Дмитрий Дорохов

Център «Биоинженерство» РАН, Пр. 60-летия Октября, 7/1, 117312 Москва, Русия dorokhov@biengi.ac.ru

    В Руската федерация соя се отглежда в два региона: Далечният Изток, по границата с Китай и на юг от европейската част на Русия. Далечният Изток също така е област, където в естествени условия са разпространени диворастящи роднини на соята. Данните от цитологичния, морфологичен и молекулярен анализ, а също и данни за кръстосаното опрашване дават основание да се счита, че диворастящата соя G. Soja е вероятният предшественик на културната соя G. Max. Друг вид соя Glycine gracilis може да се разглежда като дива или полудива форма на G. Max, и има сходни фенотипни признаци с G. max и G. soja. Glycine gracilis може да бъде междинен вид между G. max и G. Soja или хибрид между тези два вида соя. Така съществува потенциален риск от интродукция на генетично модифицирана културната соя в Далекоизточния регион на Русия. (Фиг 1 – 5).

                          Фиг. 1 G. max                                        Фиг. 2 G. soja                                   Фиг. 3 Glycine gracilis

          Фиг. 4 Разпространение на културна соя в Русия    Фиг. 5 Разпространение на диворастяща соя в Русия

Фиг. 6 Полски експедиции за събиране на диворастяща соя в нейните родни ареали в Далечния изток на Русия

    Фиг. 7. Узряване на семената на диворастяща соя                Фиг.  8 Карта на местообитанията на диворастяща

                                                                                                                         соя в района на Далечния изток на Русия

Фиг. 9. Кластерен анализ (метод Wards) на генетично растояние между културната соя и различни популации диворастяща соя от Далеоизточния регион на Русия, базиран на данни от RAPD - анализа.
Кластери: 1, Амурска област, Горнотаежное, Андреевка; 2, Славянка, Михайловка, Николаевка, Идол, Хабаровск; 3, Културна соя; 4, Аутгруп: G. falcata и G. tabacina.

Въпросът дали диворастящата соя може да се определи като плевелно (полско) растение, досега не е окончателно решен. В повечето страни, където се отглежда културна соя, тя не се среща извън пределите на полето. В контролирани екосистеми диворастяща соя не може ефективно да се конкурира със селскостопанските растения. G. soja не влиза в списъка на вредните плевели, така че няма данни, че това растение може да се оприличи на вреден плевел в агроценоза, както и че може да бъде инвазивно в естествени ценози. В заключение, няма доказателства, че G. Soja приема характеристиките на вредни или плевелни растения където и да е по света. По данни на Скворцов (1927) диворастящата соя е характерна за плевелната растителност на изоставени полета. Комаров (1958) е отнесъл диворастящата соя към полуплевелните растения, макар и да се среща в пшенични посеви. G. soja може да се разглежда по-скоро като рудерално растение, тъй като за разлика от полските плевели, заема само занемарена почва, оставена без по-нататъшно култивиране.

Трябва да се отбележи, че биологичните особености на диворастящата соя са такива, че не u позволяват да стане значим плевел. Вегетативният u период е достатъчно дълъг – 4 – 4,5 месеца. Дава плод един път на сезон. Цъфти по-късно, семената също узряват по-късно – през втората половина на Септември. Образува по 100-250 семена на растение (малко, в сравнение с десетките хиляди семена на плевелите). По наши данни проективното u покритие обикновено е в рамките на 0,2-2,5%. (Dymina et al., 2001). Соята не притежава механизъм за активно разпространение на семена на големи растояния. Разпространението на соята в природата, в естествени условия, по речните долини, очевидно става посредством водното течение. Семената на диворастящата соя потъват във водата и при дъжд и/или движение се преместват на значителни растояния.

По такъв начин, естествените местообитания на диворастящата соя в Далекоизточния регион на Русия се явяват формиращите се фитоценози – млади речни низини (заливани при пролетно пълноводие). Среща се също на влажни ливади и блата. Соята се среща също в антропогенно нарушени фитоценози (изоставени места, купища, склонове и канавки на пътя, др.). В обработваеми полета (особено при окопни култури) се среща сравнително рядко.

Потенциалната възможност за хибридизация на тези два близкородствени вида е изследвана при полеви условия и в оранжерия. Известно е, че някои местни културни видове соя са успешно опрашени с полен от диворастяща соя. Все пак, когато в качеството на донор на полен е използвана генетически модифицирана устойчива на хербициди соя, сорт “Stine 2254 RR”, а като “капан” за полена са използвани растения диворастяща соя (G. Soja), в продължение на два полски сезона не е получено нито едно хибридно растение, устойчиво на хербициди. И така, естествено кръстосано опрашване между двата изследвани вида соя е крайно рядко явление. Изкуствената междувидова хибридизация между G. max и G. Soja е демонстрирана в контролирани оранжерийни условия, като ефективността на такава хибридизация била само 3.7% (кълняеми семена F1). Получените хибридни семена били с различен цвят и размер и се отличавали от семената на техните родители. Хибридната същност на растения получени от хибрид F1 (от хибридизация на ГМ сорт “Stine 2254 RR” и G. Soya) била потвърдена с молекулярен анализ. За анализа били използвани RAPD и ISSR маркери. Посредством PCR-анализ била открита трансгенна ДНК в F1, обаче фрагмента от трансгенна ДНК вече не се открива в растения F2 и F3. Това доказва, че в случая с “Roundup Ready” coя, трансгенната ДНК може да бъде елиминирана вече в потомство F2 от междувидовия хибрид. ( Фиг. 10)

