Эпоха высоких скоростей предполагает ускорение всех сторон жизни, включая передвижение, коммуникации и обмен информацией, а также скорость научных открытий. Учёным нужен быстрый результат. Но как заставить пшеницу расти быстрее? Оказывается, возможно и это.
Все мы знаем Грегора Менделя, основоположника современной генетики, и его эксперименты с горохом в 1860-х годах. Мендель экспериментировал с несколькими признаками (цвет семян, форма, высота растений и т. д.), выбирая родителей для скрещивания, а затем собирая и анализируя потомство. За 8 лет работы Мендель, трудившийся в одиночку, провел 355 скрещиваний, получил 12 980 гибридов гороха и смог подтвердить достоверность сведений о регулярном разделении признаков.
Грегор Мендель – основоположник современной генетики
Фото: Wikipedia
На основе опытов со скрещиванием гороха Грегор Мендель сформулировал несколько закономерностей, в том числе о единообразии гибридов первого поколения. Если продолжить скрещивания, то у внуков вновь проявляются варианты признаков, присущие бабушкам и дедушкам. Доминантный признак будет проявляться в три раза чаще рецессивного
В классической селекции требуется как минимум 12 лет для создания сорта. Даже для первичного этапа селекции необходимо получить как минимум 6–8 семенных поколений.
К примеру, пшеница – одна из самых сложных с генетической точки зрения культур: у неё гексаплоидный геном, состоящий из трёх элементарных геномов, каждый из которых длиннее человеческого (всего 21 пара хромосом). Общая длина генома пшеницы превышает 17 млрд пар нуклеотидов, он в 5 раз больше генома человека! После скрещивания родителей мы получаем бесконечную вариацию генотипов. А ещё есть нестабильность потомства и расщепление признаков… При получении одного поколения растений в год селекционеру требуется полжизни, чтобы исследовать это потомство и найти нужный признак.
Per aspera ad astra
Сегодня такая скорость научных открытий нас категорически не устраивает. Нам нужно быстрее. Что делать? Глобализация позволила селекционерам выращивать свои драгоценные семена в разных полушариях света. Перемещение семян между глобальными Севером и Югом позволило получать летнее и зимнее поколение в течение одного года, что уже было прогрессом. Но и этого мало!
Импульс развития спидбридингу (от англ. Speed Breeding) или ускоренной селекции дала идея космических путешествий и освоение человеком других планет. Лететь на Марс без запаса продовольствия – сомнительная затея, ведь среднее время путешествия к Красной планете сегодня составляет около 7 месяцев. Да и там нас вряд ли ждут сады Семирамиды. Таким образом, в 1980-х годах начались первые эксперименты по выращиванию растений в космосе и ускорению их жизненного цикла при искусственном освещении.
Красный салат ромэн, выращенный в усовершенствованной среде обитания растений (Advanced Plant Habitat) на борту Международной космической станции в рамках исследования «Plant Habitat-07» в условиях невесомости
Фото: NASA
Семена циннии, полученные на Международной космической станции в модуле выращивания растений Veggie, были доставлены обратно на землю и высажены в грунт уже в Космическом центре НАСА во Флориде. И цикл повторился. Космические семена, выращенные в фитотроне, доказали свою полную жизнеспособность
В конце 1990-х годов австралийские учёные из Университета Квинсленда начали адаптировать эти принципы для улучшения многих сельскохозяйственных культур, и в 2001 году были разработаны специальные протоколы выращивания пшеницы, второй по мировому объёму производства сельскохозяйственной культуры после кукурузы. Сам термин «ускоренная селекция» был введён в 2003 году для описания метода использования контролируемых условий (фотопериод, температура и влажность) для получения нескольких поколений культуры за один год. Первые результаты, демонстрирующие успешное применение нового метода, были опубликованы в литературе в 2007 году.
Все эти годы шли исследования и в России. Вот только одна из последних работ группы российских учёных, опубликованная в Вавиловском журнале генетики и селекции летом 2025 года. Учёные говорят о том, что в протоколах спидбридинга мало внимания уделяется дальнему красному свету – широко известному индуктору быстрого перехода к цветению. И исследуют возможности дальнего красного для оптимизации спидбридинга яровой тритикале.
Технологии искусственного климата в компании «Щёлково Агрохим»
Именно климатическая камера позволяет оптимизировать и ускорить рост растений за счёт точного регулирования условий окружающей среды
Как подтверждают в Курчатовском геномном центре Всероссийского НИИ сельскохозяйственной биотехнологии (ВНИИСБ), спидбридинг – это революция в селекции растений, которая кардинально сокращает время выращивания культуры и позволяет получать большее количество поколений по сравнению с традиционными методами. Так, на пшенице можно получить до шести поколений в год вместо двух и сэкономить время на создание сорта в разы. В целом технология позволяет проводить фенотипирование и оцифровывать тысячи растений в день.
