Атом против голода: ядерные технологии могут сделать продукты доступнее

К 2030 году в мире не должно остаться людей, страдающих от голода, — ​так сформулирована одна из целей в области устойчивого развития ООН. Маловероятно, что она будет достигнута, признают в организации: число голодающих в последние годы только растет. Но это не повод опускать руки. Сделать продукты доступнее можно с помощью ядерных технологий.

По оценкам ВОЗ, в мире голодают почти 690 млн человек. Основные причины — ​изменение климата, спад экономики, региональные конфликты, добавила проблем и пандемия коронавируса. По прогнозу, к 2030 году число голодающих превысит 840 млн. Чтобы этого не допустить, требуется кардинально изменить продовольственную и сельскохозяйственную системы, сделать их более устойчивыми и повысить эффективность производства. По данным ООН, с начала прошлого века перестали выращивать 75 % видов сельскохозяйственных культур. Для выведения новых сортов, более устойчивых к болезням и неблагоприятным климатическим условиям, повышения урожайности культур и обеспечения безопасности пищевых продуктов можно использовать ядерные методы. Например, облучать семена ионизирующим излучением или пучками электронов, стимулируя тем самым мутагенез, увеличивая генетическое разнообразие и выводя сорта с нужными качествами.

Орехи, маниок и кофе

Такими проектами занимается в том числе Совместный центр Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО) и МАГАТЭ по ядерным методам в области продовольствия и сельского хозяйства. Так, суданская Корпорация сельскохозяйственных исследований при поддержке этого центра вывела засухоустойчивый сорт арахиса, которому требуется всего 250 мм дождевых осадков в год. Для сравнения — ​традиционным сортам необходимо 350 мм. Кроме того, урожайность нового сорта арахиса на 27 % выше.

Другая отрасль, в которой применяются ядерные технологии, — ​кофейная индустрия. Во многих странах, где традиционно выращивают кофе, меняется климат, температура повышается. Погодные условия ухудшаются и становятся непригодными для выращивания арабики, которой требуется прохлада и тень. Кроме того, растения все чаще страдают от опасной болезни — ​кофейной ржавчины. Из-за жары и уменьшения количества осадков патогены распространяются быстрее, темпы заражения увеличиваются.

В Португалии, которая участвует в одном из проектов ФАО и МАГАТЭ, расположен Центр исследований кофейной ржавчины. Его специалисты изучили 3,6 тыс. образцов кофейной ржавчины, полученных из 40 стран, и выделили 50 разновидностей этой болезни. Изучение ДНК патогенов и изменение генетических характеристик кофейных деревьев с помощью ядерных технологий позволят вывести устойчивые к болезни сорта, уверены эксперты.

От болезней начал страдать и маниок — ​богатый углеводами тропический корнеплод. В Бурунди это один из самых важных продуктов, он составляет основу рациона местных жителей. Маниок можно сажать и собирать в течение всего года, он переносит засуху и растет на малоплодородных почвах.

В последние годы фермеры стали собирать гораздо меньше маниока. Среди причин плохого урожая — ​болезнь коричневой полосы и мозаичная болезнь. Это вирусные заболевания растений, распространенные в Центральной и Восточной Африке. Низкие урожаи маниока усугубляют нехватку продовольствия, от которой страдает половина населения страны.

«Средний урожай маниока в Бурунди составляет 9,9 т/га, в других странах урожайность достигает 15–40 т/га», — ​говорит Эрнест Визигиро, глава Института агрономических наук Бурунди в интервью Бюро общественной информации и коммуникации МАГАТЭ.

Эксперты МАГАТЭ научили бурундийских ученых проводить селекцию с помощью индуцированного мутагенеза ионизирующим излучением. Эта технология приводит к небольшим мутациям в ДНК растений — ​можно отобрать мутантные линии с нужными свой­ствами, например устойчивостью к болезням.

Рис и томаты

Другая сельскохозяйственная культура, урожайность которой резко упала из-за изменения климата, — ​томат. С проблемой столкнулись на Маврикии, где при температуре выше 30 °C урожай томатов сократился на 20 %.

«Повышение температуры может привести к тепловому стрессу у сельскохозяйственных культур, влияя на урожайность и, следовательно, создавая серьезную угрозу для доходов фермеров и угрозу продовольственной безопасности для страны», — ​отметила Фатма Сарсу, селекционер и генетик из Объединенного отдела ядерных технологий ФАО и МАГАТЭ, в интервью Бюро общественной информации и коммуникации МАГАТЭ.

С 2007 года МАГАТЭ помогает ученым Маврикия вывести новые сорта томатов, устойчивые к высоким температурам. Так, семена одного сорта облучили ионизирующим излучением в лаборатории селекции и генетики растений ФАО и МАГАТЭ в Зайберсдорфе (Австрия), а затем отобрали растения, устойчивые к жаре. В результате удалось вывести три новых высокоурожайных сорта — ​Summer King, Summer Star и Rising Star. Теперь их выращивают фермеры Маврикия.

Еще одно направление работы ФАО и МАГАТЭ — ​эффективное использование почв. К примеру, в Лаосе, где более 80 % фермеров выращивают рис, специалисты ФАО и МАГАТЭ помогли повысить его урожайность на 60 %. На урожайность риса в Лаосе негативно влияет горный рельеф, тропический климат с частыми муссонами, эрозия почв и недостаток удобрений. Чтобы точно выяснить количество и состав удобрений, необходимых для выращивания риса, ученые использовали удобрения, меченные изотопом азот‑15. Так удалось отследить, как азот распределяется в почве, оценить эффективность его поглощения сельскохозяйственными культурами и подготовить для фермеров подробные рекомендации по использованию удобрений. Урожайность культуры в Лаосе удалось повысить с 3,16 до 5,1 т/га. Аналогичные проекты МАГАТЭ и ФАО реализуют в Малайзии, Бангладеш, Танзании и других странах — ​производителях риса.