20.12.16: Передовые репродуктивные технологии. Учимся у белорусов.
Ровно два года назад, в декабре 2014 года, был сдан в эксплуатацию уникальный для России животноводческий центр по промышленному производству эмбрионов крупного рогатого скота «Бетагран Липецк». В качестве инвестора выступил один из крупнейших производителей средств защиты растений, лекарственных форм и биоформ - компания «Щелково Агрохим». Общий объем инвестиций составил 370 млн рублей. Основная цель проекта «Бетагран Липецк» - создание собственного отечественного производства эмбрионов элитных пород скота для высокоэффективного развития животноводства хозяйств-заказчиков. По расчетам, мощность проекта может составить до 10 000 эмбрионов в год.
Центр оснащен новейшим немецким оборудованием, позволяющим получать эмбрионы по двум мировым технологиям: in vivo (вымывание готовых эмбрионов) и in vitro (получение эмбрионов в лабораторных условиях). Но само оборудование ничего не стоит без наличия высококвалифицированных кадров и технологии. После длительного поиска партнеров по научному сопровождению проекта инвестор и руководство предприятия «Бетагран Липецк» остановилось на специалистах Гродненского аграрного университета. В ноябре 2014 года на его базе успешно прошли обучение по технологии получения эмбрионов in vitro и получили соответствующие сертификаты 8 сотрудников предприятия. А в марте 2015 года были получены первые эмбрионы in vitro.
Сегодня на вопросы журналиста газеты «Аргумент защиты» отвечает ректор Гродненского государственного аграрного университета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Витольд Казимирович Пестис.
- Витольд Казимирович, у истоков «Бетагран Липецк» стоят ученые Гродненского ГАУ. Как вы считаете, почему руководство «Щелково Агрохим» обратилось с просьбой научного кураторства проекта ТЭ именно в ваш вуз?
- Я вырос в Советском Союзе и до сих пор считаю нас единой страной. У меня много друзей в российских вузах: в Тимирязевской академии, в Белгородском аграрном университете, в Ульяновской СХА им. Столыпина... Нас сближают все аспекты научной деятельности: совместные публикации, обмен мнениями на научных форумах, конференциях, мы приезжаем друг к другу на юбилеи.
В Советском Союзе трансплантацией эмбрионов - ТЭ крупного рогатого скота начали заниматься еще в 80-х годах. В стране были созданы несколько десятков лабораторий ТЭ при госплемзаводах, племпредприятиях областного и республиканского уровня и даже в колхозах (например, «Советская Белоруссия» Брестской области, председатель - Герой соцтруда В. Л. Бедуля). По производству телят-трансплантатов к началу 90-х годов СССР должен был выйти на уровень развитых европейских стран. Но, увы, по известным причинам этого не произошло.
В БелНИИЖ в 1985 году приступили к исследованиям по ТЭ, уже в 1986 году родились первые телята - два бычка - «Почин» и «Повтор». А первый в Беларуси теленок in vitro появился в марте 1999 года. В июне 2008 года в учебно-опытном хозяйстве Гродненского аграрного университета СПК «Путришки» был получен первый теленок in vitro в Гродненской области.
В настоящее время в Беларуси внедрением трансплантации эмбрионов занимаются НПЦ НАН по животноводству (Жодино) и наш Гродненский государственный аграрный университет. В нашем вузе создан биотехнологический центр по репродукции сельскохозяйственных животных, им заведует профессор, доктор сельскохозяйственных наук Леонид Викторович Голубец, который стоял у истоков разработки и развития в животноводстве Беларуси технологии in vitro (выращивание эмбриона вне организма). В ОАО «Почапово» Пинского района создан специализированный центр трансплантации, где на практике успешно применяется этот метод. Преимущество in vitro состоит в том, что эта технология дает больший выход перспективных телят и, кроме того, обходится значительно дешевле.
Учитывая наш опыт и наработки в ТЭ, руководство «Щелково Агрохим» обратилось к нам с просьбой о научном сотрудничестве. Сначала к нам приехала делегация от компании - посмотреть работу центра, ведь у нас идет практическая работа. В итоге между Гродненским аграрным университетом и ООО «Бетагран Липецк» был заключен долгосрочный договор о сотрудничестве, который включал в себя подготовку высококвалифицированных кадров, отработку технологии получения эмбрионов в культуре in vitro, настройку и наладку оборудования.
К нам прислали для обучения специалистов будущего предприятия в Липецке. Первая группа - 8 человек - прошла обучение и получила сертификаты.