Широкие возможности
Если посмотреть на область применения искусственного климата шире, чем селекция, то высокие технологии могут заиграть другими яркими гранями. С одной стороны, использовать новую технологию можно далеко не в каждом профильном НИИ, так как дорогое по цене оборудование требует специального профессионального обслуживания и даже применения ИИ для управления и сбора данных. На сегодняшний день это остается роскошью, такими ресурсами могут похвастаться единицы. Тем приятнее, что в Научном центре «Щёлково Агрохим» уже есть комнаты с искусственным климатом по разработанной технологии для спидбридинга!
В специально оборудованном лабораторном корпусе российские учёные проводят исследования современных препаратов для растениеводства, в том числе в суперсовременном фитотроне, что выводит работу по изучению гербицидов, фунгицидов, удобрений и рострегуляторов на новый уровень. Использование ускоренного получения тест-растений для испытаний позволяет проводить больше исследований. Возможность задавать разные параметры климата на выходе показывает чувствительность культур к обработкам при разных «погодных» условиях. Полноценный свет и питание обеспечивают условия раскрытия потенциала сорта на различных системах питания и защиты. Не дожидаясь сезона и не выходя в поле, учёные получают данные о потенциальных возможностях и растений, и препаратов.
Биолаборатория
По словам начальника 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.
«Создание препаратов – дело тонкое. Мы участвуем в первых этапах скрининга и отбора д. в., – поясняет Кира Божко. – Химики разрабатывают препаративные формы безостановочно и передают нам на испытания все новые варианты. Это очень большое количество опытов, в том числе с растениями, поэтому наличие условий для их выращивания очень важно».
«Конечно, в нашем Научном центре не один десяток лет используется комната для выращивания растений, которая обеспечивает климат и освещение, но нам часто не хватало её возможностей. Я искала тех, кто может построить что-то подобное для исследовательских целей, когда нужна как пластичность регулировок условий климата, так и стабильность для соблюдения условий эксперимента».
Кира Божко и Надежда Балаева осматривают экспериментальные растения. За счёт многоуровневых полок полезная площадь климатической комнаты в старом корпусе достигала порядка 250 м2, но для интенсивной научной работы этого мало. Было принято решение о расширении
В Научном центре много лет используется специальная климатическая комната для выращивания растений, но учёным часто не хватало её возможностей – в течение месяца там можно поставить не более 20–30 опытов. На фото научный сотрудник отдела биологических исследований Надежда Балаева
Кто ищет, тот найдёт!
С представителями компании «Климбиотех» учёные «Щёлково Агрохим» познакомились во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной биотехнологии (ВНИИСБ) в конце 2023 года. «Нам понравилось, как они реализовали там свой проект по строительству комнаты искусственного климата, – вспоминает Кира Божко. – Вскоре дирекция компании приняла решение о расширении и организации климатических комнат на базе нашего отдела. Это решение оказалось началом большой работы над проектом корпуса фитотрона. В отдельном здании была проведена реконструкция, и сейчас оно включает в себя исследовательские лаборатории, комнаты искусственного климата и теплицу».
К новому лабораторному корпусу пристроена современная теплица с автономной системой отопления. Созданы все условия для подведения питательных растворов и систем полива, что расширяет возможности исследователей. На фото начальник биологической лаборатории «Щёлково Агрохим», к. б. н. Кира Божко
Проект находится под личным контролем генерального директора. Оборудование комнат искусственного климата удалось реализовать в кратчайшие сроки. Таким образом, от момента выхода на площадку до пуска климатических комнат прошло всего два месяца, а ещё через полтора месяца выращенные в фитотронах растения украшали стенд компании на выставке «Золотая осень»!
Фитотроны
Фитотрон – это прежде всего искусственный климат и возможности моделирования среды и условий, говорят учёные. В климатической комнате можно выставить стандартный температурный режим, освещение, назначить укороченный или длинный световой день, а можно устроить подопытным моделируемый стресс. Однако в реальных условиях погода переменчива, в поле может произойти всё, что угодно: повышенная инсоляция, засуха, избыточное увлажнение, заморозки. Большая удача, считают учёные, иметь возможность моделировать все эти условия в фитотроне с расширенными возможностями регулирования климата.
В новом фитотроне уже идут полномасштабные эксперименты с зерновыми и зернобобовыми культурами, включая горох, сою и другие
Свет – это жизнь
Климатические комнаты в «Щёлково Агрохим» оснащены матричными светильниками повышенной интенсивности. Здесь много особенностей. Классический белый свет – основной. Есть стандартный синий. Есть два вида красного: красный стандартный и красный дальний. Высокий процент дальнего красного сокращает срок перехода растений к цветению. За счёт диодов достигается высокая эффективность освещения. Так, на высоте трёх метров световая интенсивность составляет 2000–2500 мкмоль, что аналогично яркому солнечному свету.
