После экспорта тема глубокой переработки зерна, пожалуй, самая популярная. Однако высокая стоимость заводов и долгий срок окупаемости при турбулентности рынка заставляют инвесторов откладывать или замораживать новые проекты. На фоне этого примеры уже построенных и запущенных в эксплуатацию заводов выглядят ещё интереснее: это такой эксперимент в режиме реального времени. Разбираемся, что происходит на рынке глубокой переработки пшеницы и кукурузы, какие перспективы есть сегодня у рынка на фоне пандемии, смены цепочек поставок и роста цен на зерно.
От «сырого» зерна к тонким материям
В последние годы Россия нарастила экспорт зерна в «сыром» виде, однако из-за роста мировых цен его объёмы государство в 2021 году начало регулировать с помощью квот и пошлин. В то же время Россия зависит от импорта многих продуктов его глубокой переработки, к примеру, аминокислот или глютена.
В 2021 году на фоне мирового энергокризиса, дефицита и роста цен на многие важнейшие компоненты для кормов развитие отечественных биотехнологий стало ещё очевиднее.
При этом, по оценкам экспертов, спрос на продукты глубокой переработки зерна продолжает расти и на внутреннем, и на международном рынке. В России это связано с импортозамещением и развитием животноводческой отрасли, а один из мощных факторов за рубежом – увеличение потребления биоразлагаемых пластиков.
Что скрывает зерно?
Пшеница, кукуруза и другие зерновые культуры – это не только источник муки. Если её дальше переработать, то можно получить целый спектр самых разных продуктов – как для пищевых целей, так и для инновационной промышленности. Это нативный и модифицированный крахмалы, глюкоза и глютен (клейковина), сиропы, крахмальная патока (декстрины), пищевой спирт, биотопливо и другое. Дальнейшая сепарация крахмала даёт, к примеру, янтарную кислоту, служащую, помимо прочего, сырьём для биополимеров, а также молочную кислоту – основу для производства биоразлагаемого пластика (полилактид). Из последнего производят одноразовую посуду и пищевую упаковку, которые разлагаются на воду и углекислый газ. Из зерна извлекают аминокислоты (треонин, триптофан и аргинин), а также L-лизин, применяющийся в кормах для животных. А ещё – ферменты (альфа-амилаза, глюкоамилаза) и витамины.
По подсчётам начальника Центра экономического прогнозирования Газпромбанка Дарьи Снитко, в России за последние 20 лет было объявлено более 30 проектов по глубокой переработке зерна, но реализованы из них пока единицы. В Европе и США, где сосредоточены крупнейшие мировые разработчики, бум строительства уже прошёл в связи с относительным насыщением рынка. Однако наращивает объёмы производства Китай.
Исследователи Высшей школы экономики условно выделяют три ступени глубокой переработки зерна:
1. На первой – получаются крахмалы. Они дают небольшую добавленную стоимость, но именно такое производство развито в России. Кукурузный нативный (натуральный) крахмал в основном идёт на модификации для индустриальных целей. Пищевые же модификации производят из восковидных сортов кукурузы, которые выращивают по запросу отдельных компаний, а их объёмы малы. По данным Ассоциации предприятий глубокой переработки зерна («Союзкрахмал»), рынок пищевых модифицированных крахмалов остаётся привлекательным для инвестирования. Но он очень сегментирован, и доли отдельных сегментов могут быть экономически нецелесообразными.
1. На второй ступени стоит выпуск глюкозы, фруктозы и различных сиропов из них, а также клейковины как побочного продукта. Новые заводы производят такие продукты. Волгоградский завод «НьюБио», который в 2021 году вышел на полную мощность – 145 тыс. тонн кукурузы в год, – производит, помимо крахмала и кормовой продукции, мальтодекстрин и глюкозные сиропы. Патоку также выпускает Гулькевичский крахмальный завод на Кубани. Одни из факторов роста спроса на мальтодекстрины – развитие рынка спортивного питания, а также дефицит высокоэнергетических продуктов питания в ряде стран, отмечают эксперты консалтинговой компании «НЭО Центр».
2. Третья ступень предполагает самое высокотехнологичное производство и выпуск продукции с высокой добавленной стоимостью. Это аминокислоты, витамины (B2, B12, C), мономеры для производства различных видов биополимеров и биопластиков и ещё ряд наименований. Такие отдельные производства только начинают появляться в РФ. Так, белгородский Завод премиксов № 1 стал выпускать аминокислоту лизин, которая считается очень перспективным продуктом.
