Немецкая компания Bayer получила лицензию на технологию генетического редактирования пшеницы, которая потенциально позволит растениям самостоятельно получать азот из воздуха с помощью почвенных бактерий. Если разработку удастся довести до промышленного применения, она может снизить потребность сельского хозяйства в синтетических азотных удобрениях, уменьшить расходы фермеров и зависимость продовольственного производства от импорта. Выход такой технологии на рынок, однако, ожидается не раньше следующего десятилетия.

Лицензию на разработку ученых Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis) Bayer намерена использовать для создания новых сортов зерновых культур. Речь идет о технологии, которая с помощью инструмента CRISPR изменяет состав веществ, выделяемых корнями растений, чтобы привлекать бактерии, способные фиксировать атмосферный азот.

Азот необходим растениям для роста и формирования урожая. Однако пшеница, рис и кукуруза, в отличие от бобовых культур, не могут самостоятельно получать его из воздуха. Поэтому их выращивание в значительной степени зависит от внесения синтетических азотных удобрений.

Как пшеницу хотят научить получать азот из воздуха

Механизм, который исследователи намерены использовать, основан на взаимодействии корней растений с микроорганизмами в почве. Команда под руководством профессора кафедры растениеводства UC Davis Эдуардо Блумвальда ранее проверила этот подход на пшенице. Ученые с помощью генетического редактирования усилили выработку апигенина - природного флавоноида, который содержится в растении. Избыточное количество этого вещества выделялось через корни в почву и привлекало азотфиксирующие бактерии.

Микроорганизмы собирались вокруг корней и формировали биопленки в ризосфере - зоне почвы, непосредственно окружающей корневую систему. Там бактерии преобразовывали атмосферный азот в форму, которую растение может усваивать. По результатам испытаний, модифицированная пшеница сохраняла более высокую урожайность по сравнению с контрольными растениями даже при крайне низком внесении азотных удобрений.

Именно этот результат заинтересовал Bayer. Руководитель направления по связям с общественностью и устойчивому развитию компании Маттиас Бернингер назвал технологию одним из «священных Граалей» отрасли. По его словам, она может открыть принципиально новые возможности для культур, которые сегодня зависят от удобрений. При этом Бернингер признал, что разработка может не оправдать всех ожиданий, но подчеркнул, что компания считает необходимым активно инвестировать в это направление.

Почему удобрения стали стратегической проблемой

Интерес к технологии связан не только с потенциальным сокращением расходов фермеров. Производство и поставки азотных удобрений зависят от международных цепочек поставок, а их перебои могут отражаться на стоимости сельскохозяйственной продукции и продовольственной безопасности.

Мочевина — наиболее широко используемое в мире азотное удобрение. По оценке Бернингера, объем соответствующего рынка достигает 85 млрд долларов. Для Bayer новая технология открывает возможность занять часть этого рынка: если фермеры будут меньше тратить на покупку мочевины, часть расходов может переместиться в сегмент семян с генетически измененными свойствами. Для сельхозпроизводителей это также может означать снижение одной из крупнейших статей затрат. Как отметил представитель Bayer, расходы на удобрения зачастую значительно превышают другие категории сельскохозяйственных издержек.

Есть и экологический аспект. Синтетические удобрения обеспечивают значительную часть мирового производства продовольствия, однако их изготовление и применение связаны с выбросами парниковых газов. Снижение потребности в таких удобрениях могло бы уменьшить экологическую нагрузку сельского хозяйства. Дополнительную актуальность этой проблеме придали перебои с поставками удобрений и рост цен на фоне войны вокруг Ирана. События вновь показали уязвимость стран и фермерских хозяйств, которые зависят от импорта удобрений из ограниченного числа государств-поставщиков.

Еще одним фактором, способным ускорить развитие направления, стали изменения европейского законодательства. В июне Европейский парламент одобрил правила регулирования растений, полученных с помощью новых геномных технологий (NGT). Они предусматривают оценку таких растений с учетом их конечных генетических характеристик, а не только метода, которым были получены изменения. Это открывает более благоприятные условия для допуска на рынок некоторых генетически отредактированных культур.