Систематический сбор, комплексное изучение, надежное сохранение и устойчивое использования генетических ресурсов зерновых культур: 130-летний опыт ВИР

Бюро по прикладной ботанике было организовано в 1894 г. при Ученом комитете Министерства земледелия и государственных имуществ Российской империи. В 1900 г. с приходом в Бюро Р. Э. Регеля начинаются сборы и изучение российского разнообразия сортов ячменя, а с 1905 г., когда он становится заведующим Бюро, эта деятельность приобретает систематический характер. В 1920 г. с приходом в Отдел прикладной ботаники Н. И. Вавилова все задачи этого учреждения были поставлены на более высокий уровень. Он организует знаменитые экспедиционные обследования на пяти континентах мира, значительно расширяет сеть опытных станций и опорных пунктов для изучения и размножения собранного материала и готовит основу для их  использования в селекционной практике. Все работы приобретают систематический характер по единообразным методическим подходам. Все сборы и комплексное изучение собранного материала подкреплены теоретическими разработками Н. И. Вавилова, которые публикуются в монографиях, сборниках статей и советских и зарубежных журналах. Основная цель этих исследований во Всесоюзном институте растениеводства была направлена на выведение и внедрение новых продуктивных сортов сельскохозяйственных культур, которые, по данным Н. И. Вавилова, занимали в СССР посевные площади свыше 2 млн га.
Идеи Н. И. Вавилова, его теоретические концепции и деятельность ВИР в 1950-е, 1960-е и 1970-е годы сыграли важную роль в организации и развитии генетических банков Европы, а также в деятельности ФАО, IPGRI и других международных организаций. В дальнейшем по маршрутам, намеченным Вавиловым, следовали не только советские, но и многочисленные зарубежные экспедиции с целью сбора исходного материала для селекции. С 1946 по 2023 г. специалисты ВИР провели более 1000 экспедиций в различные регионы СССР, СНГ и России и более 120 экспедиций на пяти континентах мира с целью сбора генетического разнообразия. Весь собранный материал всесторонне изучался и рассылался на опытные станции ВИР.
Сотрудники ВИР приняли активное участие в создании Международных классификаторов стран членов СЭВ по многим сельскохозяйственным культурам, которые были положены в основу создания Multicrop Descriptor Lists по различным культурам под руководством IPGRI. Гарантированному сохранению мировой коллекции ВИР всегда уделялось большое внимание, и в 1976 г. на Кубанской опытной станции ВИР было построено хранилище семян с тремя подземными этажами. В настоящее время институт располагает хранилищами различного типа: +4°C, –10°C, –20°C и криогенное хранение.
На сегодняшний день в мировой коллекции ВИР сохраняется более 320 000 образцов культурных растений и их диких родичей, относящихся к более чем 2500 разновидностям, более 21 690 видам, 376 родам и 64 семействам. Гербарная коллекция ВИР насчитывает более 250 000 гербарных листов, собранных в различных регионах России и странах мира.
Процесс контролируемого сохранения коллекционных образцов в мире имеет непродолжительную историю, которая составляет не более 70 лет. В настоящее время многие исследователи задаются вопросом: изменяется ли генетически семенной образец коллекции, хранящийся в генном банке с течением времени? В мире насчитывается 2000 генных банков, в которых хранится свыше 7,4 млн образцов генетических ресурсов растений, более 16 500 видов, и около двух миллионов образцов (27%) считаются уникальными.
Работа генных банков на национальном и международном уровне связана с адекватностью финансирования и другими факторами, которые часто влияют на сохранность конкретных образцов коллекции. Кроме того, на образец коллекции при длительном хранении воздействуют внутренние генетические (эволюционные) факторы, которые необходимо учитывать в работе каждого генного банка. Образец, попадая в генный банк, должен быть размножен, и уже на этом этапе размноженные семена могут иметь измененные генетические профили по сравнению с исходным образцом (оригиналом), так как на него могут воздействовать четыре эволюционные фактора: отбор, мутация, генетический дрейф и поток генов, действующий в различных условиях хранения генного банка. ВИР надежно сохраняет идентичность образцов коллекции на основе морфологических (внутривидовых систематических) признаков, которые были и остаются базовым инструментом в работе отделов генетических ресурсов растений. В то же время учет влияния эволюционных (генетических) факторов в работе генбанка позволит улучшить разработку эффективных рабочих процедур и будет способствовать долгосрочному сохранению коллекционных образцов. Проблемы искусственного отбора, точечных мутаций, генетического дрейфа и потока генов у различных видов растений, вероятно, должны стать центральными при эффективном сохранении уникальных образцов мировой коллекции ВИР.
В настоящее время деятельность ВИР как Национального центра генетических ресурсов растений и развитие законодательной базы по этому вопросу позволяют эффективно отвечать на новые вызовы по систематическому сбору, комплексному изучению, надежному сохранению и устойчивому использованию генетических ресурсов растений в Российской Федерации.

