Драйвером российской экономики сегодня можно назвать озимую пшеницу. Именно она обеспечивает стране огромные объёмы экспорта. Но способна ли эта культура обеспечивать маржинальность всего отечественного растениеводства? В ближайшие годы перед нашей селекцией стоит ответственная задача: создать в помощь озимой пшенице «суперсою» и «суперсвёклу». Об этом журналу «Агротехника и технологии» рассказал Салис Каракотов, генеральный директор компании «Щёлково Агрохим».
Драйвером российской экономики сегодня можно назвать озимую пшеницу. Именно она обеспечивает стране огромные объёмы экспорта. Но способна ли эта культура обеспечивать маржинальность всего отечественного растениеводства? Возможно, некоторое время озимая пшеница будет с этим справляться, однако ей можно и нужно помочь. В ближайшие годы перед нашей селекцией стоит ответственная задача: создать в помощь озимой пшенице «суперсою» и «суперсвёклу». Об этом журналу «Агротехника и технологии» рассказал Салис Каракотов, генеральный директор компании «Щёлково Агрохим».
— Начать нужно с крайне важного вопроса: как сегодня растениеводческие реалии взаимосвязаны с наукой? Кто занимается селекцией для аграриев: осуществляют ли это научные работники, или академические институты давно оставили сельхозпроизводителей ради фундаментальной, «высокой» науки, отдав приземлённые сферы коммерческим компаниям?
— Всем понятно, что селекция начинается с научно-исследовательских работ. Они испокон веков велись у нас в научно-исследовательских селекционных учреждениях, которые входили в систему Россельхозакадемии. Теперь эти институты оказались под эгидой Министерства науки и образования, и в результате этой реорганизации мы увидели, какова настоящая сила нынешней селекционной науки. Дело в том, что Министерство науки и образования начало трепетно и активно заниматься государственными селекционными учреждениями. К слову, ранее в нашей стране в сфере сельскохозяйственной науки существовало более 170 научных учреждений, в том числе селекционные растениеводческие, селекционные по животноводству и сопутствующие этим направлениям научно-исследовательские организации — экономические, землеустроительные, растениеводческие и другие.
— Советский Союз развалился, и в нашу страну пришли долгожданные рыночные условия. Как переходила селекция на «рыночные рельсы»? Труден ли был этот путь? Как выдержало его массовое семеноводство?
— Нужно сказать прямо, что с давних пор, от зари советской власти и включая российский период, наша селекционная наука сделала много выдающихся селекционных достижений. Но когда страна вошла в рынок, оказалось, что с этими выдающимися достижениями мы по некоторым пунктам оказались далеко позади. При этом, конечно, мы считали уровень собственных селекционных работ достаточным для использования в неконкурентных условиях, когда внутри страны стояла задача обеспечивать сельское хозяйство своими селекционными материалами. Однако, как только мы попали в конкурентную среду, оказались далёкими аутсайдерами, что и проявилось на самых важных культурах.
Сегодня действительно мы можем похвастаться зерновыми. Все достижения наших зерновых культур, конечно, результат грамотной работы селекционеров в советских и российских научно-исследовательских учреждениях. И всё же при этом массовое семеноводство оказалось утраченным. Селекционные учреждения сохранились лишь за редким исключением, а классическое элитное и массовое семеноводство, которое было сосредоточено на государственном уровне в уполномоченных для этой цели хозяйствах, практически перестало существовать. Редкие исключения — это ФГБУ «Национальный центр зерна им. П. П. Лукьяненко», ФГБУ Аграрный научный центр «Донской» и некоторые другие сельскохозяйственные организации: ФГБНУ «НИИСХ Юго-Востока» в Саратове, селекционный институт в Омске, селекционный институт в Челябинске… Но, честно говоря, их работа по массовому распространению семян на рынке не очень хорошо видна. Поэтому в нашей стройной селекционной цепочке появляется, так сказать, выпавшее звено.
- Какие культуры сегодня можно назвать наиболее перспективными для российской экономики? Насколько мы зависимы от импорта семян по этим культурам? Можно ли исправить это положение, создав сорта и гибриды непосредственно для российских климатических и других условий?
— Мы действительно во многом зависимы от импорта семян самых массовых культур. Что касается сои, наша зависимость от импорта здесь составляет 35%, по кукурузе — 50%, а по подсолнечнику — 60%. Но всё-таки страна имеет внутреннее производство семян. По сое это, соответственно, около 65%, по подсолнечнику — около 40%, а по кукурузе — около 50%.