А затем в рамках договора попросили прислать Леонида Викторовича Голубца в «Бетагран Липецк» - чтобы закрепить, так сказать, полученные знания на месте. И с ответным визитом из Гродно в «Бетагран Липецк» отправились Леонид Голубец и Александр Дешко (окончил в свое время наш биотехнологический факультет, аспирантуру, теперь он кандидат сельскохозяйственных наук, занимается в очной докторантуре под руководством профессора Голубца и продолжает научные исследования в области репродуктивных технологий). В течение трех недель они занимались передачей накопленного за многие годы в нашем университете опыта по ТЭ.
А во время открытия центра «Бетагран Липецк» все присутствующие благодарили руководство университета и ученых за оказываемую научно-методическую и практическую помощь. При этом достижения нашего университета вольно или невольно рекламировались на всю Российскую Федерацию!
- Витольд Казимирович, после вашего вступительного рассказа невольно хочется подробнее услышать о вашем университете.
- Наш университет готовит кадры для сельского хозяйства - это наша главная задача в республике, и, к слову, эта задача реализуется и в рамках сотрудничества с компанией «Щелково Агрохим» в «Бетагран Липецк».
Повышая качество кадров, мы поднимаем на более высокий уровень сельхозпроизводство. Я убежден: высококвалифицированные кадры можно готовить только на научной основе. И если раньше университет именовался учебно-научно-производственным комплексом, то сегодня наш университет является комплексом научно-учебно-производственным, т. е. акцент сдвинут в сторону научной деятельности.
Более чем за шесть десятилетий со дня основания университет выпустил около тридцати тысяч специалистов. Кроме того, мы ведем переподготовку и повышение квалификации кадров АПК. У нас теперь восемь факультетов - одиннадцать специальностей сельскохозяйственного, инженерно-технологического и экономического профилей.
У нас установлен тесный контакт не только с российскими университетами, но и со многими европейскими вузами. На биотехнологическом факультете ГГАУ реализуется совместная образовательная программа с Варшавским университетом естественных наук по специальности «зоотехния». География вузов и научных центров, с которыми университет поддерживает связи, довольно обширна: Англия, Германия, Дания, Голландия, Литва, Польша, Россия, Украина, Финляндия, Швейцария.
Лучшие студенты университета после конкурсного отбора направляются для прохождения практики за границу. В этом году в Германии проходят практику 10 человек с различных факультетов, в Швеции - 3 человека, в Польшу отправились 12 студентов агрономического факультета. За последние три года 64 студента нашего университета прошли производственную практику за рубежом. Сотрудничество с зарубежными вузами дает возможность преподавателям и студентам нашего университета участвовать в различных международных конференциях и стажировках.
Мы стараемся быть в русле времени. В сельское хозяйство приходят нанотехнологии, биотехнологии. Сегодня начинают активно внедряться элементы генной инженерии, геномная оценка стада и быков-производителей. Это серьезный сдвиг в селекционной работе, очень важное направление, его нужно развивать. В связи с этим, считаю огромным достижением создание при нашем университете лаборатории ДНК-технологий. Целью ее создания является не только обучение и подготовка студентов биотехнологического факультета, которые успешно распределяются по профилю специальности в лучшие хозяйства, но и внедрение современных достижений молекулярной биотехнологии в племенное животноводство. Лаборатория оснащена самым современным оборудованием для проведения широкого спектра исследований в области молекулярной биотехнологии и обладает квалифицированными кадрами, прошедшими стажировки в ведущих институтах Италии, США, Польши, России, с большим опытом работы в данной области исследований. Основным направлением работы лаборатории является как раз внедрение ДНК-технологий в процесс интенсификации животноводства. С 2016 года наша лаборатория является официальным членом международного общества генетики животных (ISAG).
Университет сотрудничает с ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных». Ведь генетика сейчас стоит во главе угла при решении задачи развития отрасли животноводства. Достижения генетиков в состоянии поднять на новый уровень селекционный процесс - ускорить его в несколько раз. Возможности использования генетического материала огромны, и современные технологии позволяют использовать данный материал и выращивать не одного теленка от коровы в год, а гораздо больше. Вот почему наш биотехнологический центр по репродукции сельскохозяйственных животных, которым руководит Леонид Викторович Голубец, сейчас востребован как никогда.
Добавлю, что наш аграрный вуз знаменит своими выпускниками - среди них Герои Беларуси, руководители районной вертикали, руководители предприятий: три четверти из 240 руководителей хозяйств на Гродненщине - выпускники ГГАУ.
Наш университет высоко котируется в стране. Нас ставит в пример глава государства. Коллектив талантливых ученых ГГАУ работает по заданиям Минсельхозпрода, Национальной академии наук, Белорусского фонда фундаментальных исследований. Много заказов от предприятий АПК. И, повторю: одно из востребованных направлений - трансплантация эмбрионов.