По прогнозу Deloitte, к 2025 году в России будет потребляться 282 тыс. тонн лизина, что почти вдвое выше текущего показателя. Импортозамещение в области кормовых технологий – сегодня одна из ключевых задач. Проблему обострили возникший в 2021 году дефицит многих компонентов на фоне энергокризиса в Китае и всплеск цен. «По органическим кислотам, витаминам, сорбиту, ксантану доля импорта в структуре рынка близка к 100%. Доля импорта модифицированных крахмалов – около 65%, лизина – около 30%», – отмечает партнёр компании «НЭО Центр» Владимир Шафоростов.
Неоднозначный 2021-й
За первое полугодие 2021 года производство сиропов из фруктозы выросло в РФ на 52% в годовом исчислении, до 124 тыс. тонн, нативных крахмалов – на 6%, до 171 тыс. тонн, в основном за счёт кукурузного нативного крахмала, выпуск которого прирос на 19%, до 120 тыс. тонн, сообщил «Союзкрахмал». В первую очередь прибавку дали «НьюБио» «Амилко». При этом пшеничный и картофельный крахмалы показали снижение на 17% и 18% соответственно. Декстринов произведено почти 5 тыс. тонн, что на 23% больше показателя за аналогичный период предыдущего года. Производство модифицированных крахмалов снизилось на 2%, до 29 тыс. тонн.
«2021 год для нас, как и для всех переработчиков, был нетипичным. Начало ознаменовалось очень высокой ценой на зерно. А с учётом того, что более 70% затрат в себестоимости продукции приходится именно на сырьевую составляющую, рост негативно повлиял на сектор глубокой переработки. Однако, за счёт разработанных правительством мер по защите внутреннего рынка в виде зернового демпфера, ситуация в индустрии выровнялась», – говорит президент «Союзкрахмала» Олег Радин.
Вместе с этим события 2021 года имели положительное влияние на сектор: компании увеличили экспорт своей продукции. «Даже те компании, которые никогда не экспортировали, в 2021 году начали поставлять продукцию за рубеж. Нативный крахмал на фоне мирового роста цен стал экспортно ориентированным продуктом. Предприятиям поступают запросы из Новой Зеландии, Австралии и других новых для нас стран», – продолжает Олег Радин.
В категориях более простых продуктов (нативный крахмал и глюкозные сиропы) отечественные заводы давно уже практически заместили импорт и развивают экспортное направление, отмечает Олег Радин. «Вместе с тем такие компании, как Гулькевичский крахмальный завод и «НьюБио», не только заместили импорт мальтодекстрина, используемого в производстве детского питания, но и более того: за 10 месяцев текущего года на мировой рынок они поставили его около 7,5 тыс. тонн. Рынок экспорта сейчас многообразен и составляет более 40 стран мира. Традиционно это страны СНГ, но сейчас расширяются поставки в регионы Ближнего Востока и Северной Африки, Азиатско-Тихоокеанский регион, Южную Америку», – рассказывает он.
В то же время есть ряд продуктов, которые почти не замещены. До сих пор ежегодно в Россию ввозится более чем на 100 млн долларов модифицированного крахмала пищевого и технического назначения, а также – органические кислоты, пищевые ингредиенты, ферменты и другие продукты «третьей ступени» переработки зерна.
Новые заводы специализируются в основном на переработке зерна кукурузы, объёмы выращивания которой в РФ активно растут.
Топ-10 крупнейших российских заводов по глубокой переработке зерна (по объёму переработки*)
|
№ |
Название |
Мощность |
Регион |
|
1 |
Глюкозно-паточный комбинат «Ефремовский» (Cargill) |
500 000 тонн пшеницы в год |
Тульская область |
|
2 |
ООО «Амилко» |
270 000 тонн кукурузы в год |
Ростовская область |
|
3 |
Биотехнологический комплекс «Росва» |
250 000 тонн пшеницы в год |
Калужская область |
|
4 |
Завод премиксов № 1 |
250 000 тонн пшеницы в год
|
Белгородская область |
|
5 |
Крахмальный завод «Гулькевичский» |
250 000 тонн кукурузы в год |
Краснодарский край |
|
6 |
Совместное предприятие «Астона» и ADM |
200 000 тонн кукурузы в год |
Рязанская область |
|
7 |
«Ибредькрахмалпатока» |
150 000 тонн кукурузы |
Рязанская область |
|
8 |
ООО «НьюБио» |
145 000 тонн кукурузы в год |
Волгоградская область |
|
9 |
АО «АминоСиб» |
120 000 тонн пшеницы в год |
Тюменская область |
|
10 |
«Хоботовское предприятие «Крахмалопродукт» |
100 000 тонн кукурузы в год |
Тамбовская область |
Целина для инноваций
Россия обладает значительным потенциалом развития глубокой переработки зерна. В списке основных выделяют:
– развитие сырьевой базы;
– значительную часть неиспользуемых земель сельскохозяйственного назначения (более 40 млн га, из которых 20 млн га – пашня) и планы государства по их возвращению в оборот;
– перепроизводство зерна (превышение урожая над потребностями) в «глубине» страны – в Приволжье и Сибири, которые имеют сложности с вывозом зерна на экспорт из-за дорогой логистики;
– тренд на замещение нефтехимических пластиков биоразлагаемой альтернативой в связи с тем, что экологическая повестка набирает вес.