Безусловно, на смену государственным научным учреждениям пришли частные селекционные компании. К примеру, большие объёмы сои производят именно они. Например, «Щёлково Агрохим», занимаясь размножением семян, полученных от научных организаций, стал крупнейшим производителем семян сои. Мы поставили перед собой задачу по созданию соевой селекции, потому что сегодняшний уровень научной селекции этой культуры, в отличие от пшеницы, слабо конкурентоспособен. Именно поэтому 35% рынка этих семян отдано европейцам и канадцам. Мы видим, что соя отечественной селекции отстаёт по показателям белка и урожайности. А вот в чём мы не отстаём, так это в создании семян ультраранних и ранних сроков созревания: наши основные сеющие регионы по сое находятся не на юге, где достаточно длинный вегетационный период, а в центре России, в Центрально-Чернозёмной зоне и на Дальнем Востоке, где нужна соя со сроком вегетации 90-100 дней. Мировые компании, конечно же, имеют в своём арсенале выдающиеся сорта с более долгой вегетацией, 120-130 дней и выше, которые дают высокую урожайность. Но нам необходимо создать суперсою. Президент России Владимир Путин сказал, что мы должны производить экологически чистую нетрансгенную сою (и это возможно уже сейчас), но от себя добавлю, что для получения маржи её урожайность должна составлять как минимум, 20-25 ц/ га. Сейчас этот показатель находится на уровне 16-17 ц/га, то есть, мы значительно отстаём. Поэтому наша компания задалась целью создать новое соевое направление в селекции — ультраранние и ранние по срокам созревания сорта, которые будут такими же урожайными, как сорта с более длинными сроками вегетации.
Развитие этого направления косвенным образом поможет нам шаг за шагом уходить от яровой пшеницы, которая всегда уступает озимой пшенице в урожайности. Мы видим, что в этом году в стране озимый клин увеличился более чем на 2 млн га. Обычно мы засевали 17 млн га, а теперь будет 19 млн га, потому что все почувствовали коммерческую значимость озимой пшеницы. А поскольку яровая пшеница, которая всегда была прерогативой Центральной зоны России, значительно уступает по своим экономическим показателям озимым сортам, можно постепенно разбавлять яровые посевы пшеницы и ячменя соей. Эта культура маржинальная: так, если получать 2,5 т сои с гектара, то при нынешней цене выручка с гектара составит 75 тыс. руб. Тогда как достигаемые 3,5 т яровой пшеницы сегодня дают производителю выручку 35-40 тыс. руб./ га. Путём такого простого сравнения мы видим, что соя создаёт конкуренцию самым высокомаржинальным культурам — например, подсолнечнику. Однако важно заметить, что подсолнечник (при правильном выращивании) рекомендуется сеять раз в семь лет, а сою можно чередовать, например, с кукурузой или пшеницей, то есть сеять через год. Соя — универсальная культура, она насыщает почву азотом и не имеет никаких отрицательных последействий к следующей культуре в севообороте, как подсолнечник или сахарная свёкла, которые являются настоящим инкубатором почвенных болезней. Отсюда вытекает главная на сегодняшний день задача: поднять уровень селекции сои в государственных и частных учреждениях. Конечно, постепенно селекция может уйти в частные компании. Это приведёт к желаемой конкуренции сортов и гибридов на территории нашей страны. Мы знаем, что уже сегодня существуют частные селекционные материалы высокого уровня по пшенице и сое. Но их пока не очень много. Поэтому мы, в том числе, активно занимаемся озимой пшеницей.
Озимая пшеница — важнейшая культура, которая всегда будет для России «локомотивной». Вопреки сомнениям нашего правительства 10-15-летней давности, сельское хозяйство сегодня стало доходным, и произошло это исключительно благодаря тому, что мы научились выращивать озимую пшеницу.
Мы в «Щёлково Агрохим» придумали следующую вещь: хотим проводить селекцию созданных нами сортов в жёстких условиях, например, в Поволжье, на Урале. Суть этого вот в чём. Для того чтобы получить массовые сорта, которые будут давать большой урожай, они должны пройти селекцию в жёстких условиях, где урожай не превышает 15-20 ц/га. Размножать же на семена эти сорта нужно в условиях, напротив, мягких, в которых и раскроется весь их потенциал. Тогда вторичное семеноводство станет супер-рентабельным. Условно говоря, селекцию мы проводим в Кургане, затем адаптируем сорта в Орловской, Курской или Белгородской областях, и если видим, что эта пшеница давала в Кургане 20 ц/га с гектара, то в Орле она даст 80.
— Каких свойств нужно добиваться селекционерам от озимой пшеницы в наших условиях Центрально-Чернозёмной зоны?