Доступность новых технологий открыла массу возможность перед инженерами. Так, светодиодные лампы позволили увеличить или уменьшить интенсивность светового потока и даже сформировать нужный спектр – выключить синий или добавить красный и наоборот.
Любо-дорого!
Насколько это дорогая технология? Конечно, это сложно и дорого. Создание искусственного климата предполагает решении массы технических вопросов: необходимы дополнительные мощности электроэнергии, системы вентиляции, отопления фитотрона и теплицы, система подведения питательных растворов и создание всех условий для систем полива. Подбор минерального и почвенного субстрата. Отдельный вопрос – система автоматизации и её обслуживание.
Интеллектуальный софт обеспечивает режим света, полива и их переключение. Наряду с измерениями физических параметров осуществляется съёмка роста и развития растений в режиме таймлапса с последующим фенотипированием. Специально установленные камеры наблюдают, что происходит с растениями, и фиксируют изменения с заданным интервалом времени. Впоследствии такая съёмка облегчает учёт действия препарата и позволяет оценить площадь поверхности листа, высоту, состояние растений – всё то, что может быть критически важно для разработки новых препаратов и оценки чувствительности к ним культур и отдельных сортов и гибридов.
Кроме создания новых площадей для проведения опытов, нужно было обеспечить автоматизированную систему контроля, управления, учёта и хранения данных, а также научиться работать в новых условиях.
Новые возможности
«Перед нами поставлено очень много задач, касающихся разработки препаратов, проверки их эффективности, оценки сортовой чувствительности растений, – говорит Кира Божко. – В нашем научном центре теперь будет одновременно работать несколько климатических комнат. Для каждого растения мы сможем подобрать индивидуальные условия – это своя освещенность, свое питание и газовая среда. Для одной и той же культуры или сорта можно будет создать различные условия, быстро проверить эффективность действия препаратов, а также понять, насколько растение реализует свой потенциал после внесения удобрений, пестицидов или регуляторов роста.
Я надеюсь, эта работа в новых условиях позволит нам сделать процесс создания препаратов настолько быстрым и удобным, что ускорит их появление на рынке. Для наших клиентов будут интересны описания тех процессов, которые можно обнаружить при разных условиях проведения обработок культур. Добавлю, что для наших молодых специалистов, для соединения науки и практики – это та рабочая и творческая среда, лучше которой на данный момент ничего не придумано».
Возможности новой теплицы позволяют расширить спектр выращиваемых культур
Ирэн ЗАЙЦЕВА Фото автора
Мировой рекорд, «Диалог профессионалов», технология спидбридинга, современная российская селекция, инновации в области средств защиты растений, лидерство и технологичность: всё это – «ключевые слова», которыми можно описать участие компании «Щёлково Агрохим» в 32-й Международной сельскохозяйственной выставке «ЮГАГРО-2025».
Выставка «ЮГАГРО-2025», которая традиционно проходит в Краснодаре, – это возможность подвести черту под уходящим годом и представить всему аграрному сообществу планы на следующий год.
В первый день работы выставки, во время пленарного заседания, на котором присутствовали представители власти, учёные и сельхозпроизводители, компании «Щёлково Агрохим» был вручён официальный сертификат Книги рекордов России за установление мирового рекорда.
Формулировка выдающегося достижения – за «Наибольшее количество зарегистрированных рекордов по урожайности и продуктивности сельхозкультур, установленных одной агрокомпанией за последние пять лет». Напомним, за столь короткий период компания зафиксировала 7 (!!!) официально зарегистрированных рекордов по урожайности и продуктивности озимой пшеницы и сои.
«Каждый должен стремиться к преодолению своих возможностей. «Щёлково Агрохим» – химическая компания, но мы привнесли в растениеводство технологии. В совокупности – селекция, технология и люди – способны создавать такие рекорды», – заявил на церемонии вручения Салис Каракотов. И добавил, что компания продолжит работу над новыми рекордами.
О российской селекции и инновационных технологиях Салис Добаевич рассказал министру сельского хозяйства РФ Оксане Лут, которая посетила стенд «Щёлково Агрохим». Здесь была представлена инсталляция с растениями подсолнечника, сои, кукурузы, пшеницы и гороха, выращенными в специальных климатических камерах по технологии «спидбридинг» – ускоренной селекции. Такой подход позволяет получать 6-7 поколений растений в год: это более чем в два раза ускоряет создание новых сортов и гибридов. Вдохновившись перспективами технологии, в 2025 году компания «Щёлково Агрохим» открыла первый и единственный в России комплекс спидбридинга и испытаний агрохимии.