Динамичный рост цен на зерно на глобальном рынке, наблюдающийся с 2020 года, и сильная зависимость внутренних цент от мировых также говорят о необходимости развития переработки на территории России, подчёркивают эксперты. «Можно и нужно дальше продолжать экспортировать зерновые – с этим проблем нет. Однако ниша глубокой переработки нужна с совершенно другой точки зрения: нам необходим якорный покупатель, который поможет снизить волатильность цен», – считает вице-президент Российского зернового союза Александр Корбут. Если экспортировать 50 млн тонн зерна именно в переработанном виде, то вклад в ВВП может увеличиться на 100-800 млрд рублей в зависимости от вида продукции, оценивает президент Российской биотопливной ассоциации Алексей Аблаев.
В то же время развитие глубокой переработки тормозит очень высокая стоимость проектов при сложно прогнозируемых сроках окупаемости, при этом – нехватка специалистов, а также неразвитые меры стимулирования и поддержки со стороны государства.
«В нынешних условиях бизнес направляет средства на покупку земель, так растениеводство даёт доход на первый-второй год. Стоимость же инвестпроектов по глубокой переработке зерновых культур начинается с 200 млн долларов, а сроки окупаемости сложно просчитывать, – отмечает генеральный директор АО «Щёлково Агрохим» Салис Каракотов. – Нашим инвесторам сложно «просчитать» рынки даже внутри России. К примеру, выделение витаминов из зерна чрезвычайно затратно, ещё не так просто организовать каналы реализации. Получение полимолочной кислоты для полимеров – тоже пока не наш рынок».
Быстроразлагаемые материалы в России пока не пользуются по-настоящему массовым спросом, поэтому в этом сегменте, прежде всего, надо ориентироваться на экспорт, поясняет Салис Каракотов. «Россия – газонефтяная страна, у нас большое производство полимерной нефтехимической продукции, с которой «биологам» пока сложно конкурировать по цене», – замечает он. Что касается рынка витаминов, то «хитрость» заключается в том, что в России для достижения минимальной рентабельности одному заводу необходимо производить объёмы, которые кратно выше, чем потребление внутри России, поясняет эксперт. «Малый размер российского рынка заставляет ориентироваться на экспорт и внешние рынки при планировании производств, – соглашается Владимир Шафоростов. – С этой точки зрения хорошо выглядят лимонная кислота, кормовые витамины, аминокислоты, растительные протеины, некоторые модифицированные крахмалы».
Для инновационных продуктов требуется серьёзное продвижение – по сути, создание самого рынка. Экспорт сегодня во многом осложняется ограничениями на фоне пандемии COVID-19 и других факторов «закрытости» стран.
«В 2020 году в индустрии глубокой переработки зерна введено в эксплуатацию одно предприятие, в 2021-м новых запусков не было. Вообще, в секторе такая ситуация, что компании запускаются в среднем один раз в пять-шесть лет. Тем не менее действующие предприятия регулярно модернизируют собственные производства, наращивают мощности, запускают новые линии и виды продукции», – отмечает Олег Радин.
Аграрии наполнили закрома
Сбор зерна в РФ в чистом весе, по предварительным данным Росстата, снизился в 2021 году на 10% по сравнению с предыдущим годом (надо учитывать, что в 2020 году был второй в истории по объёму урожай) и составил 120,7 млн тонн. В том числе урожай пшеницы сократился с 85,9 до 75,9 млн тонн, а кукурузы, наоборот, вырос с 13,9 до 14,6 млн тонн. Экспорт зерна с начала сельхозгода (стартовал 1 июля 2021 года) снизился на 26,7% в годовом исчислении, до 19,6 млн тонн, в том числе пшеницы – на 25,4%, до 16,7 млн тонн, кукурузы – на 25,6%, до 0,7 млн тонн.