Ежегодно мы получаем 30-40 патентов на изобретения, на 150-200 тысяч долларов выпускается научной продукции. Осуществляется пять-шесть международных проектов в год. Кстати, проект «Бетагран Липецк» тоже является таким успешным международным проектом. ТЭ - взрыв в селекционной работе.
- Как вы оцениваете работу центра по производству эмбрионов КРС «Бетагран Липецк», ведь он создавался при непосредственном участии специалистов ГГАУ?
- Я считаю, что у этого направления в целом, и у предприятия «Бетагран Липецк», в частности, перспективы огромные. Уже получены первые телята из «липецких» эмбрионов. Уже несколько областей в России заинтересовались ТЭ и покупают продукцию «Бетагран Липецк». Создается банк данных... И я уверен, за этим направлением селекции будущее. Наличие такого центра в России - революция, взрыв в селекционной работе!
Когда открывался первый в России биотехнологический центр по производству эмбрионов КРС «Бетагран Липецк», я первым поздравил Салиса Добаевича Каракотова и всех сотрудников. Заметил тогда, что компания начинает довольно сложную, но очень важную и необходимую на сегодняшний день работу по созданию новых и обновлению существующих стад, переводу их на более высокий качественный уровень, отвечающий лучшим мировым технологиям. Это начинание требует не только огромных усилий, финансовых средств, но и творческого подхода. Все эти факторы, слава Богу, у компании «Щелково Агрохим» есть, и можно не сомневаться, центр в Липецке состоится и принесет огромную пользу российскому животноводству.
Надеемся, что те знания, которые сотрудники центра получили и во время обучения на базе нашего университета, и во время пребывания в центре «Бетагран Липецк» профессора Леонида Викторовича Голубца с командой наших специалистов, послужат хорошей основой для успешной работы центра, а наши партнерские отношения продолжат укрепляться - возможно, появятся новые интересные совместные проекты.
Сейчас все принято оценивать с точки зрения экономики, и с этих позиций ТЭ - чрезвычайно выгодное направление и как бизнес, и, главное, выгодно для тех предприятий, которые покупают эмбрионы. Ведь, собственно говоря, для чего совершенствуется генетический потенциал молочного стада? Чтобы поднять уровень его производительности, а чем выше надои, тем рентабельнее предприятие.
К разговору подключается заведующий биотехнологическим центром по репродукции сельскохозяйственных животных ГГАУ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Леонид Викторович Голубец.
Леонид Голубец:
- Что мне особенно импонирует в проекте «Бетагран Липецк» - то, что там собрали (думаю, это в первую очередь заслуга руководителя центра Любови Ивановны Маркиной) и за короткий срок сумели подготовить замечательные молодые кадры. Ведь технология получения эмбрионов in vitro очень сложная, требует не только теоретических знаний и практических навыков, но и усиленного внимания, концентрации, творческого подхода. Они смогли за полгода все это ухватить, усвоить, знают что делать, как делать и куда двигаться. И уже выдают продукцию, которую оценили животноводческие предприятия. И главное - они уже сами могут готовить подобных специалистов, а значит, цепочка знаний и опыта, завязанная с нашей помощью, будет расти дальше, множа звенья по всей стране.
В этом году я был в центре «Бетагран Липецк» и в июле, и в октябре... И вообще в течение двух лет нашего сотрудничества я бываю там регулярно - в среднем по два раза в год. И каждый раз удивляюсь, какой происходит прогресс в становлении молодых специалистов. Они стремительно растут в профессиональном плане. Когда я в первый раз приехал на предприятие - уже после их обучения в Гродно, следил за их работой, подсказывая в случае проблем, консультируя, в сам же производственный процесс не вмешивался. Три недели мы с Александром Дешко были на комплексе, и происходило, считаю, чудо: молодые специалисты «Бетагран Липецк» росли просто на глазах! То, что было полтора года назад и сегодня, - огромная разница! Сведущие в технологии ТЭ специалисты просто не могут поверить, они удивляются, что за такой относительно короткий срок молодые люди освоили технологию так основательно и безукоризненно.
Сегодня они абсолютно готовые специалисты, они делают даже лучше того, чему мы их учили, и даже лучше, чем это делается у нас. А потому, что у них база совершеннее, чем у нас, хорошее финансирование, фронт работ шире... Словом, в «Бетагран Липецк» условия для технологии трансплантации эмбрионов - идеальные. Это я говорю как опытный практик и ученый с именем в этом направлении селекции.
У нас в республике четыре базовых центра по ТЭ: НПЦ НАН Беларуси по животноводству, «Почапово», «Литвиново», наш биотехнологический центр по репродукции сельскохозяйственных животных в Гродненском аграрном университете - оттуда специалисты могут поехать в любую область и производить по заказу хозяйств ТЭ. И у вас «Бетагран Липецк» теперь выполняет роль такого центра, от которого по всей стране уже идут такие мощные «протуберанцы» - Алтай, Краснодар...