1. Алексанян С.М. Агробиоразнообразие и геополитика. Санкт-Петербург: ВИР; 2002.

2. Биохимия культурных растений. Зерновые и крупяные культуры. Т. 1. 2 изд. Москва; Ленинград; 1958.

3. Биохимия культурных растений. Овощные культуры. Т. 2. 2 изд. Москва; Ленинград; 1961.

4. Engels J.M.M., Ebert A.W. How can we strengthen the global genetic resources’ conservation and use system? Plants. 2024;13:702. DOI: 10.3390/plants13050702

5. FAO (2010). The Second Report on the State of the World’s Plant Genetic Resources (Rome, Italy: FAO). Available from: https://www.fao.org/agriculture/crops/thematic-sitemap/theme/seeds-pgr/sow/sow2/en/ [accessed Deсember 12, 2024].

6. FAO (2016). Assessment of the implementation of the Second Global Plan of Action for Plant Genetic Resources for Food and Agriculture 2012-2014. Executive summary. Available from: http://www.fao.org/3/a-mr796e.pdf [accessed Deсember 12, 2024].

7. Филипенко Г.И. Развитие системы низкотемпературного хранения и криоконсервации генофонда растений в ВИР имени Н.И. Вавилова. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2007;164:263-272.

8. Fu Y.B. The Vulnerability of Plant Genetic Resources Conserved Ex Situ. Crop Science. 2017;57:2314-2328. DOI: 10.2135/cropsci2017.01.0014

9. Fu Y.B. Will a plant germplasm accession conserved in a genebank change genetically over time? Frontiers Plant Science. 2024;15:1437541. DOI: 10.3389/fpls.2024.1437541

10. Hay F.R., Whitehouse K.J., Ellis R.H., Sackville Hamilton N.R., Lusty C., Ndjiondjop M.N., et al. CGIAR genebank viability data reveal inconsistencies in seed collection management. Global Food Security. 2021;30:100557. DOI: 10.1016/j.gfs.2021.100557

11. Хлесткина Е.К. Генетические ресурсы России: от коллекций к биоресурсным центрам. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2022;183(1):9-30. DOI: 10.30901/2227-8834-2022-1-9-30

12. Loskutov I.G. Vavilov and his Institute. A history of the world collection of plant resources in Russia. Italy, Rome: IPGRI; 1999.

13. Лоскутов И.Г. История мировых коллекций генетических ресурсов растений в России. Санкт-Петербург: ВИР; 2009.

14. Лоскутов И.Г. История мировых коллекций генетических ресурсов растений в России. 2-е издание, исправленное и дополненное издание. Санкт-Петербург: ВИР). [в печати] 2024.

15. Лоскутов И.Г., Ковалева О.Н., Блинова Е.В., Сафонова И.В. Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя, овса и ржи. 5-е изд., доп. и перераб. Санкт-Петербург: ВИР; 2024.

16. Loskutov I.G., Ukhatova Y.V., Khlestkina E.K. VIR: from a small Bureau in the Russian Empire to the present-day National Center for Plant Genetic Resources. Genetic Resources. [preprint] 2024. DOI: 10.46265/genresj.EVEF5522

17. Мальцев А.И. Изучение возделываемых растений как основа развития отраслей сельского хозяйства. Труды Бюро по прикладной ботанике. 1908; Прил. 1:1-78.

18. Новикова Л.Ю. Методы статистической обработки фенотипических данных коллекций генетических ресурсов растений. Санкт-Петербург: ВИР; 2024.

19. Регель Р.Э. Обращение к хозяевам о сборе и присылке образцов пшениц и полб. Труды Бюро по прикладной ботанике. 1908a;1(3-4):138.

20. Обращение к хозяевам о сборе и присылке материалов по сорным растениям. Труды Бюро по прикладной ботанике. 1908b;1(3-4):139-140.

21. Правила для производства однообразных посевов злаков при сравнительно-ботанических исследованиях. Труды Бюро по прикладной ботанике. 1908;1(1-2):86-89.

22. Соколова Е.А., Котелкина Е.В. Журнал «Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции»: к 110-летию со дня основания. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018;179(3):332-357. DOI: 10.30901/2227-8834-2018-3-332-357

23. Вавилов Н.И. Пять континентов. Ленинград: Наука; 1987.

24. Вавилов Н.И. Географические закономерности в распределении генов культурных растений. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1927;17(3):411-428.

25. Вавилов Н.И. Избранные труды. Проблемы происхождения, географии, генетики, селекции растений, растениеводства и агрономии. Т. 5. Москва; Ленинград: Академия наук СССР; 1965.

26. Вавилов Н.И. Научное наследство. Т. 5. Из эпистолярного наследия. 1911–1928. Москва: Наука; 1980.

27. Vavilov N.I. Scientific Heritage in Letters: International Correspondence. Vol. I. Вавилов Н.И. Научное наследство в письмах: Международная переписка. Т. 1. Петроградский период. 1921–1927. Москва: Наука; 1994.