В 2021 году ряд регионов нашей страны заявил о расширении площадей, отведённых под сою. Например, в Орловской области и Хабаровском крае они увеличатся на 3,6 тыс. га, в Краснодарском крае – на 7 тыс. га, а в Липецкой области – на 11 тыс. га.
По таким показателям как урожайность сои и содержание в ней протеина российским аграриям есть, куда расти.
Рост площадей свидетельствует о заинтересованности аграриев в высокомаржинальной бобовой культуре. Но работа с ней возлагает определённую ответственность, подразумевающую чёткое соблюдение агротехники и технологии возделывания сои. Колоссальными знаниями и практическим опытом в данном вопросе обладают учёные ФГБНУ «Федеральный научный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур им. В. С. Пустовойта» (ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК). В преддверии соевого сезона они напомнили российским аграриям о нюансах выращивания этой культуры и рассказали о преимуществах сортов отечественной селекции.
Климат как лимитирующий фактор
Показательные цифры приводит Сергей Зеленцов – член-корреспондент РАН, д. с.-х. н., заведующий отделом сои. В прошлом году под сою в нашей стране было отведено 2,83 млн га. Валовой сбор бобов составил 4,28 млн тонн. И это при исторически рекордной для нашей страны средней урожайности в 15,9 ц/га! Для сравнения: в 2001 году этот показатель составлял всего 9,4 ц/га.
Сергей Зеленцов – член-корреспондент РАН, д. с-х. н., заведующий отделом сои ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК.
Динамика налицо, но российским соеводам есть куда расти. К примеру, в Китае средняя урожайность сои составляет 18,7 ц/га, в Канаде – 26,6 ц/га, а в США – 31,9 ц/га. Так почему же в плане урожайности мы отстаём от мировых производителей сои?
Причин тому несколько, но главным лимитирующим фактором является погодно-климатический. Сергей Зеленцов предлагает рассмотреть такой важный показатель, как распределение необходимых для роста сои сумм эффективных температур (выше +10 °С). Согласно ему климат на подавляющей части территории России слишком холодный для этой теплолюбивой культуры. Более того, по североамериканским критериям заниматься на ней соеводством просто невозможно. И только климатические условия европейского юга России гарантируют температурный режим, необходимый для сои.
Соя - культура, требовательная к температурному режиму и наличию влаги в почве.
Но ситуацию усложняет второй фактор – гидротермический, то есть соотношение выпавших и испарившихся осадков. На засушливом юге страны, где сумма эффективных температур благоприятствует развитию отрасли, для этого определённо не хватает влаги.
– Таким образом, в России соя выращивается либо в засушливых, либо в холодных условиях. Именно этим и определяется её невысокая урожайность, – поясняет Сергей Зеленцов.
Российская наука – российским аграриям
Сегодня на российском рынке семян сои присутствует несколько крупных иностранных селекционных компаний. Рекламируя свою продукцию, они заявляют о том, что российская наука не в состоянии создавать высокоурожайные сорта сои.
Но Сергей Зеленцов утверждает, что рост урожайности сои в нашей стране связан не столько с использованием сортов иностранной селекции, сколько с улучшением экономического состояния хозяйств и внедрением в производственный процесс современных технологий. А иностранные тепло- и влаголюбивые сорта, которые попадают на российские поля, в большинстве случаев страдают от засухи или низких температур.
Совершенно другое дело – отечественные сорта сои. Селекционеры, которые работают над их созданием, учитывают специфику российского климата и потребности аграриев. Отсюда основные направления отечественной селекции сои, которые перечисляет Сергей Зеленцов. Среди них:
- повышение урожайности в погодных условиях всех соесеющих регионов страны;
- рост засухоустойчивости за счёт увеличения глубины корневой системы и повышения сосущей силы корней;
- повышение содержания белка в семенах без снижения продуктивности сои;
- повышение иммунитета и толерантности к основным возбудителям болезней;
- раннеспелость, то есть сокращение вегетационного периода (актуально для северных и северо-восточных зон России, а также в засушливых условиях юга);
- снижение фотопериодической чувствительности (важно для продвижения сои на север и северо-восток, а также для возможности выращивания повторных посевов на юге);
- повышение холодо- и заморозкоустойчивости растений (актуально для продвижения на север, а также для очень ранних, в конце марта – начале апреля, посевов сои на юге страны).