- Витольд Казимирович, Леонид Викторович, вы оба после окончания института начинали трудовую биографию зоотехниками на сельхозпредприятиях - могли ли вы тогда представить, что будет совершен такой прорыв в молочном животноводстве?
Витольд Пестис:
- Бывая на современных животноводческих комплексах, я вспоминаю начало своей работы в промышленном животноводстве, когда мы получали надои на фермах в среднем по 2800 кг на корову, а получить трехтысячный надой уже было достижением! А сейчас, когда надой 5 тысяч от коровы - это в Беларуси считается плохо, за это ругают, потому что передовые хозяйства получают 7-8 тысяч. И определенно можно сказать: такие надои и выше - без привлечения науки не получишь. Тут и генетика, и проектирование рационов, и соблюдение техрегламента... И все это сопряжено с подготовкой современных кадров - чтобы они были способны не только воспринимать новые технологии в животноводстве, но и совершенствовать, развивать их. И мы в аграрных университетах должны готовить именно таких специалистов.
Леонид Голубец:
- Раньше считалось, что продуктивность определяют корма - это 70 % успеха: думали, стоит накормить животное, и оно даст рекордный надой. Но кормов стало вдоволь, а продуктивность остановилась на 8 тысячах килограммов в год. И все - корма больше не дают отдачу в виде прибавки надоев. Дальше уже вступает генетика. Есть три способа улучшить генетику скота: первый - искусственное осеменение, второй - трансплантация эмбрионов, третий - оплодотворение в пробирке (in vitro), вот три элемента, без которых мировая наука не мыслит селекционной работы по генетическому совершенствованию скота.
У меня никогда не было сомнений в преимуществах ТЭ - за все время, а это более чем четверть века, что я занимаюсь этим селекционно-генетическим методом.
- Технология ТЭ, благодаря работе «Бетагран Липецк» в России, успешно продвигается, а какова ситуация с ее продвижением в Беларуси?
Витольд Пестис:
- К сожалению, не всегда есть еще понимание, у производственников еще существует определенное недоверие. А между тем необходимо использовать технологии своих ученых, надо развивать отечественную науку, поддерживать финансово. Хотя, надо признать, в настоящее время правительство Республики Беларусь, министерство сельского хозяйства РБ активизировали действия в этом направлении, стали уделять этому вопросу повышенное внимание.
У нас в республике существует целая сеть госплемпредприятий, и раньше мы закупали племматериал за рубежом. Но в настоящее время ярко выражена тенденция в наименьшей степени зависеть от импортного материала. Директора госплемпредприятий поставили перед нами, учеными, задачу -ориентироваться на отечественное производство при получении высокоценного племенного материала. Ведь в мире 90-95 % высокоценных быков получают из пробирки. И перед нами поставлена задача - получить как можно быстрее высокоценный племенной материал быков-родоначальников и распространить на промышленное животноводство в регионах повсеместно.
Леонид Голубец:
- С продвижением ТЭ возникают трудности, связанные то ли с недоверием к открытиям науки, то ли с недопониманием важности и перспективности таких разработок. Трудности связаны с тем, что большинство хозяйств поглощено текущей работой и не смотрит на перспективу. Руководители и специалисты не понимают важности научных разработок. Поэтому надо больше популяризировать опыт тех хозяйств, где растет продуктивность коров с помощью биотехнологических методов. Несколько хозяйств в республике - племзаводы «Россь», «Кореличи» и СПК «Олекшицы» в Гродненской области, ОАО «Почапово» и племхозяйство «Литвиново» в Брестской области, племзавод «Красная Звезда» и СПК «Снов» в Минской области... - сотрудничают с учеными с целью максимально эффективного использования репродуктивных возможностей коров с высоким генетическим потенциалом. Но сказать, что ТЭ - массовая практика, пока нельзя. Практически всех быков для племпредприятий получают в результате искусственного осеменения и только незначительную часть - путем трансплантации эмбрионов. В то же время на Западе до 95 % таких быков получают только через трансплантацию эмбрионов и по технологии in vitro. Там давно поняли, что работать таким образом не только эффективно, но и выгодно.
