей, Алтайского края, Казахстана. Это районированный сорт по Западной Сибири и Уралу, отзывы хорошие.

Еще мы работаем с сортом «Силантий», размножаем его, занимаемся семеноводческой деятельностью. Он пока что не зарегистрирован в реестре селекционных достижений и проходит сортоиспытания.

Хорошо себя показал многолетний злак, так называемая многолетняя пшеница — полиплоидный пырей, сорт «Сова». Это культура двойного назначения — как зернового, так и кормового направления. Можно использовать в качестве зеленого корма, готовить неплохое сено. Сорт «Сова» позволяет  получить небольшой объем семян, которые отличаются высоким содержанием клейковины и микроэлементов. У сорта «Сова» есть определенная перспектива для использования на крафтовых мельницах, в пекарнях, специализирующихся на функциональном питании. Мука из пшеницы сорта «Сова» лучше сбалансирована по микроэлементам, по аминокислотному составу. Думаю, что эту нишу скоро начнет активно осваивать бизнес, занимающийся функциональным питанием.

Фото: Дмитрий Мишанин, Максим Самылкин, из архива Владимира Шаманина и с официального сайта Омского ГАУ.