15.11.2017: Внедрение инновационных биотехнологий обеспечивает новый уровень развития сельского хозяйства за счет новых бактериальных композиций с антимикробной и фитостимулирующей активностью - в качестве альтернативы агрохимикатам.
 |
Эмилия Коломиец,
директор Института микробиологии,
генеральный директор ГНПО «Химический синтез и биотехнологии»,
член-корреспондент НАН Беларуси
Ученые всего мира все чаще говорят о возрастающей роли микробиологической науки в укреплении продовольственной безопасности на планете. Думаю, никому в наше время уже не нужно доказывать, что нужно очень бережно относиться к земле, к ее плодородию, чтобы сберечь ее для будущих потомков.
Достижения микробиологии в Беларуси весьма существенны, и в первую очередь, благодаря государственной поддержке: известна позиция нашего президента А. Г. Лукашенко, который справедливо отметил: «Будущее нашей экономики во всех направлениях - это наука».
Наш Институт микробиологии НАН Беларуси выступает головной организацией-исполнителем госпрограмм в сфере биотехнологии, а также является соучредителем технологической платформы «ЕвразияБио», утвержденной евразийским межправительственным советом в 2016 году. Платформа объединила 38 организаций из России (13), Беларуси (16), Казахстана (8) и Армении (1) и ставит задачей развитие биотехнологий в рамках ЕвразЭС, совместную реализацию проектов в области биоэкономики.
В настоящее время институт ведет подготовительную работу по созданию научно-производственного центра биотехнологий. Первый комплекс - по выпуску сухих пробиотических препаратов для кормопроизводства (мощностью 20 тонн в год) будет введен в эксплуатацию в 2017 году. Второй - по выпуску комплексных микробных препаратов для растениеводства в жидкой форме (56 тонн в год) планируется запустить в 2019 году.
С 2005 года институт разработал 19 средств защиты растений и микроудобрений - из них 12 - за последние три года. В том числе для защиты плодов и овощей при хранении, для защиты корневой и вегетационной системы растений, обеззараживания семян, восстановления биоценоза почв.
По заказу компании «Щелково Агрохим» мы разработали технологию получения комплексного микробного препарата Биокомпозит-коррект.
Производим мы и микробные удобрения, которые не только повышают урожайность культур за счет подавления патогенной микрофлоры, но и позволяют уменьшать дозу вносимых минеральных удобрений. Создан ряд биопрепаратов для очистки почв от нефтяных загрязнений, для очистки сточных вод. Таким образом, мы создаем основу для внедрения высокоэффективной системы природоохранных мероприятий - как в республике, так и за рубежом.
Внедрение инновационных
биотехнологий обеспечивает новый уровень развития сельского хозяйства за счет
поставок на рынок новых бактериальных композиций с антимикробной и
фитостимулирующей активностью - в качестве альтернативы агрохимикатам. А также
за счет снижения пестицидной нагрузки на агроценозы, оздоровления нового
селекционного материала высокопродуктивных сортов, разработки и внедрения в
селекционный процесс экспресс-методов ДНК-диагностики генов, улучшающих
качество сельхозпродукции.
Инновационный подход к биологической защите растений
Огромен вклад микробиологии в области защиты растений: ученые идентифицируют фитопатогенные микроорганизмы, изучают бактерии-антогонисты и энтомопатогены, расшифровывают механизмы их действия, разрабатывают высокотехнологичные биопрепараты, способствующие улучшению минерального питания растений, обеспечивающие защиту от фитопатогенов и вредителей, повышающие устойчивость к стрессовым условиям.
Бактериальные и грибные инфекции наносят огромный экономический ущерб, поражая ценные сорта злаковых, бобовых, плодовых, эфирномасличных, технических и овощных культур. Так, ежегодные потери от бактериозов составляют: картофеля - 30-50 %, капусты - до 100 %, моркови - 30-40, огурцов - 50-80, томатов - 40-60 %. Важнейшей задачей является быстрая, своевременная диагностика заболеваний, которую и осуществляют микробиологи.
Точная идентификация фитопатогенов необходима для разработки эффективных стратегий борьбы с болезнями растений, снижения потерь урожая. Традиционные методы диагностики фитопатогенных грибов трудоемки, затратны и порой не дают точных результатов. Молекулярно-генетический анализ - современный высокоэффективный метод диагностики и видовой идентификации фитопатогенных микроорганизмов. Он позволяет определить свойство патогенности, прогнозировать симптоматику, а также рекомендовать средства борьбы против возбудителя. Наш институт разработал определитель фитопатогенных микроорганизмов, который предназначен для быстрой и точной молекулярно-генетической диагностики грибных и бактериальных болезней сельхозрастений.