К счастью, в последнее время в нашей республике появились подвижки в этом направлении. Более того, вопрос поставлен остро - на уровне министерства сельского хозяйства. На недавно прошедшем в Минске совещании было решено усилить работу по ТЭ. Сейчас мы в нашем университетском центре готовим план - как на основе имеющегося материнского поголовья получать ценных в племенном отношении быков путем ТЭ. Обычно для республики покупаем племенной молодняк в виде эмбрионов преимущественно в Канаде и США. Сегодня наша основная база это: ОАО «Почапово» (это структурное подразделение агрохолдинга «Мачулищи»), РСУП «Брестплемпредприятие» (филиал - племенное хозяйство «Литвиново»), которое является координационным центром по селекционно-племенной работе, и «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по животноводству» в Жодино - это три точки, в которых будет концентрироваться финансирование в этом направлении. Будет закупаться поголовье высокопродуктивных доноров, и мы будем производить под заказ тех быков, тех доноров, которые необходимы для успешной и ускоренной селекционной работы.
Хотя мы раньше начали заниматься ТЭ, но в России сумеют быстрее внедрить эту технологию массово. «Бетагран Липецк» уже получился, я там бываю и вижу, и немцы приезжали, и израильтяне - все признают: генетический центр в Липецке работает идеально. В мире нет такого масштабного производства по ТЭ!
Этот проект на века. Я убежден, он будет и дальше успешно развиваться.
Аргумент защиты
20.12.2016 0Мы часто воспринимаем науку как мир точных формул и гениальных мужчин, которые совершают великие открытия. Но стоило мне заглянуть в биологическую лабораторию «Щёлково Агрохим», и эта картинка рассыпалась.
Не менее великими задачами здесь занимаются умные, тонкие, обаятельные женщины. Именно они ставят эксперименты, исследуют новые молекулы и ищут лекарства от болезней растений. Давайте заглянем в разные подразделения лаборатории и познакомимся с теми, кто здесь работает!
Научно-исследовательскую работу в «Щёлково Агрохим» возглавляет директор по науке, к. х. н. Елена Желтова. По словам руководителя, с первых дней создания в 1998 году научный центр «Щелково Агрохим» выбрал путь поиска новых подходов в разработке средств защиты растений и успешно развивается в этом направлении, подтверждая свои нетрадиционные подходы в создании новых препаратов не только получением патентов на изобретения, которых уже более 120, не только признанием международного сообщества: «Щелково Агрохим» является номинантом международной премии IHS Markit's Crop Science Awards, называемой сельскохозяйственным Оскаром, но и, что неизмеримо важнее, практическим подтверждением правильности научных разработок выбором, которые сделали потребители продукции компании.
Задачи, поставленные перед научным центром, многогранны, главная из которых – создание новых препаратов.
Елена Желтова - директор по науке, к. х. н.: «При создании ХСЗР важно не только выбрать наиболее эффективные для решения конкретной задачи действующие вещества, не только найти их синергетическое соотношение. Не менее важно обеспечить их максимально результативную доставку к целевому объекту, то есть выбрать препаративную форму. Именно решение этой триединой задачи и обеспечивает создание нового эффективного препарата».
Значимой частью научного центра «Щёлково Агрохим» стала биологическая лаборатория, которая была создана около 20 лет назад. По словам руководителя лаборатории, к. б. н. Киры Божко, главная задача её сотрудников – сравнительные испытания, отбор действующих веществ и новых препаративных форм с целью совершенствования линейки средств защиты растений.
По словам руководителя биологической лаборатории «Щёлково Агрохим», к. б. н. Киры Божко, лаборатория была создана в 2007 году для проведения гербицидного и фунгицидного скрининга – выполнения работ по сравнительным испытаниям и отбору действующих веществ, новых и старых препаративных форм с целью совершенствования линейки средств защиты растений.
Царство грибов
В одной из лабораторий, которые мы намерены посетить, царствуют коллекции фитопатогенных грибов. Оглядываюсь: на столах пипетки, чашки Петри, боксы с растениями – просо, цветущий рапс, сахарная свёкла. Нас встречают научные сотрудники отдела биологических исследований Александра Скачкова и Марина Башкатова.
«Наша лаборатория участвует в первых этапах скрининга и отбора действующих веществ, отвечает за их оценку и отбор готовых препаратов. Химики разрабатывают и передают нам на испытания массу новых комбинаций веществ и препаративных форм, что предполагает очень большое количество опытов, в том числе с растениями», – рассказывает Александра Скачкова.
«В представленной коллекции собрано более 200 фитопатогенных грибов, – продолжает она. – Объектом исследования являются грибы и некоторые другие возбудители заболеваний. Наши задачи – быстро проверить образцы, отсеять бесперспективное и выделить то, что заслуживает детального изучения. Как правило, сначала мы выращиваем гриб, который для этой цели пересеваем на питательные среды (чашки Петри с агаром). Это может быть Fusarium, Botrytis, Rhizoctonia, Phytophthora, Colletotrichum и другие».
