Прежде всего Шри-Ланка известна своим чаем. Выращивание цейлонского чая, начавшееся в девятнадцатом веке, сегодня представляет собой многомиллиардную отрасль, привлекающую инвестиции и туристов. Страна планирует расширить производство чая и улучшить его качество, но сталкивается с серьезными вызовами, связанными с изменением климата и растущей конкуренцией на мировом рынке. Посредством программы технического сотрудничества МАГАТЭ ученые Шри-Ланки теперь будут использовать ядерные технологии для преодоления этих трудностей за счет повышения продуктивности чайных растений посредством увеличения генетического разнообразия.
Руководит этой работой Махасен А. Б. Ранатунга, руководитель и главный научный сотрудник отдела селекции растений Научно-исследовательского института чая Шри-Ланки. Его институт не перестает искать возможности выведения и выращивания новых сортов чая.
«Поскольку чай является завезенным на Шри-Ланку растением, его генетическое разнообразие здесь невелико, и, несмотря на огромные объемы производства чая, у нас есть всего семь региональных разновидностей чайного куста. Посредством сотрудничества с МАГАТЭ и Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) мы надеемся использовать новые ядерные методы в дополнение к традиционным для того, чтобы увеличить разнообразие чая на нашем острове», — говорит Ранатунга.
Улучшение генетического разнообразия важно, поскольку генетически разнообразные культуры более устойчивы к болезням и могут легче приспосабливаться к меняющимся погодным условиям.
Стимулирование разнообразия
Ядерным методом, на который делает ставку Ранатунга, является индуцированный мутагенез одиночных клеток — метод облучения одиночных растительных клеток при помощи радиоактивного источника. Использование облучения для выведения новых сортов растений не является чем-то новым, и оно успешно применяется во всем мире еще с 1950-х годов. Новация заключается в адаптации этого метода для культур, жизненный цикл которых составляет более двух лет, т. е. для многолетних растений.
«В регионе Азии и Тихого океана облучение часто применяется в отношении семенных культур, однако его использование для культур, которые не разводятся из семян, затруднено», — говорит Шоба Сивасанкар, руководитель Секции селекции и генетики растений Совместного центра ФАО/МАГАТЭ по ядерным методам в области продовольствия и сельского хозяйства.
Выращивание новых растений из обрезков является более сложным, чем использование семян, и требует специальных знаний и оборудования. Команда Сивасанкара разрабатывает процедуры, которые помогут экспертам со всего мира индуцировать генетическое разнообразие в многолетних и древесных культурах с помощью мутагенеза и регенерации одиночных клеток, при этом недавно была завершена важная работа в отношении кофе.
Метод заключается в использовании отдельных клеток таких частей чайного куста, которые обычно не используются для разведения, как например, обрезки листьев. Эти клетки изолируют во взвешенной жидкой среде и облучают. Радиация вызывает генетические мутации, и затем, когда эти одиночные клетки «культивируются» (выращиваются и размножаются) в единую ткань, они являются генетически однородными.
«Создание генетического разнообразия таким способом является менее сложным и более быстрым, чем традиционные методы культуры тканей», — объясняет Сивасанкар.
Лицом к лицу с изменением климата
Временные рамки, предлагаемые ядерными технологиями, когда новый сорт может быть разработан всего за десять лет, имеют большое значение, поскольку чайная отрасль Шри-Ланки сталкивается с трудностями, которые могут лишить ее положения ведущего производителя этого одного из наиболее широко потребляемых напитков в мире (уступающего только воде).
«Традиционно одной из самых больших угроз, с которыми мы когда-либо сталкивались, является болезнь, называемая экзобазидиоз чайного куста, но обычно она поражает только отдельные районы и в основном во время влажных сезонов. Нас беспокоит то, как повлияет на эту ситуацию изменение климата, в результате которого экзобазидиоз чайного куста станет более часто встречающимся и широко распространенным, что потенциально может сказаться на качестве нашего чая», — рассказывает Ранатунга.
«Некоторые сорта чая, которые мы надеемся вывести, смогут справляться с этими изменениями, особенно с перепадами влажности, высокими температурами и засухой», — добавляет он.
Приоритетом Научно-исследовательского института чая в использовании индуцированного мутагенеза будет повышение урожайности, качества и устойчивости чая для смягчения силы воздействия этих обстоятельств.
Совместный центр ФАО/МАГАТЭ впервые оказывает поддержку проекту по совершенствованию культуры чая с использованием индуцированного мутагенеза. Его результаты и уроки могли бы помочь другим странам, которые рассматривают вопрос о расширении производства чая с использованием этого метода.
Сила воздействия изменения климата на чай имеет критическое значение для экономики Шри-Ланки. Для страны чай является главным источником иностранной валюты, и два миллиона жителей Шри-Ланки, примерно 10% населения страны, прямо или косвенно заняты в чайной отрасли. Кроме того, до 70% производства чая в Шри-Ланке приходится на малые хозяйства, которые в меньшей степени способны противостоять последствиям изменения климата. Ранатунга говорит, что они определили некоторые районы острова, где выращивают чай, которые, как они считают, уязвимы к изменению климата и могут серьезно от него пострадать.
В настоящее время принимаются соответствующие меры, и сотрудничество МАГАТЭ с Научно-исследовательским институтом чая в рамках программы технического сотрудничества в первую очередь предполагает оказание помощи в обучении персонала использованию и созданию установок для мутагенеза одиночных клеток. Николай Курильчик, сотрудник МАГАТЭ по вопросам управления программами в Шри-Ланке, говорит, что, несмотря на то, что из-за пандемии COVID-19 часть этого обучения пришлось перенести, благодаря помощи Агентства удалось создать соответствующие лаборатории для осуществления этого проекта, рассчитанного на четыре года.
«Для нас открылась хорошая возможность, и Шри-Ланка впервые применила подобный метод к многолетней культуре. Мы считаем, что это окажет далеко идущее воздействие на столь важную отрасль», — говорит Ранатунга.
Исследователи из Научно-исследовательского института чая Шри-Ланки разрабатывают новые линии чая с целью повысить качество и устойчивость к болезням и изменению климата Научно-исследовательский институт чая Шри-Ланки