Фиг. 10 Изучаване на потенциална възможност от хибридизация между ГМ сорт соя “Stine 2254 RR” и G. soja

Термините ауткросинг или пренос на гени се отнасят за предаване на генетичен материал от една култура на друга или от селскостпанска култура към плевел. Ефективността на преноса на гени към плевелни растения зависи от много фактори. При наличие на селективно напрежение, хибридът от културен вид и диворастящо растение може да има или не по-голямо предимство в сравнение със своите родители. Ако хибридът е по-конкурентноспособен, то той може да увеличи своя потенциал, като плевел (Cherve et al., 1999). Потенциална възможност за предаване на признака устойчивост към хербицида глифозат от ГМ соя в популация диворастяща соя в азиатските и далекоизточни райони на Русия, се ограничават с такива фактори като асинхронност на цъфтежа между културната соя и нейните диворастящи роднини, степен на полова съвместимост, изобилие, начин и разстояние на разпространението на полена, условия на околната среда, влияещи на кръстосаното опрашване. Вероятността от ефективен пренос на полен/генетичен материал от ГМ соя към нейните близкородствени видове е крайно ниска. Резултатите от нашето изследване напълно потвърждават тази гледна точка. Все пак, необходими са допълнителни изследвания за по-пълна оценка на възможността от предаване на гени на хербицидоустойчивост от разширено отглеждане на соя към диворастящи популации соя в далекоизточния район на Русия. В тази връзка ние провеждаме специално изследване на възможността от естествена хибридизация между G. max и G. Soja в природни условия в далекоизточния район на Русия. Диворастяща соя за нуждите на този експеримент, е специално събирана от естествени популации в покрайнините на площи с отглеждана културна соя. В продължение на двегодишни наблюдения на тези растения при полеви условия, не е намерено нито едно хибридно растение (където донор на полен би била културната соя).

Литература:
1. Dymina G. D., Gorovoj P. G., Deineko E. V., Seitova A. M., Ignatov A. N., Suprunova T. P., Serjapin A. A., Ala A. Ja., Dorokhov D. B., Shumny V. K., Skryabin K. G. Genetic Polymorphism in Wild Soybean Population of Russian Far East, collection and primary characterization of collection. International Conference “Genetic Collections, Isogenic and Alloplasmic Lines - 2001” Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Р. 146-148
2. Сеитова А.М., Игнатов А.Н., Супрунова Т. П., Цветков И. Л., Дейнека Е.В, Дорохов Д.Б. и Скрябин К.Г. Генетическое разнообразия дикой сои (Glycine soja Sieb. & Zucc.) в Дальневосточном регионе России. Генетика. 2004. том 40, №2, с.224-231.
3. D. Dorokhov, A. Ignatov, E. Deineko, A. Serjapin, A. Ala, K. Skryabin. The chance for gene flow from herbicide-resistant GM soybean to wild soy in its natural inhabitation at Russian Far East region. In: Introgression from Genetically Modified Plants into Wild Relatives, Edited H.C.M. den Nijs et al., CABI Publishing 2004, pp. 151-161.
4. Скворцов Б.В. Дикая и культурная соя Восточной Азии. Краткий ботанический очерк. Общество изучения Маньчжурского края, секция естествознания, , Харбин, Китай. 1927. серия Д., Вып. 22, с.18.
5. Скворцов Б.В. Дикая и культурная соя Восточной Азии. Вестник Маньчжурии. Харбин. 1927. №9. С. 35-43.
6. Комаров В.Л. Происхождение культурных растений. Избр.соч. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1958. Т.XII. С. 7-256.
7. Cherve A.M., Eber F., and Renard M. (1999) Gene flow from oilseed rape to weeds. In: Gene Flow and Agriculture Relevance for Transgenic Crops. Proceedings of a Symposium held at the University of Keele, Staffordshire, pp.125 -130.
8. Дымина Г.Д., Горовой П.Г., Дейнеко Е.В., Сеитова А.М., Игнатов А.Н., Супрунова Т.П., Серяпин А.А., Ала А.Я., Дорохов Д.Б., Шумный В.К., Скрябин К.Г. Изучение географического распространения, особенностей экологии и генетического разнообразия популяции дикой сои (Glycine soja Siebold et Zucc.) на юге российского Дальнего Востока, как элемента исследований по биобезопасности генетически модифицированной сои устойчивой к гербициду раундап. Современные направления борьбы с сорняками с использованием новых классов гербицидов и трансгенных растений, устойчивых к гербицидам. Серия «генетическая инженерия и экология», том 2, М. 2001, стр. 148-160