Ещё одно направление работы – анализ образцов растений методом влажных камер. Метод идеально подходит для искусственного заражения растений заболеваниями в контролируемых условиях для последующей оценки эффективности защиты от инфекции.
«На поверхность листа наносится капля суспензии спор и через определённое время фиксируется результат. К примеру, нут чаще всего поражается грибными болезнями – это фузариозное увядание, аскохитоз, серая гниль. Для сахарной свёклы актуальны как листовые болезни – церкоспороз, мучнистая роса, так и корневые гнили – кагатная гниль, фузариоз».
На вопрос, не скучная ли это работа, Александра смеётся: «Что вы! Каждый новый день не похож на предыдущий. При этом у нас даже хватает времени на хобби. Я – микробиолог по образованию, но всегда увлекалась жуками. Теперь мы не только выращиваем грибы и растения, но и ведём коллекцию насекомых. Смотрите, здесь у нас мучной хрущак и жук зофобас. Это кормовые насекомые, у которых несложный цикл размножения. Мы изучаем их биологию и отрабатываем методику. А вот здесь живут богомол и палочники…».
Александра Скачкова, научный сотрудник отдела биологических исследований: «Наши задачи – быстро проверить образцы, отсеять бесперспективное и выделить то, что заслуживает детального изучения. Как правило, сначала мы выращиваем гриб, который для этой цели пересеваем на питательные среды»
Скрининг и предпосевной анализ
Научный сотрудник группы фитоэкспертизы и молекулярных методов диагностики Марина Башкатова отвечает за создание и систематизацию коллекции, насчитывающей около 200 штаммов микроорганизмов. «Деятельность нашего подразделения сосредоточена на комплексной диагностике инфекционных заболеваний растений и мониторинге фитопатогенной нагрузки. Спектр поступающего материала включает как семенной материал, так и образцы вегетативных органов растений», – говорит она.
Основная задача – выделение чистой культуры возбудителя из исследуемого субстрата с его последующей идентификацией. В данном процессе: посев на питательные среды, выделение изолированных колоний, пересев для накопления биомассы и подтверждение видовой принадлежности патогена (при необходимости), с помощью молекулярно-генетических методов. Цикл работ характеризуется высокой трудоёмкостью (в одной чашке может быть до 10 различных патогенов) и продолжительностью, что обусловлено необходимостью соблюдения временных параметров роста микроорганизмов.
«По запросу клиентов перед сезоном мы проводим целевые исследования для оценки общей фитосанитарной обстановки в хранилище или на поле, – продолжает Марина. – К примеру, в конце февраля к нам обратились производители картофеля за фитопатологической экспертизой семян и выявлением клубневых инфекций. К нам регулярно обращаются клиенты с просьбой провести фитоэкспертизу семян зерновых. Это крайне разумные мероприятия, которые можно только приветствовать. Данные фитоэкспертизы позволяют спрогнозировать вероятность заболеваний на ранних этапах развития культуры (корневые гнили, плесневение семян, «чёрная ножка») и подобрать наиболее эффективный фунгицидный протравитель, чтобы подготовиться к конкретным угрозам, а не действовать вслепую».
Лаборатория также оказывает консультационную поддержку в области химической защиты. «Например, недавно проводились исследования листового аппарата растений манго и кофейного дерева (Coffea arabica), привезённых к нам с Африканского континента. Цель работы – идентификация видового состава фитопатогенов для последующей разработки научно обоснованных рекомендаций по применению фунгицидов с учётом биологии выявленного патогена», – поясняет наша собеседница.
Марина Башкатова, научный сотрудник группы фитоэкспертизы и молекулярных методов диагностики: «Мы занимаемся вопросами сельскохозяйственной фитопатологии. Штаммы из нашей коллекции используются в качестве эталонных образцов при проведении фитоэкспертизы, постановке ПЦР-диагностики или тестировании эффективности фунгицидов»
Сравнить геном
От коллекций грибов и насекомых переходим в лабораторию молекулярных методов анализа. Работа сотрудников этой лаборатории базируется на комплексе современных методов молекулярной биологии, микологии и фитопатологии. Ключевая задача специалистов – оценка фитосанитарного состояния посевного материала и вегетирующих растений для выявления инфекционного начала, прогнозирования развития заболеваний, контроля качества семенного фонда. Немаловажный момент – поиск ответов на вопросы клиентов об эффективности того или иного препарата.
«Фитоэкспертиза семян классическими методами существует очень давно. Эти методы широко применяли ещё в Советском Союзе, – говорит ведущий научный сотрудник, к. б. н. Наталья Аршава. – Классические методы исследования рассчитаны на идентификацию патогена при помощи морфологического анализа: определяется внешний вид конидий, их развитие, цвет мицелия, характерные симптомы на листьях. Чтобы установить, чем болеют растения, необходимо сначала вырастить грибы, которые могут присутствовать на поверхности семени, довести их до стадии спороношения и только затем по конидиям определить вид инфекции. Это предполагает большие затраты времени».
