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
Прибыль кроется в деталях, и задача сельхозпроизводителя – отыскать новые резервы её роста. Особого внимания в этом плане заслуживает агротехнология. Её отдельные элементы выполняют не только прямые функции, но и положительно сказываются на экономике производства. Один из таких примеров получен в Ульяновской области: здесь фунгицидная обработка подсолнечника позволила не только сохранить урожай, но и его качество, а значит, получить хорошую прибыль.
В новый сезон – со 100-процентной защитой
С компанией «Щёлково Агрохим» ульяновское КФХ «Смена», что в Сурском районе, сотрудничает с 2022 года. Рассказывает руководитель предприятия Алексей Сиднев: «У нас в обработке находится 2300 гектаров пашни, в структуре севооборота присутствуют озимая и яровая пшеница, соя и подсолнечник. Кроме средств защиты, в «Щёлково Агрохим» приобретаем семена подсолнечника гибридов Кречет, Бомбардир и Карина, сои – сорта СамЕЦ и Черемшанка, яровой пшеницы – сорт Дарья. В прошлом году заложили демонстрационные посевы с сортами озимой пшеницы ДФ 2020 и Володя. По итогам уборки они показали достойные результаты.
Слева направо: глава КФХ «Смена» Алексей Сиднев, глава Ульяновского представительства «Щёлково Агрохим» Александр Карпов и директор ООО «Магрос» Михаил Чукариков на международном АгроФестивале Вetaren-2025
Схемы защиты растений, которые предлагают специалисты Ульяновского представительства «Щёлково Агрохим», стараемся реализовать в полном объёме. Особенно на новой для нас культуре – сое.
Чего, к сожалению, нельзя сказать о подсолнечнике. Защита этой культуры у нас всегда ограничивалась гербицидной обработкой. Кроме того, используем удобрения для листовых подкормок – УЛЬТРАМАГ БОР и УЛЬТРАМАГ КОМБИ ДЛЯ МАСЛИЧНЫХ.
Фунгицидами на подсолнечнике ранее никогда не работали, несмотря на рекомендации специалистов «Щёлково Агрохим». Но после убедительных результатов, который мы получили в этом сезоне, наш выбор однозначен: все 100% посевных площадей подсолнечника в 2026 году будут обработаны фунгицидами».
Как одна обработка принесла хозяйству 6 миллионов рублей
Подробнее остановимся на тех самых убедительных результатах, о которых говорит Алексей Сиднев. В этом году под подсолнечник в хозяйстве отвели 520 гектаров. Ставку сделали на щёлковскую селекцию – гибриды Бомбардир и Кречет, устойчивые к гербицидам на основе имидазолинонов. Весной против сорной растительности использовали гербицид ГЕРМЕС, МД: поле стояло чистое, подсолнечник развивался. И всё бы хорошо, но в конце июля в регион пришли обильные дожди. А там, где тепло и влага, обязательно найдётся место патогенам, в первую очередь склеротинии – возбудителю корзиночной гнили подсолнечника.
«В ответ на эту проблему, чтобы прекратить развитие болезни, мы предложили использовать препарат ТИТУЛ ТРИО, ККР. Но глава хозяйства решил применить фунгицид только на 250 гектарах. Половина обработанного массива – гибрид Кречет, вторая – Бомбардир», – рассказывает Павел Нефёдов, технолог по масличным культурам компании «Щёлково Агрохим».
Павел Нефёдов – технолог по масличным культурам компании «Щёлково Агрохим»
Результаты оказались более чем убедительными. Средняя урожайность подсолнечника, оставшегося без фунгицидной защиты, составила 29 ц/га.
А на массиве, который был обработан препаратом ТИТУЛ ТРИО, ККР (0,6 л/га), с каждого гектара собрали по 32 центнера!
Казалось бы, всё ясно: однократная обработка препаратом ТИТУЛ ТРИО, ККР позволила сохранить 3 ц/га. Этого более чем достаточно, чтобы окупить затраты на проведение фунгицидной обработки и получить от агроприёма хорошую прибыль.
Но в данном материале мы хотим пойти дальше и понять, как применение фунгицида повлияло на качественные характеристики урожая. Для этого обратимся к такому термину, как кислотное число масла (КЧМ). Речь идёт об основном показателе качества семян масличных культур.
Если говорить по-научному, КЧМ – это количество гидроокиси калия или натрия, которое необходимо, чтобы нейтрализовать свободные жирные кислоты, содержащиеся в 1 грамме масла. Высокое кислотное число означает, что в семенах повышено содержание ферментов, которые расщепляют белки и жиры. Качественного растительного масла из такого сырья не получить. Поэтому семена с высоким КЧМ используют только в технических целях.
Существует несколько причин повышения этого показателя. Среди них – отказ от фунгицидной защиты подсолнечника. Известно, что такая болезнь, как склеротиниоз, не только снижает урожайность культуры, но и значительно повышает кислотность семян.
А теперь перейдём к конкретике. Базисная норма поставки сырья по показателю «кислотное число масла» на маслоэкстракционных заводах Поволжья составляет 4 мг КОН/г. За каждую единицу сверх этой величины завод снижает зачётный вес подсолнечника на 4% от фактического физического веса.
Фунгицидная обработка помогла защитить подсолнечник от корзиночных гнилей и сохранить кислотное число на базисном уровне
Вернёмся на поля ульяновского хозяйства. Уборка уже проведена, и на одном из полей кислотное число масла в семенах, полученных от растений, которые не были обработаны фунгицидом, составило 7 мг КОН/г. За превышение показателя на 3%, завод отминусовал 12% от фактического веса. В результате с каждого гектара хозяйство потеряло около 330 кг семечки. При цене подсолнечника 35 руб./кг это минус 11 550 рублей с каждого гектара.
И, наоборот: там, где использовали фунгицид ТИТУЛ ТРИО, ККР, кислотность удалось удержать на базисном уровне. С учётом сохранённого урожая и затрат на проведение фунгицидной обработки хозяйство получило более 6 млн рублей чистой прибыли относительно необработанного массива.
Подводя итоги, вспомним, каких результатов удалось добиться с помощью препарата ТИТУЛ ТРИО, ККР в отдельно взятом хозяйстве Поволжья:
- защита подсолнечника от возбудителей корзиночной гнили;
- сохранение 3 центнеров семечки с каждого гектара;
- удержание кислотного числа масла в пределах базисных значений;
- получение прибыли за количество и качество урожая.
И ещё несколько слов – о препарате, который обеспечил комплекс положительных эффектов.
ТИТУЛ ТРИО, ККР
(160 г/л тебуконазола + 80 г/л пропиконазола + 80 г/л ципроконазола)
Трёхкомпонентный фунгицид в инновационной формуляции с усиленной фунгицидной активностью против широкого комплекса заболеваний.
Новое сочетание трёх активных компонентов обеспечивает мощное искореняющее и профилактическое действие против целого спектра патогенов. На подсолнечнике это альтернариоз, белая гниль, серая гниль, фомоз, ржавчина. В результате обработки происходит моментальное блокирование развития заболевания, а продолжительность защиты достигает 40 дней.
Инновационная коллоидная НАНОформуляция – залог максимальной реализации потенциала действующих веществ. Как результат, ТИТУЛ ТРИО, ККР отличается высокой эффективностью как в засушливых условиях, так и при повышенной влажности.