Для того чтобы каждое хозяйство могло расти над собой, устанавливая собственные рекорды, на стенде «Щёлково Агрохим» практически в режиме «нон-стоп» работал уникальный лекторий «Академия роста». Здесь в качестве спикеров выступали специалисты компании.
На семинаре «Путь к рекордам» эксперты раскрыли технологические секреты, позволившие получить рекордные урожаи озимой пшеницы и сои. На практикуме «Биология сада» представили технологии, которые помогают сохранить урожай и прибыль даже в условиях стремительно меняющегося климата. На семинаре «Абсолютный VIN!» рассказали о «must have» для защиты винограда в условиях юга России.
Во второй день работы выставки компания провела круглый стол «Диалог профессионалов». В центре внимания оказались масличные культуры: неудивительно, ведь они держат на плаву экономику многих российских хозяйств. Отрасль откликается на благоприятную конъюнктуру рынка ростом площадей. Так, посевные площади под подсолнечником за последнюю пятилетку увеличились на 5 млн гектаров. Однако более 80% посевов данной культуры остаются без фунгицидной защиты. А хозяйства – без сохранённого урожая и дополнительной прибыли.
Салис Каракотов привёл детальную экономическую раскладку, которая показывает: прибыль, полученная в результате применения фунгицидов на подсолнечнике, варьирует в пределах 6,3–18,9 тыс. рублей на гектар. Причём, окупаемая прибавка фиксируется даже в засушливых условиях: об этом говорят результаты многочисленных демонстрационных опытов, заложенных в разных регионах страны.
Участники «Диалога профессионалов» получили не только актуальную информацию, убедительные цифры и ценные рекомендации. Компания «Щёлково Агрохим» провела розыгрыш ценных призов. Главный приз – Apple iPad Pro 13" – выиграл Александр Дмитриенко – представитель Агрохолдинга «СТЕПЬ», который, между прочим, является её давним и надёжным партнёром. Такое совпадение говорит об одном: те, кто сотрудничает со «Щёлково Агрохим», всегда остаются в выигрыше!
Но розыгрышу – час, а делу – время. Обсуждение эффективных технологий продолжилось на семинаре «Воздушная атака на болезни». Специалисты доказали, что внесение фунгицидов с помощью беспилотных систем – это эффективно, перспективно, рентабельно. Данный факт подтверждает один из опытов, заложенных в 2025 году на гибриде подсолнечника Кречет. Максимальная урожайность – 26,66 ц/га – была зафиксирована на варианте с дроном-опрыскивателем. Это почти на 5,7 ц/га больше, чем на контрольном участке, где обработки не проводились. Таким образом, фунгицидная защита с использованием БАС принесла хозяйству дополнительную прибыль в размере 15,2 тыс. рублей с каждого гектара!
Работать точней, быстрей и эффективней современным земледельцам помогают мобильные приложения и сервисы. О них эксперты «Щёлково Агрохим» рассказали в рамках семинара «Мобильные инструменты агронома».
Дефицит специалистов и способы привлечения молодёжи в АПК – одна из «болевых точек» отрасли. Эта тема стала ключевой в пленарном заседании «Будущее села: как обеспечить сельское хозяйство Юга России квалифицированными кадрами». Участие в нём приняли вице-губернатор Краснодарского края Андрей Коробка, ректор КубГАУ Александр Трубилин, региональный руководитель «Россельхозбанка» Евгений Ковалев и другие эксперты.
О работе «Щёлково Агрохим» в данном направлении рассказал Салис Каракотов. В том числе, компания реализует проект «Бетарен Академия». Победители конкурса студенческих работ получают не только единоразовую выплату и ежемесячную именную стипендию, но и возможность пройти практику под руководством опытных специалистов и стать частью суперэффективной команды.
Пока эксперты обсуждали способы привлечения молодых людей в отрасль, на стенде «Щёлково Агрохим» шла серия увлекательных квестов «Успешными специалистами становятся вместе со «Щёлково Агрохим». Здесь студенты аграрных вузов больше узнали о проекте «Бетарен Академия», отвечали на профессиональные вопросы и выигрывали призы.
Четыре дня работы выставки «ЮГАГРО-2025» пролетели незаметно. На протяжении этого времени на стенде работала видеостудия, в которой велись записи подкастов «Бетарен Практика». Среди гостей – известные учёные, аграрии, а также представители «Щёлково Агрохим», включая Салиса Каракотова. Среди тем, которые обсудили эксперты, - современные технологии защиты растений, преимущества российской селекции, борьба с фальсифицированными семенами, цифровизация отрасли, новые точки роста маржинальности и многое другое. Следите за новыми выпусками подкастов «Бетарен Практика», будьте со «Щёлково Агрохим»!