Как известно, злобой дня во многих странах является загрязнение почвы гербицидами. Причиной этого становятся: внесение завышенных доз препаратов, длительное применение их на одном и том же участке, нарушение сроков и технологии внесения, аварийные ситуации. Существует целый ряд мер, позволяющих снизить отрицательное влияние гербицидов на почву - это применение антидотов, инкрустация семян комплексными препаратами, содержащими фунгицид и инсектицид. Следует помнить о правильном подборе культур в севообороте. Для устранения негативных последствий воздействия гербицидов необходимо проводить биоремедиацию почвы (комплекс методов очистки с применением метаболического потенциала биологических объектов.)
Говоря о вкладе микробиологов в развитие биологического земледелия, в первую очередь нужно сказать о создании микробных гербицидов (или биогербицидов). Для них характерны безопасность для людей и окружающей среды, высокая избирательность действия. Из пораженных тканей сорных растений (одуванчик, сурепка, осот...) выделяются микроорганизмы с гербицидной активностью - изоляты грибов и на их основе изготавливаютя биогербициды. Например, гриб Fusarium sp. ЗТ обладает селективным действием, т. е. влияет только на определенный сорняк (одуванчик), оставляя неповрежденным культурное растение.
Надо сказать, что выпуск биопродукции по разработкам Института микробиологии НАН Беларуси за пять лет увеличился в три раза, в частности, реализация биопестицидов выросла до 140 тонн в год.
"Аргумент защиты"
15.11.2017 0
Правительство России завершает подготовку национального проекта «Технологическое обеспечение биоэкономики». Он объединит передовые решения в сфере биотехнологий, возобновляемых биоресурсов, а также создания новых материалов.
Кажется, ещё 10 лет назад о биоэкономике мало кто слышал, а сегодня на её развитие направлены средства нацпроектов, о биоэкономике в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, фармацевтике и в других отраслях говорит национальный лидер. Что же это такое?
Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН определяет биоэкономику как «использование возобновляемых биологических ресурсов, биологических процессов и принципов устойчивого производства товаров и услуг во всех секторах экономики». При этом биоэкономика напрямую связана с достижениями биотехнологии в сельском хозяйстве и промышленности.
Если сказать чуть иначе, биоэкономика – это, по сути, новый способ создания продукта в условиях шестого технологического уклада, рывок в который человечество совершило в 2020-е годы. Этот новый уклад учёные описывают через инженерию живых тканей и организмов с заранее заданными свойствами, искусственный интеллект, беспилотные летательные системы, анализ больших данных и космический мониторинг. Для сельского хозяйства это принципиально новый уровень производительности труда, полная переработка отходов с помощью микроорганизмов, биотехнологическое производство любых молекул и манипуляции с генами, оптимизация геномов живых организмов.
Нацпроект
Координационный центр правительства России сообщает, что новый нацпроект «Технологическое обеспечение биоэкономики» призван обеспечить технологический суверенитет страны, ускорить развитие сельского хозяйства через внедрение биотехнологий, а также создать условия для самореализации граждан.
В своём выступлении на стратегической сессии в марте с. г. премьер-министр Михаил Мишустин подчеркнул, что нацпроект будет носить комплексный характер и формировать фундамент сразу для нескольких направлений.
Михаил Мишустин - премьер-министр Российской Федерации
«В их числе – химия, пищевая индустрия, энергетика, медицина, экология, сельское хозяйство. Все те отрасли, где возможно глубокое внедрение биопроцессов и использование современных форматов производства на индустриальном уровне», – подчеркнул Председатель Правительства.
Он добавил, что ключевая задача национального проекта – консолидировать усилия, мощности и ресурсы, создать конкурентные предприятия, в том числе за счёт модернизации имеющихся, чтобы вернуть позиции одного из глобальных лидеров биотехнологического рынка.
Цели и задачи
Среди других задач проекта «Технологическое обеспечение биоэкономики» можно выделить следующие:
- Технологический рывок в АПК. Нацпроект призван стать платформой для опережающего развития сельского хозяйства и других смежных отраслей за счёт внедрения передовых биотехнологических решений.