— Озимая пшеница нужна урожайная и ультра-раннеспелая, потому что в Центрально-Чернозёмных районах, которые должны стать супержитницей наряду с Кубанью, постоянно плохая осень. Из-за того, что начинаются дожди, мы недоубираем урожай и теряем зерно. Поэтому важно получить сорта пшеницы, которые будут созревать на 2-3 недели раньше традиционных местных сортов. Такую задачу ставит перед нами рынок.
— В чём сегодня состоит принципиальная разница между состоянием селекции пшеницы и сахарной свёклы?
— Это, как говорилось в комедии «Горе от ума», дистанция огромного размера. Сахарная свёкла далека от того уровня селекционных достижений, который у нас в стране достигнут на зерновых культурах. Можно сказать, что российская селекция сахарной свёклы на рынке полностью отсутствует. В 100%->ю зависимость от импорта селекции сахарной свёклы мы попали 20 лет назад, и достигли мы её очень быстро, в течение пяти лет, условно говоря, с 2000 по 2005 год.
— Что произошло? Неужели мы перестали выращивать сахарную свёклу? Почему сельхозпроизводители так быстро и охотно перешли на семена этой культуры импортной селекции?
— Напротив, у нас сахарная свёкла всегда была важнейшей культурой, и площади были всегда большие. В целом по Советскому Союзу мы выращивали 3,5 млн га сахарной свёклы, которые полностью обеспечивали собственными семенами. Селекция осуществлялась в нескольких местах: в Умани (Украина), в Рамони (Воронежская область) и Льгове (Курская область) Центрально-Чернозёмной зоны, а также в Краснодарском крае. Эти четыре селекционных школы создавали семена, которые по тем временам отвечали требованиям по урожайности. Пиковая урожайность, которая достигалась на этих семенах, составляла 280 центнеров. Для сравнения, в прошлом году урожайность сахарной свёклы в нашей стране достигала 450 ц/га. А в этом году она будет 350. То есть мы видим, что сахарная свёкла импортного происхождения урожайная, но иногда эти показатели могут обвалиться из-за погодных условий, когда массово распространяются корневые гнили. Именно так и случилось в этом году. Импортная сахарная свёкла, прошедшая селекцию в условиях бедных гумусом земель, оказалась очень чувствительной к распространенным в чернозёмных почвах корневым гнилям. Во влажные годы она теряет урожайность и страшно болеет, а свёкла российской селекции, хоть и малоурожайная, но не болеет совершенно. Заболевшая свёкла теряет дигестию и не накапливает сахар. Конечно, существует препарат, который способен вылечить растение, но тогда корнеплоды свёклы будет зашрамливаться. К тому же, он не панацея: в этом году гниль захватила свёклу в первой фазе вегетации, чего за последние 20 лет не случалось.
Эта ситуация диктует необходимость создания также отечественной суперсвёклы — урожайной, сахаристой, засухоустойчивой и не подверженной болезням. Такая свёкла, к тому же, должна конкурировать по урожайности и сахаристости с «иностранцами». Устойчивость к болезням у отечественных гибридов есть уже сегодня. Однако для того, чтобы конкурировать с мировыми образцами, мы должны довести нашу российскую свёклу до совершенства и по остальным параметрам. Среди этих параметров, в частности, генетическая выровненность. Что это такое? Прежде всего, корнеплоды должны быть одинаковыми по форме и размерам, а отрастание ботвы — ровным и скученным. Этой выровненности мы должны достичь современными методами биотехнологической селекции. Свёкла — один из самых сложных гибридов по части плоидности. У свёклы может быть 3-4 линии (материнская, отцовская, закрепитель цитоплазматической мужской стерильности, многосемянный опылитель), каждая из которых несёт гомозиготный характер. Компания «Щёлково Агрохим» начала заниматься этим корнеплодом в 2015—2016 гг., и из созданных в наших институтах селекционных материалов нам удалось за эти пять лет создать 13 гибридов. В прошлом году мы их зарегистрировали. Теперь у нас начинается коммерческая реализация: в 2021 году мы должны вывести на рынок несколько гибридов на 60 тысяч посевных единиц и занять тем самым 5% рынка. Эти гибриды устойчивы к корневым гнилям, они урожайны, как «иностранцы», и устойчивы к засухе.
— Трудно ли будет потеснить иностранцев, полноценно властвующих на всём российском рынке семян сахарной свёклы?