Несмотря на то, что ухудшение экономической ситуации и рост цен на зерно усложняют инвестиционное прогнозирование, глубокая переработка зерна продолжает оставаться перспективной, продолжает Алексей Аблаев. «Но для её развития требуется господдержка. Это неоригинальный путь. Китай смог построить свою индустрию во многом благодаря этому», – замечает он.
С новыми силами
Вопросы развития глубокой переработки зерна обсуждаются на федеральном уровне уже много лет. Новый мощный сигнал государства – введение механизма экспортных пошлин, величина которых пока растёт вместе с мировыми ценами. «Нужно поддерживать экспорт с высокой добавленной стоимостью», – подчеркнул президент России Владимир Путин в апреле 2021 года в разговоре с министром сельского хозяйства Дмитрием Патрушевым.
Сейчас государство поддерживает переработку с помощью льготных кредитов, а также путём компенсации части затрат на создание и модернизацию предприятий по переработке сельхозпродукции (в рамках программы развития экспорта) и предоставления льготного лизинга для приобретения высокотехнологичного оборудования.
«Поставщики продукции глубокой переработки пользуются всеми мерами господдержки экспорта. Однако «экспортный капекс» на строительство и модернизацию предприятий ещё не работает. Надеемся, что в 2022 году ситуация изменится. Дело в том, что ряд уже действующих компаний планирует инвестировать в проекты, позволяющие нарастить экспорт. Но есть и те, которые ориентированы только на замещение импорта, например, ряда аминокислот (треонин, триптофан), биополимеров», – отмечает Олег Радин.
Среди необходимых мер эксперты называют не только возмещение капзатрат, но и доступ к более длинным кредитным линиям.
«При этом риски кредитора таких проектов довольно высоки, что отражается в повышенных требованиях к обеспечению, которые инициаторы не могут предоставить, – замечает Владимир Шафоростов. – Много объявленных, начатых и незавершённых проектов, что создаёт негативный фон».
В РФ уже есть ряд проектов «на низком старте». Например, компания «Саратовские биотехнологии» в 2022 году намерена запустить в области первую очередь предприятия по глубокой переработке мощностью 250 тыс. тонн пшеницы в год и выпуску лизина. Чтобы его получить, понадобится четыре завода: по производству крахмала, глюкозы, собственно хлорида лизина и биоэтанола. Объём инвестиций в проект составит 19,1 млрд рублей, из них 3 млрд руб. – собственные средства инвестора, остальное – заёмные. Срок окупаемости проекта, по предварительным подсчётам, составит около четырёх лет.
Ещё один завод мощностью 500 тыс. тонн в год планирует построить в Татарстане холдинг «Агросила», сообщил ранее в этом году президент Татарстана Рустам Минниханов, который обратился к главе Минсельхоза с просьбой включить в программу льготного кредитования проекты республики по глубокой переработке зерна. В качестве срока начала реализации проекта назывался 2022 год.
В Воронежской области недавно заявлен проект нефтехимической компании «Титан» (у неё также есть агроподразделение) по глубокой переработке пшеницы, пока он находится на стадии обсуждения. Инвестиции в производство глютена, высокобелковых кормов и модифицированных крахмалов мощностью 200 тыс. тонн продукции в год могут составить 20 млрд рублей. Чуть ранее, в 2019 году, компания «Рустарк» объявила о другом масштабном проекте (в Липецкой области) по выпуску модифицированного крахмала, а на следующем этапе – биопластиков. Ещё раньше нефтехимический гигант «СИБУР» также озвучивал идею о производстве биоразлагаемого пластика.
Будущее биопластиков во многом зависит от жёсткости регулирования в области экологии, в частности по ограничению оборота ряда видов нефтехимических пластиков и снижению выбросов углекислого газа. «Ситуации с биопластиками и биотопливом схожи. Биотопливо – пока экспортно ориентированный продукт, но на Западе производится своё биотопливо и действуют ввозные пошлины для защиты своих предприятий, – обращает внимание Алексей Аблаев. – Но в связи с введением ЕС трансграничного налога интерес к биотопливу будет расти и в России, особенно при грамотно выстроенной государственной политике». В ЕС и США ранее была введена обязанность добавлять 5-10% биотоплива именно для поддержки развития сегмента. По оценкам эксперта, если в России добавить 5% биотоплива в бензин, это даст 4 тыс. прямых рабочих мест и дополнительные 70 млрд рублей вклада в ВВП.
Закон о регулировании производства и оборота биоэтанола (вступил в силу два года назад), по мнению Алексея Аблаева, открывает новые возможности для глубокой переработки зерна, сектор экотоплива может стать одним из драйверов диверсификации экономики.
Ксения Тимакова,
Agrotrend
18.02.2022 0
Мы 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.