Молекулярные методы произвели революцию в диагностике, так как они позволяют заглянуть внутрь клетки и прочитать генетический код патогена, не дожидаясь, пока он вырастет на питательной среде и сформирует характерные конидии.
«Мы изучаем исключительно геном, – поясняет Наталья Аршава. – Вся информация о клетке содержится в ДНК (если это не вирус). После выделения ДНК патогена из тканей растения или спор грибов, присутствующих на поверхности или внутри семени, проводятся дальнейшие исследования».
Точная диагностика
Основным методом идентификации здесь выступает полимеразная цепная реакция (ПЦР). С помощью специфичных праймеров учёные амплифицируют уникальные участки ДНК/РНК, характерные для тех или иных вредных объектов. Ключевую роль в этом процессе играет высокоточное лабораторное оборудование, в первую очередь детектирующий амплификатор. Этот прибор позволяет не только делать копии генетического материала, но и в режиме реального времени определять количество продуктов реакции по флуоресценции без необходимости электрофореза.
Использование глобальных научных ресурсов (базы данных National Center for Biotechnology Information) позволяет сравнить полученную последовательность нуклеотидов с миллионами других последовательностей, депонированных в GenBank, и получить максимально точный результат.
Таким образом, возможности молекулярно-генетического анализа (ПЦР и секвенирования) на современном лабораторном оборудовании позволяют точно спрогнозировать развитие заболеваний и рекомендовать эффективные меры защиты, а также решать спорные вопросы.
Выход в практику
«Наша работа очень творческая. Никогда не знаешь, какие вопросы возникнут у клиента, – улыбается Наталья Аршава. – Скажем, в одном большом специализированном овощехранилище, несмотря на регулируемый микроклимат и правильную температуру хранения, морковь теряет товарный вид. Клиент полагает, что это склеротиниоз. Мы выполняем анализы и видим, что это оомицет, который достаточно редко встречается на практике, но при хранении овощных культур способен уничтожить до 50% урожая. Данный патоген имеет другую физиологию, и здесь требуется совершенно иная система защиты. Даём соответствующие рекомендации. Своевременное обращение за профессиональной консультацией помогло клиенту спасти урожай!»
Ещё один пример – пшеничное поле, на котором агроном отмечает хлороз и пятнистости. «При этом три фунгицидные обработки не помогают решить вопрос. Мы проводим анализ образцов и обнаруживаем сильнейший бактериоз. Конечно, фунгициды здесь не сработают!» – восклицает Наталья Аршава.
«Какой правильный алгоритм действия, если на поле обнаружена проблема?» – спрашиваю Наталью Викторовну. И получаю исчерпывающий ответ: «Обращаться к специалистам! На постоянной основе поддерживать взаимосвязь с наукой. Когда мы знаем историю полей, можем легко понять, присутствие какого патогена наиболее вероятно, какие могут быть риски, это случайность или система. Второй момент – использовать качественные семена. Зачастую хозяйство пользуется собственными семенами, и на анализ к нам поступает посевной материал очень низкого качества, в котором присутствует целый комплекс различных патогенов. Чего ждать от таких семян? Лучше доверять надёжным источникам. Качество посевного материала компании «Щёлково Агрохим» базируется на концепции сильных семян и полном цикле индустриального производства – от селекции до высокотехнологичной подработки».
Наталья Аршава, ведущий научный сотрудник, к. б. н.: «До того как прийти в научный центр «Щёлково Агрохим», я 10 лет занималась задачами фундаментальной науки и работала в медицине. По сравнению с другими отраслями науки большое преимущество центра состоит в том, что мы обладаем хорошей ресурсной базой и можем проводить сложные анализы быстро и качественно, не полагаясь на сторонние организации»
Собрать пазл
В секторе биотехнологии нас встречает Галия Вильданова, научный сотрудник отдела биологических исследований: «Мы занимаемся разработкой и исследованием препаратов на основе живых бактерий, – рассказывает она. – Сразу оговорюсь: эти штаммы выделены из почвы и растений. Они не патогенны для человека и животных. На создание микробиологического препарата уходит не менее трёх лет. Если в лаборатории провести эксперимент можно относительно быстро, то на полевые испытания потребуется не меньше двух лет».
Такие высокоэффективные биологические препараты, как БИОКОМПОЗИТ ДЕСТРУКТ, АЗАФОК, родились именно в этой лаборатории. Некоторые продукты представляют собой консорциум штаммов нескольких видов хозяйственно-ценных бактерий с общим титром не менее 1 млрд живых клеток на 1 мл. БИОКОМПОЗИТ-ДЕСТРУКТ – микробиологический препарат для ускоренного разложения соломы и пожнивных остатков, а жидкое микробиологическое удобрение АЗАФОК представляет собой микробный консорциум, включающий три вида спорообразующих бактерий.