- Технологический суверенитет и лидерство: развитие собственной биоэкономики рассматривается как стратегически важный шаг для снижения зависимости от импортных технологий и продукции, а также для занятия ведущих позиций на мировом рынке.
- И наконец, новый национальный проект должен способствовать дальнейшему расцвету науки и производства, а также решению кадрового вопроса для работы в такой новой сфере, как биоэкономика. В конечном итоге новый нацпроект должен привести к росту экономики и повышению уровня жизни в стране.
Ответ на вызовы
Глобальные вызовы в области продовольственной безопасности, связанные с ростом народонаселения планеты и изменением климата, цифровой трансформацией экономики, требуют должного отклика. И здесь «Щёлково Агрохим» даёт достойный ответ сразу по нескольким направлениям.
Прежде всего это обширные селекционно-семеноводческие программы в Орловской области, на Центральном Черноземье и в Краснодарском крае, нацеленные на формирование замкнутого цикла сельскохозяйственного производства. По словам члена-корреспондента РАН Александра Прянишникова, в рамках этой работы «Щёлково Агрохим» создаёт для АПК России системы новых сортов, дополняющих друг друга по комплексу хозяйственных и биологических свойств; обеспечивает программы первичного и оригинального семеноводства достаточными объёмами исходного материала; формирует 100-процентный уровень обеспеченности промышленного семеноводства собственными сортами.
Научный консорциум по селекции
Для решения столь фундаментальных биотехнологических задач «Щёлково Агрохим» задействовует уникальные коллективы учёных из научных институтов по всей стране: от Института фундаментальных проблем биологии РАН и Института общей генетики РАН до ВНИИСБ, ВНИИМК им. В.С. Пустовойта и НИИСХ Северного Зауралья и др. С целым рядом научных учреждений существуют совместные программы исследований. Так, с институтом Цитологии и генетики (ИЦиГ СО РАН) совместная программа работы нацелена на получение константных (не расщепляющихся) форм растений, выявление сопряжённости индексов NDVI с молекулярными маркерами, контролирующих темпы развития растений. С учёными из Института фундаментальных проблем биологии (г. Пущино) ведётся оценка сортовых особенностей по активности фотосинтетического аппарата растений, поиск генетических маркеров, определяющих функционал фотосинтетических и продукционных процессов у растений, и др.
Цифровые двойники
Для тестирования аграрных технологий «Щёлково Агрохим» разработал собственную цифровую новинку – иммерсивного цифрового двойника. Это виртуальная копия реального производства, позволяющая изучать и моделировать сельскохозяйственные процессы в режиме реального времени и проводить виртуальные испытания технологий и сельхозмашин.
Начальник отдела информационных технологий «Щёлково Агрохим» Дмитрий Москвин на конференции в г. Щёлково представил эту разработку компании широкой публике. Двойник повторяет всё, что происходит на промышленном объекте или в теплице, и позволяет моделировать любой процесс – от роста растений до работы оборудования. На основе данных, получаемых от цифрового двойника, можно оценивать потребности в ресурсах, прогнозировать болезни полевых культур и оперативно реагировать на любые изменения, что повышает эффективность работы.
Дмитрий Москвин - начальник отдела информационных технологий «Щёлково Агрохим»
Система также способна прогнозировать степень износа производственного оборудования, позволяя сократить вероятность его отказов. Новый софт даёт возможность проводить краш-тесты и обучать сотрудников на симуляторе, где ошибки становятся безопасной частью практики, помогая предотвратить реальные инциденты. Следующим этапом развития станет внедрение искусственного интеллекта для автоматизации управления процессами.
Цифровой образ сорта
Прошедшей осенью также было подписано соглашение между «Щёлково Агрохим» и Госсорткомиссией. В рамках совместной работы стороны займутся внедрением цифровых технологий в селекционный процесс. Первым шагом станет реализация пилотного проекта по формированию цифрового образа сортов и гибридов. Этот подход позволит анализировать и прогнозировать фенотипические и генотипические характеристики новых растений в виртуальной среде, что значительно ускорит создание новых сортов, адаптированных для разных регионов страны.
Заключение
Возможности искусственного интеллекта, машинное обучение, доступ к большим данным стали новой магией и навсегда изменили наши подходы к развитию биотехнологий. Никогда раньше у человечества не было такого количества инструментов для анализа и улучшения сложных биологических систем и оптимизации самых разных процессов. Несомненно, развитие биоэкономики ускорит научные открытия в области сельского хозяйства и промышленности и обеспечит технологический суверенитет страны.