Уровень производства зерна всегда был и остается одним из важнейших показателей экономической самостоятельности, продовольственной безопасности, независимости и благосостояния любой страны. Зерно — это, прежде всего, хлеб — основной и незаменимый источник питания человека. Кроме того, зерно — базовый ингредиент кормов для интенсивного животноводства.
В.И. Двуреченский, РГП ОХ «Заречное», Казахстан
Уровень
производства зерна всегда был и остается одним из важнейших показателей
экономической самостоятельности, продовольственной безопасности,
независимости и благосостояния любой страны. Зерно — это, прежде всего,
хлеб — основной и незаменимый источник питания человека. Кроме того,
зерно — базовый ингредиент кормов для интенсивного животноводства.
Наконец, зерно для государства является важнейшим объектом
внешнеэкономической деятельности, и оно может, как и нефть, занимать
доминирующе положение на мировом рынке.
Казахстан располагает
уникальными природными условиями для производства зерна и в первую
очередь непревзойденных по хлебопекарным качествам сильных и твердых
сортов яровой пшеницы. Однако эти возможности реализуются далеко не
полностью. Уровень производства зерна и вовлечения в отрасль
дополнительных ресурсов, межотраслевые связи, инфраструктура пока не
полностью отвечают потребностям зернопроизводства, что отрицательно
влияет на общее состояние экономики государства. Поэтому, повышение
урожайности, увеличение валовых сборов зерна по-прежнему остаются
первостепенными задачами всех земледельцев, сельскохозяйственных
предприятий различных форм собственности.
До выхода
Казахстана из состава СССР, ее агропромышленный комплекс был одним из
самых мощных в стране. Республика и сейчас является одним из ведущих
производителей зерна в мире. Его годовой сбор после освоения целинных и
залежных земель вырос с 5,4 млн т в 1953 г. до 27—28 млн т к концу
1980-х гг., а в 1986—1990 гг. средний годовой сбор зерна составил 25,9
млн т.
После распада СССР и становления Казахстана как
независимого государства, с переходом к рыночной экономике, объемы
производства зерна снизились до 20 млн т. Этого следовало ожидать.
Разрыв действовавшего годами планового механизма взаимосвязей болезненно
отразился на экономике государства, включая его аграрный сектор.
Снижение производства зерна связано не только с развалом СССР, хотя это
главная причина, но и с падением спроса на зерно. В это время в корне
изменился его потребительский баланс. Остановка большинства промышленных
предприятий, сокращение рабочих мест, снижение заработной платы
повлекло за собой резкое падение покупательной способности населения.
Уменьшилось потребление мясной, молочной и другой продукции
животноводства. В результате сократилось поголовье всех видов скота и
птицы, соответственно потребность в зернофураже снизилась до минимума.
Падение спроса на зерно повлекло за собой снижение его цены. В середине
1990-х гг. экспортная цена зерна не превышала 40 долл/т при прямых
затратах на производство 60—70 долл/т. Более того, проведенная
либерализация цен на промышленные товары, энергоносители и сдерживание
цен на сельскохозяйственную продукцию обострили ситуацию на рынке,
подтолкнули село на сокращение посевных площадей, превращение части
пашни в залежь.
В последние годы некоторые ученые и политики
высказывали мнение о том, что стране нет необходимости производить
ежегодно более 15—16 млн т зерна. Мотивировка — невозможность получения
высокого урожая, при котором окупались бы вложенные затраты, а объемы
производства зерна достаточны для покрытия внутренних потребностей, а
также экспорта на уровне 4—5 млн т. Я с этим не согласен. Приведу
примерный расчет (табл.1.).
Очевидно, что лишнего зерна в
Казахстане нет. Напротив, для того чтобы житель страны питался в
соответствии с полной продовольственной нормой и для стратегических
запасов, а также экспортировать 5—6 млн т высококачественной пшеницы,
стране необходимо производить дополнительно 10 млн т зерна к тому
объему, который производится сейчас (16,2 млн т).
Следовательно,
чтобы приблизиться к необходимому уровню производства зерна (26,5 млн т)
при неизменной предполагаемой площади посева зерновых (14 млн га)
предстоит поднять урожайность зерновых культур с 12 до 15—20 ц/га в
среднем по стране.