«Биотехнологическая лаборатория не первый год работает над поиском новых микроорганизмов для создания биопрепаратов. Несмотря на наличие обширной официально зарегистрированной коллекции микроорганизмов, не все они соответствуют нашим потребностям, – поясняет Галия Вильданова. – Например, нам требуется микроорганизм, обладающий полифункциональной активностью и сочетающий в себе два ценных признака: способность продуцировать фитогормоны и одновременно подавлять рост фитопатогенных грибов. И тогда начинается направленный поиск».
Другой блок вопросов, которым занимается группа, – увеличение срока годности биопрепаратов. «В отличие от химических препаратов, живые микроорганизмы подвержены старению, инактивации, гибели под воздействием факторов окружающей среды. Сохранение жизнеспособности и функциональной активности таких препаратов – важная задача», – поясняет наша собеседница.
Галия Вильданова, научный сотрудник отдела биологических исследований: «Я выросла в Башкирии и с детства интересовалась микроорганизмами, поэтому и выбрала в университете кафедру биотехнологии. У нас была отлично оснащённая лаборатория: автоматические дозаторы, ламинарные боксы… Наши преподаватели дали нам хорошую базу»
Молодым – дорога
Знакомлюсь с другими молодыми сотрудниками лаборатории биологических исследований, среди них и Надежда Балаева, которая пришла на «Щёлково Агрохим» в 2018 году после окончания Тимирязевской академии.
«Помимо научно-исследовательской работы, мы выполняем и стандартные задачи, – рассказывает Надежда. – На постоянной основе в лаборатории проводятся исследования по определению сортовой чувствительности растений, изучаются последействие, фитотоксичность, эффективность действия гербицидов. Из последних интересных препаратов можно назвать гербицид ДЕПРИМО, МД*; сейчас он находится на регистрации. По нему было выполнено множество исследований, в том числе изучение эффективности действия на различных моделях. Выполнено полноценное исследование по борьбе с падалицей подсолнечника. Определялась эффективность его действия на просовидных сорняках».
В новом лабораторном корпусе сотрудники проводят исследования современных препаратов для растениеводства, в том числе на суперсовременном фитотроне, что выводит работу по изучению гербицидов, фунгицидов, удобрений и росторегуляторов на новый уровень. Ускоренное получение тест-растений для испытаний позволяет увеличить количество экспериментов. Возможность задавать разные параметры климата показывает чувствительность культур к обработкам при разных погодных условиях. Новые климатические камеры, полноценный свет и широкие возможности варьирования систем питания и защиты растений помогают быстрее раскрыть потенциал сорта и в разы ускорить селекцию новых сортов и гибридов.
Рабочий день подходит к концу. Прощаюсь с гостеприимными хозяевами – пора и честь знать. Конечно, я побывала не везде. За один визит невозможно охватить весь спектр вопросов, которыми занимаются в научном центре. К примеру, недавно отстроена новая теплица, открывающая самые широкие возможности для экспериментов; заработали новые камеры искусственного климата, где учёные и селекционеры могут моделировать абсолютно любые условия освещённости, влажности и питания растений. Здесь тоже очень интересно! Кстати, если вы случайно окажетесь на заводе, обязательно загляните в научный центр, хотя бы для того, чтобы просто увидеть в микроскоп удивительный микромир. Там внутри – сложная и хрупкая вселенная жизни, которую держит в своих руках именно женщина.
Надежда Балаева – сотрудник отдела биологических исследований: «У нас ценят молодых коллег, относятся к ним максимально бережно, способствуют их росту. Так, после нескольких лет работы я решила поступать в аспирантуру ГБС РАН по новой для меня теме. Моё руководство полностью поддержало это решение. Для меня это очень важно».
Татьяна Коробейникова – один из самых опытных научных сотрудников группы исследований гербицидов и росторегуляторов. До прихода в «Щёлково Агрохим» долгие годы занималась семеноводством различных сельхозкультур. Хорошо, когда в молодом научном коллективе есть такие мудрые наставники!
«Щёлково Агрохим» гордится своими достижениями, но наше главное богатство – это коллектив сотрудников-единомышленников, неравнодушных, творческих, нацеленных на решение общих задач. И то, что специалисты различного профиля – химики, биологи, микробиологи, аналитики, агрономы, специалисты по регистрации – нацелены на решение общей задачи, помогает в достижении цели», - Елена Желтова.
* Препарат находится на регистрации.