Цена ошибки слишком высока
Сорт – это основа, но для реализации его продуктивности и качественных характеристик необходимы технологии. Василий Махонин, к. с.-х. н., заведующий лабораторией агрохимии, рассказывает о том, чем чреваты агрономические ошибки и просчёты. Они приводят к потерям урожая и снижению его качества, нерациональному расходованию материальных и финансовых ресурсов, негативным последействиям на другие культуры севооборота и, как следствие, к снижению экономической эффективности растениеводства.
Василий Махонин – к. с.-х. н, заведующий лабораторией агрохимии.
И вновь обратимся к цифрам: по словам учёного, в среднем российские хозяйства ежегодно недобирают 30-50% урожая сои. Таким образом, из-за различных агротехнологических нарушений потенциал продуктивности сои реализуется на 50-70%.
Василий Махонин предупреждает, что при выращивании сои нужно использовать районированные сорта. Но делать ставку на один, пусть и очень хороший сорт, нерационально!
– Учитывая непредсказуемость погодных условий, в первую очередь связанных с неравномерным выпадением осадков в вегетационный период, целесообразно выращивать несколько сортов из разных групп спелости. Это позволяет стабилизировать средний показатель урожайности, – предупреждает он.
Севооборот и его нюансы
Отдельная тема – севооборот. В целом соя не предъявляет жёстких требований к культуре-предшественнику. Но благоприятными для неё являются озимые и яровые колосовые культуры, а также кукуруза на силос. К удовлетворительным предшественникам сои относятся кукуруза на зерно, свёкла сахарная и кормовая, рис, а неблагоприятными являются подсолнечник, рапс, горчица, горох. Временной разрыв между ними должен составлять 3-4 года, иначе урожайность сои может снизиться до 50% и более. Причина заключается в общих инфекционных заболеваниях. На культуре-предшественнике они могут развиваться слабо, а на сое – продемонстрировать резкую вспышку.
Что касается выращивания сои по сое, на товарных посевах это допустимо. Но в таком случае рекомендуются отвальная вспашка почвы с заделкой растительных остатков и широкорядный способ посева для возможности проведения междурядных культиваций. В противном случае поле может превратиться в «инкубатор» для размножения болезней и вредителей.
Но нужно понимать, что выращивание сои в качестве монокультуры на протяжении многих лет может также привести к снижению урожайности. Василий Махонин поделился результатами соответствующих многолетних опытов, заложенных во ВНИИМК. Если первые два года выращивания сои по сое учёные фиксировали прибавку урожайности, то затем, начиная с третьего, ситуация резко ухудшалась. Итак, на третий год урожайность культуры снизилась на 5,4%, на четвёртый – на 10,2%, а на пятый – почти на четверть!
– Мы знаем о существовании хозяйств, где соя возделывается на одном и том же поле без снижения урожайности на протяжении десяти лет. Это говорит об идеальном фитосанитарном состоянии посевов и отсутствии эпифитотийного размножения болезней. Но мы не рекомендуем идти этим путём: соя – очень хороший почвоулучшатель и отличный предшественник для других культур. Кроме того, недопустимо выращивать сою по сое на семенных участках, – напоминает Василий Махонин.
А нужны ли удобрения?
Соя обладает уникальной способностью фиксировать азот, находящийся в воздухе, за счёт симбиоза с клубеньковыми бактериями. Помимо этого, она в состоянии усваивать фосфор из труднорастворимых соединений. Это накладывает определённый отпечаток на систему минерального питания данной культуры:
– Если говорить о центральной части страны, то на чернозёмных почвах при внесении минеральных удобрений соя практически не даёт экономической прибавки урожайности. Поэтому азотные удобрения мы не рекомендуем применять совсем. Но обязательным элементом технологии является инокуляция семян клубеньковыми бактериями! – напоминает учёный. А в подтверждение своих слов приводит результаты опытов с использованием инокулянтов. По усреднённым данным многолетних исследований, проведённых в различных природно-климатических зонах, прибавка урожайности сои от инокуляции составила порядка 5 ц/га, а содержание белка в семенах увеличилось в среднем на 4,1%. При этом чем меньше в почве доступного азота, тем выше эффективность инокуляции. Например, на почвах рисовников урожайность сои только за счёт инокуляции увеличивалась в 2-2,5 раза и больше, а содержание белка в семенах возрастало на 7-11%.
