Как «отец риса» накормил половину землян: история великого человека

К сожалению, этот громкий эпитет – некоторое преувеличение. Жители целого ряда беднейших регионов мира по-прежнему страдают от дефицита пищи. По данным ВОЗ, с угрозой голода сталкивается почти 10 процентов жителей Земли. Однако это число постоянно сокращается. И ключевая заслуга в «зеленой революции» современного сельского хозяйства действительно принадлежит биологам. Работы Нормана Борлоуга привели к резкому увеличению урожайности пшеницы, которая служит основным источником калорий примерно для трети всего человечества. А Юань «накормил» добрую половину землян, которая полагается на рис. Именно его эксперименты превратили КНР из вечно голодающей нации в процветающую.

В 1950-х, когда 20-летний Юань начинал свою работу, Китай находился под огромным влиянием Советского Союза, и псевдонаучные теории Лысенко преподавали здесь наравне с настоящей генетикой. Результат такой политики оказался закономерным, и в 1959-1961 в стране разразился Великий голод, который только по официальной статистике унес жизни 15 млн человек, а по неофициальной – в 2,5 раза больше. «Поля стояли пустыми, люди собирали все мало-мальски съедобное, что только могли найти, – вспоминал Юань. – В пищу шли семена, трава, коренья, даже клей».

Юань, который проводил тогда первые эксперименты по селекции батата, был глубоко потрясен этой трагедией и тем, что ничем не мог помочь ни себе, ни остальным голодающим. Поразмыслив, он понял, что коренным образом решить проблему батат не поможет – он не слишком популярен на перенаселенном юге Китая. Надо работать с рисом, основной сельскохозяйственной культурой всего региона. Однако на этом пути существовала серьезная практическая проблема.

Один из главных инструментов селекции – явление гетерозиса, противоположное известным эффектам близкородственного скрещивания. Оно заключается в увеличении жизнестойкости и производительности гибридов, полученных от разнородных родителей. Тот же Норман Борлоуг активно пользовался гетерозисом для получения новых полезных сортов пшеницы. Еще в 1920-х было показано, что гибридный рис также способен приносить почти на треть больше зерна, чем растения чистых линий. Однако он, как правило, самоопыляется, и любой полезный гибрид первого поколения (F1) дает генетически однородное потомство. Иначе говоря, массово получать семена гетерозисных гибридов риса напрямую невозможно.

Через несколько лет Юань придумал теоретическую модель, которая могла бы решить эту проблему. Она была опубликована в 1966 году, сперва только на китайском. Идея состояла в использовании растений с цитоплазматической мужской стерильностью – то есть таких, которые несут в митохондриальном геноме мутации, благодаря которым они не способны производить пыльцу с мужскими гаметами, хотя во всем остальном (включая созревание женских гамет в пестиках) совершенно нормальны. Это позволяет скрещивать стерильную линию с производителями пыльцы, получая гибриды. Еще одна линия поддерживается искусственно и используется для сохранения стерильной, а не для массового сбора урожая.

Юань занялся активными поисками дикого риса, уже несущего мутации мужской стерильности, и вскоре обнаружил подходящие растения на южном острове Хайнань – по легенде, у железнодорожных путей. В 1973 году он успешно получил гибридный рис своим «трехлинейным» методом и собрал урожай индики примерно на 20 процентов выше самых лучших чистых сортов. В 1978 году началось массовое производство семян новых растений.

Фермеры Китая, а затем и других стран получили возможность выращивать новую высокопроизводительную культуру. К 1991-му больше половины риса в КНР получали из гибридных линий. Юань активно участвовал в этой работе, но продолжал и свои главные занятия селекционера. Сделавшись мировой знаменитостью и лауреатом множества премий, он возглавил целый научный центр. И в начале 1990-х Юань научился получать гибридный рис более простым методом, с использованием всего двух линий.

КАРТИНКА:

Для этого в клетки был внесен ген, который наделяет их фото-термочувствительной мужской стерильностью (Photo-Thermo-Sensitive Genic Male-Sterile, PTGMS). Производство пыльцы у такого растения определяется внешними условиями: при сравнительно низкой температуре и коротком световом дне оно работает, но «отключается» в жаркие и светлые периоды. Это позволяет гибко управлять их размножением – в холодный сезон получать новые семена для поддержания исходной линии, а в теплый – скрещивать их с производителями пыльцы, производя гибридную линию для сева.

Но последним шедевром, к которому приложил руку Юань, оказался гибридный рис третьего поколения, не требующий сложных манипуляций для постоянного поддержания стерильных линий. Для этого ученые получили растения с рецессивными генами мужской стерильности, работающими «в сцепке» с генами, определяющими цвет зерна. Такая линия дает потомство двух типов: стерильное и производящее пыльцу. Первое подойдет для скрещивания и производства гибридного риса, а второе – для сохранения исходной стерильной линии. Отличить одни семена от других позволяет связанный ген, определяющий окраску, и машины для автоматической сортировки.

Третье поколение еще не нашло массового применения. Однако и сегодня благодаря применению гибридных сортов удается собирать урожай до 230 центнеров с гектара. Работы Юаня и его коллег позволяют Китаю кормить население, на которое приходится более чем 20 процентов жителей Земли, на орошаемой территории менее чем в 10 процентов от общемировой. Гибридный рис широко выращивается в Индии, Вьетнаме, на Филиппинах.

Трудно подсчитать, сколько жизней сохранилось и появилось на свет благодаря кропотливой работе «отца гибридного риса». По некоторым данным, только в Китае дополнительная урожайность позволяет кормить более 60 млн человек в год. Грандиозные почести, которые Лунпин Юань получил после смерти – мелочь в сравнении с тем, чем одарил он человечество.