Анализ урожайности зерновых культур в различных
странах мира за последние 50 лет показывает, что даже в США и Канаде она
не всегда была высокой. Так, в 1960—1970-е гг. она составила 11,1—13,8
ц/га и только в связи с внедрением в 1980-е гг. новой техники и
технологий урожайность поднялась до 17 ц/ га в Канаде и до 25 ц/га в
США.
Совершенно справедливо мнение некоторых ученых и
управленцев, что в наших сложных почвенно-климатических условиях
невозможно получить достаточно высокую урожайность, которая позволила бы
производителям зерна покрыть затраты на его производство и получить
необходимый для дальнейшего развития своих хозяйств доход. Многолетний
опыт и производственная практика свидетельствуют, что при использовании
традиционной технологии получить урожайность выше 12 ц/га невозможно, в
результате чего невозможно обеспечить достаточную рентабельность
хозяйств. Поэтому во всем мире ученые и специалисты изучают и обсуждают
проблемы деградации и потери плодородия почвы, сохранения и
рационального использования влаги в засушливых регионах. Ключевая
проблема в традиционном земледелии — постоянное падение плодородия
почвы, что тесно связано с плужной, а также и плоскорезной обработкой,
когда растительный покров почвы не используется и она остается
незащищенной во время выпадения большого количества осадков, при высоких
и низких температурах. Использование традиционной вспашки на Урале,
вСибири и Северном Казахстане привело к ветровой эрозии почвы, черным
бурям, угрозе потерять огромные площади с таким трудом поднятых земель.
Но, к счастью, ученые Казахстана добились, что сначала здесь, а потом на
Урале и в Сибири своевременно начали разработку новых технологий,
коренным образом отличающихся от традициорнной. Благодаря Т.С. Мальцеву и
А.И. Бараеву, внедрившим почвозащитную обработку, удалось остановить
ветровую эрозию почвы, но, к сожалению, не потерю ее органического
вещества.
С начала освоения целины и к настоящему времени
содержание гумуса в почве снизилось с 6% до 4%. За 50 лет содержание
гумуса в Кустанайской области Казахстана в черноземе обыкновенном
уменьшилось с 8,3 до 6,3%, черноземе южном — с 5,3 до 4,2%,
темно-каштановой почве — с 4,1 до 3,4%.
Результаты
многочисленных исследований показывают, что многолетнее использование
глубоких механических обработок отрицательно влияет на химические,
физические и биологические свойства почвы.
В процессе
эволюции растения выработали способность расти и развиваться в
уплотненной почве. При этом корни отмерших растений разлагались там же,
где они существовали. В самых верхних слоях почвы отлагались
органические остатки наземных частей растений. Их разложение происходило
в аэробных условиях. Образовавшиеся для растений питательные вещества,
проникали с осадками в более глубокие слои почвы и усваивались корнями
растений. По нашему мнению, этот закон необходимо использовать в
интересах повышения плодородия почвы. Корни растений располагаются в
разных слоях почвы: от самого верхнего до глубины более 1 м. Это не
случайно. Такое расположение корней связано с особенностями питания.
Разные корни на различной глубине усваивают разные питательные элементы.
Почвенные микроорганизмы также располагаются по горизонтам. В верхних
слоях преобладают аэробные, в нижних — анаэробные. Ограниченный доступ
воздуха в нижний слой почвы создает условия анаэробного разложения
органического вещества и образования гумуса. Природа в процессе
длительного развития выработала у растений способность оставлять в почве
органического вещества больше, чем они сами потребляют. Именно
благодаря такой закономерности в течение многих тысячелетий образовалась
почва, в т.ч. самая плодородная — чернозем.
Человек, используя
вспашку, способствовал резкому изменению условий существования
микроорганизмов в сторону увеличения аэробных процессов, ведущих к
уменьшению органического вещества в почве и, в конечном итоге, к резкому
снижению ее плодородия. Основываясь на своем «ложном опыте, ложных
знаниях», вместо того чтобы изучить механизм естественного увеличения
плодородия почвы, созданный природой, и разрабатывать на этой основе
соответствующие рациональные системы обработки, он пошел ложным путем,
игнорируя законы природы.
Северный Казахстан относится к
крайне засушливой зоне, и в этих условиях сохранение и рациональное
использование влаги имеют если не главное, то исключительное значение.