— Это невозможно трудная задача, потому что сельхозпроизводители за 20 лет привыкли к неплохим результатам зарубежных гибридов. Но обилие корневых гнилей в этом году вызвало в рядах свёклосеятелей достаточно серьёзное беспокойство. Мы ещё недоубрали сахарную свёклу с полей, она будет ещё какое-то время лежать и гнить в кагатах и покажет свою генетическую слабость к условиям наших жирных чернозёмных почв. Помимо этого, в кагатах она ещё потеряет лёжкость и сахар. Такая картина встречается ежегодно. В этом году на больших полях распространение гнили доходило до 40%.
Сегодня в России осталось две селекционные школы: Рамонский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара им. А. Л. Мазлумова в Воронежской области и Первомайская селекционно-опытная станция сахарной свёклы в Краснодарском крае. И там, и там в полученных селекционных материалах имеются свойства устойчивости к корневым гнилям и устойчивость к засушливым условиям. К счастью, в обоих учреждениях есть учёные, которые могут развить эту работу. Мы работаем совместно с Рамонским институтом: в наших новых гибридах, которые сейчас выходят на коммерческий уровень, использованы их генетические материалы.
В чём состоит основная проблема? В связи с тем, что у нас было очень мало селекционных школ, в стране сложился очень бедный генетический фонд сахарной свёклы. Да, безусловно, в советское время все они обменивались друг с другом информацией, искали комбинации, новые кроссы. Но, к сожалению, бедность генофонда поставила нас в тупиковую ситуацию, не позволяющую создать особенно хорошие гибриды. Поэтому вливания чужеродной генетики нам не избежать, чем, собственно говоря, мы и занимаемся, создавая свои гибриды. Мы закупаем эту генетику, договариваемся с иностранными компаниями, которые, в свою очередь, могут заинтересоваться нашими гибридами в плане обмена. Однако нужно учитывать, что российский рынок действительно колоссальный — по сахарной свёкле, по подсолнечнику, где мы сильно зависим от импорта, и по кукурузе, поэтому зарубежные селекционные компании неохотно идут на такие формы взаимодействия. К сожалению, из-за этого в селекции невозможно сразу сделать большой скачок. Но сахарная свёкла — особенная культура, и, если сейчас иностранцы не подберут для своих гибридов фрагментов генома, отвечающих за устойчивость к гнилям, со временем мы их вытесним. Сегодня гибриды, созданные нашей компанией совместно с «Русагро», отлично себя показывают.
— Как сосуществуют семеноводство и защита растений? Можно ли сказать, что с годами они всё больше зависят друг от друга?
— Семеноводство связано со средствами защиты растений теснейшим образом. Динамика урожайности главных культур напрямую коррелирует с интенсификацией защиты растений. Поэтому, как видите, селекция столь же тесно связана с защитой растений. Сегодня создаются гибриды, предназначенные конкретно под систему защиты. Именно поэтому наша компания и занялась селекцией. В этом году мы продали семян разных культур собственного производства на 1 млрд руб. На фоне постепенно снижающейся доходности пестицидов мы наблюдаем, что доходность производства семян достаточно высока. Например, если говорить о мировой ситуации, то начиная с 2015 года объём потребления пестицидов (в ценах) постоянно падает. Поэтому наша задача развить у себя тот симбиоз селекции, семеноводства и средств защиты растений, который мы наблюдаем у крупных мировых компаний. Это приведёт к сумасшедшей конкуренции в производстве семян на территории страны, благодаря чему мы в конце концов вытесним иностранцев.
В какой-то момент в игру должна вступить высокая наука в сфере редактирования генома культур. В нашей стране это совершенно новое биотехнологическое направление, и производить редактирование генома нужно с максимальной осторожностью, как сказано в распоряжении Президента РФ. К сожалению, в этом отношении мы опять далеко отстаём. Поэтому в ближайшие годы нам необходимо осваивать эти технологии и научиться редактировать геномы важнейших сельскохозяйственных культур, в частности, сахарной свёклы, масличных, бобовых и кукурузы. Основное, чего надо достичь — это выравнивание генотипов селекционных материалов. Мы этой задачей тоже занимаемся. Наш селекционно-генетический центр по созданию высокоэффективных гибридов сахарной свёклы «СоюзСемСвёкла» имеет молекулярную лабораторию, где уже начали заниматься этими вопросами. В этом году здесь будет завершено создание полногеномного сиквенса сахарной свёклы. Затем мы начнём расшифровывать, какие участки за какие функции отвечают. Возможно, нас ожидает большой прорыв. Европейские компании тоже этим занимаются, но пока сегодня зарегистрирован единственный гибрид сахарной свёклы, созданный таким путём.
Пресс-служба "Агроинвестор"
26.11.2020 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.