Годовая сумма осадков в этом регионе составляет 200—320 мм, а в период
вегетации выпадает 80—120 мм осадков. Поэтому применение нулевой
обработки в таких крайне засушливых условиях является крайней
необходимостью.
Важный аспект новой (нулевой) технологии —
эффективное использование растительных остатков (измельченная масса
вегетативной части урожая, стерня).
Стерня играет важную
роль в зимнем накоплении влаги. Высокая стерня в 3,5 раза эффективнее
защищает почву от ветровой эрозии, чем лежащие на ее поверхности
растительные остатки. Нашими исследованиями установлено, что посев по
короткой стерне (10—15 см) по сравнению с осенней зябью обеспечивают
прирост урожайности на 10%, а по высокой стерне (30—40 см) по сравнению с
низкой — на 16%. Это связано с дополнительным накоплением (40—50 мм)
продуктивной влаги. При этом результаты были стабильными в течение ряда
лет, они не зависели от того, сухим был год или влажным.
Растительные остатки в нулевой технологии должны быть правильно
переработаны и равн6омерно распределены по полю. Из всего количества
растительных остатков через комбайн в зависимости от высоты среза
проходит 40—70%. Чем выше срез, тем меньше растительных остатков
проходит через комбайн, что повышает его производительность. Кроме того,
высокий срез в дальнейшем значительно облегчает работу по распределению
растительных остатков по полю. Из проходящей через комбайн растительной
массы почти половину представляют мелкие фракции (полова и др.),
которые попадают на землю из решета первой очистки. Другую половину
составляет солома, которая измельчается и распределяется в зависимости
от устройства и работы механизмов комбайна (измельчителя,
разбрасывателя). В нашей практике при подборе валков 9-метровой жаткой
(ЖВП-9,1) невозможно было добиться полностью равномерного распределения
растительных остатков на всю ширину захвата, поэтому возникла
необходимость проведения работ по их равномерному распределению. Эта
работа проводится специальными пружинными боронами.
Следовательно, если принимается решение по оставлению растительных
остатков, но необходимо предусмотреть несложный технологический процесс
по их распределению, который, я думаю, в состоянии выполнить в любом
хозяйстве.
Важный элемент нулевой обработки почвы — прямой посев
(размещение семян в почве при минимальном ее рыхлении и максимальном
сохранении на поверхности поля растительных остатков — стерни,
измельченной соломы, мякины, остатков сорняков после обработки
гербицидами). Прямой посев эффективен только при достижении высокой
культуры земледелия и, в первую очередь, в тех хозяйствах, где успешно
осваивают севообороты. Прямой посев — ответственная операция, к которой
предъявляются повышенные требования. Недопустимо использование
изношенных сошников, т.к. они не обеспечивают равномерную глубину
заделки семян, хорошее размещение и присыпание семян почвой, а также
качественное подрезание сорняков. При проведении прямого посева
необходим постоянный контроль точности соблюдения заданной глубины, что
требует тщательной настройки посевных агрегатов и соблюдения оптимальной
скорости их движения (6—8 км/ч.) Помимо увеличения производительности в
1,5 раза и снижения затрат на 40%, прямой посев также способствует
сохранению плодородия почвы, которое, в свою очередь, обеспечивает
прибавки урожая. Так, нами установлено, что за счет прямого посева в
почве накапливается на 0,5—2% больше органического вещества, чем при
традиционной обработке. Например, в базовом опытном хозяйстве РГП
«Заречное» до освоения влагосберегающей технологии (1991 г.) площадь
земель со средним содержанием гумуса составляла 4,0 тыс. га, а после ее
освоения с внесением полной дозы удобрений в пару (2001 г.) — 9,0 тыс.
га. Это, в основном, и способствовало повышению урожайности в хозяйстве с
12,4 до 26 ц/га.
Описанная выше система обработки почвы
показала особенно высокую эффективность за ряд лет, не имеющих больших
отклонений от среднемноголетнего уровня по осадкам и увлажнению. В
погодных же условиях, резко отличающихся от среднемноголетних, требуются
корректировки в технологии с учетом применения новых нестандартных
агротехнических приемов.
Яркий пример — 2004 г. В этом году
наблюдался ранний сход снега и быстрый набор активных температур весной.
Уже 20 мая установилась жаркая погода (температура достигала 300С),
которая продержалась почти 3 недели. Наличие влаги и высокие температуры
вызвали буйное развитие сорняков. Ясно, что за короткий предпосевной
промежуток времени было трудно уничтожить активно развивающиеся сорняки,
в результате они перерастали до 30 см и наносили непоправимый ущерб
урожаю. В этих условиях для прекращения вегетации сорняков мы провели
обработку гербицидом на основе глифосата (2,5—3,0 л/га), ни в коем
случае не допуская перерастания сорняков выше 15 см. Через 2—3 дня после
такой обработки сорняки перестают вегетировать, затем гибнут,
превращаются в мульчу, которая покрывает поверхность почвы, предохраняя
ее от испарения. Появляется возможность провести прямой посев без
предварительной механической обработки. Сошник сеялки закрытого типа в
таких условиях продвигается в почве без сопротивления с минимальной
нагрузкой, не испытывая препятствия со стороны сорняков, т.к. их
корневая система (особенно многолетников) уничтожена.
В 2003
г. наоборот, отмечался недобор суммы положительных температур, и, кроме
того, в результате обильных осадков (только в мае их выпало 80,5 мм —
двое больше нормы) влажность была повышенной, что стимулировало рост и
развитие сорняков, но препятствовало проведению механических обработок
по их уничтожению. В этом случае мы также применили химическую обработку
глифосатсодержащим гербицидом за 5—7 дней до посева. Уничтожение
сорняков вместе с их корневой системой вернуло почву в нормальное рыхлое
состояние и дало возможность провести прямой посев без предварительной
механической обработки.
После предпосевного уничтожения
сорняков гербицидами для яровой пшеницы на очищенных полях создаются
благоприятные условия, что обеспечивает хорошее ее кущение и развитие.
Предпосевная механическая обработка, напротив, не искореняет сорняки, а
лишь подрезает вегетативную массу, стимулируя развития боковых побегов
из спящих почек. В дальнейшем многолетние сорняки активно вегетируют,
опережая рост и развитие культуры, что приводит к ее угнетению и
снижению коэффициента кущения. В этом случае для уничтожения сорняков
приходится применить повсходовые гербициды.
Затраты на
проведение механической культивации и дополнительной обработки
гербицидами практически равны затратам на проведение предпосевной
обработки гербицидами, но при предпосевном уничтожении сорняков
создаются значительно лучшие условия для роста и развития культуры.
Немаловажную роль в освоении новых технологий играет применение
комплексной системы защиты растений от вредных организмов на основе
современных препаратов. В последние годы выявлена высокая эффективность
применения баковых смесей, как в паровом поле, так и перед посевом
яровой пшеницы (табл. 2, 3).
Применение нулевой технологии по сравнению с традиционной позволяет
существенно снизить затраты в особенности при применении баковых смесей.
В системе предпосевной обработки почвы применение баковых смесей
препаратов, не снижая биологической эффективности общеистребительного
гербицида, делает технологию прямого посева конкурентоспособной по
затратам с традиционной механической подготовкой почвы. Кроме того,
технологии нулевой обработки способствуют рациональному использованию
дефицитной для региона влаги, поскольку доказано, что одна механическая
обработка приводит к потере 12—14 мм продуктивной влаги, что особенно
важно в предпосевной период. Отказ от механических обработок дает
возможность более полно использовать атмосферные осадки, основного
лимитирующего фактора региона. Так, при традиционной технологии
растениями используется до 50% атмосферных осадков, а при нулевой — до
75%. Кроме того, использование эффективных и конкурентоспособных по цене
гербицидов ЗАО «Щелково Агрохим» — Раундапа, Фенизана, Овсюгена —
позволяет снизить затраты на борьбу с сорняками по вегетации яровой
пшеницы до 300 руб/га при смешанном типе засоренности.
В результате
освоения новой технологии и применения высокоэффективных химических
средств защиты растений удалось в производственных условиях на примере
базового опытного хозяйства РГП «Заречное» повысить урожайность в
среднем за 10 лет с 12,4 ц/га до 26 ц/га и не только полностью
предотвратить деградацию почвы, а даже начать процесс восстановления
потерянного почвенного плодородия.
Таблица 1. Расчет потребности в зерне Республики Казахстан (население 15 млн человек)
Таблица 3. Сравнительные затраты на внесение гербицидов на яровой пшенице
05.12.2011 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.