Фосфорные удобрения рекомендуется использовать на малоплодородных почвах, если в пахотном слое содержится менее 15 мг фосфора на 1 кг сухой почвы. А калийные удобрения вносят под основную обработку в случае, когда содержание макроэлемента в почве составляет менее 200 мг/кг.
Что касается применения микроудобрений, то Василий Махонин советует проводить почвенную или листовую диагностику и лишь на основании полученных данных принимать решение о необходимости листовых подкормок.
Технологии почвообработки
Соя чувствительна к плотности почвы: оптимальным для неё значением является 1,15-1,25 г/см³. На почвах с равновесной плотностью больше 1,3 г/см³ необходимо применять глубокую (не менее 20 см) отвальную или безотвальную обработку. А минимальные и нулевые обработки актуальны только на более лёгких почвах.
Многолетние исследования, которые проводили учёные ВНИИМК, позволили определить зависимость плотности почвенного профиля от вида основной обработки. Как показали опыты, при поверхностной обработке особенно сильно страдают посевы в засушливые годы. А наиболее стабильные по годам результаты продемонстрировали именно отвальная и безотвальная обработки на глубину до 20 см.
Следующий элемент технологии – предпосевная обработка почвы. Её цель – обеспечить оптимальные условия для посева сои, прорастания семян и появления дружных всходов. И здесь есть несколько нюансов.
На выровненной с осени зяби первая весенняя обработка необходима только для уничтожения всходов ранних сорняков. Если они отсутствуют, можно ограничиться одной предпосевной обработкой, которая проводится при массовом появлении всходов среднепоздних сорняков.
На невыровненной зяби по мере появления массовых всходов зимующих и яровых сорняков приходится проводить 2-3 культивации. При физической спелости почвы глубина культивации составляет 6-8 и 4-6 см.
Заплывающие почвы нуждаются в двукратном чизелевании с боронованиями. А при распространении корнеотпрысковых сорняков применяется «глифосатная» технология. Гербициды на основе этого вещества применяются по розеткам осотов в допосевной период. Василий Махонин называет «глифосатную» технологию очень перспективной, особенно в засушливых регионах. Она позволяет не проводить предпосевных механических обработок почвы, а сразу же приступать к севу. Тем более что большинство современных сеялок обеспечивает высокое качество заделки семян без необходимости формирования посевного ложа.
Нюансы определяют результат
Соя предъявляет определённые требования к температурному режиму. Для прорастания семян достаточно +12… +14 °С. А для получения дружных всходов оптимальные значения составляют +20… +22 °C. Таким образом, соя является культурой позднего срока посева, напоминает Василий Махонин.
Но современное агропроизводство нуждается в новых сортах, пригодных для ранних сроков сева. Это связано с засухой, которая устанавливается во второй половине лета во многих регионах страны. И российские селекционеры, в том числе учёные ВНИИМК, могут предложить такие сорта аграриям. Их возделывание позволяет сдвинуть критические периоды генеративной фазы развития сои на более ранние сроки.
Отдельная тема – густота стояния сои. Данный фактор влияет на высоту растений, высоту прикрепления нижнего боба и итоговую урожайность. Крайности неминуемо приводят к негативным последствиям. Так, при загущении посевов возрастают риски полегания, формирования меньшего количества бобов на одном растении и преждевременного созревания. А при изреженном посеве бобы размещаются слишком низко, происходят обламывание ветвей и снижение урожайности. Кроме того, в изреженных посевах приходится нести дополнительные затраты на борьбу с сорняками.
Рекомендуемые нормы высева зависят от группы спелости семян и способа посева (см. таблицу). Но общая закономерность такова: ранние сорта следует сеять гуще, чем среднеспелые. При этом в каждой группе спелости существует определённый разброс: например, при широкорядном посеве норма высева семян составляет 450-500 тыс. шт./га. Так какое из этих двух значений выбрать? Василий Махонин приводит важный «лайфхак»: если посевные кондиции семян высоки или велика вероятность засухи, нужно брать нижний параметр «вилки» (450 тыс. шт./га). И наоборот: при пониженной лабораторной всхожести семян или хорошей влагообеспеченности лучше выбирать верхнее её значение (500 тыс. шт./га).
В технологии успешного выращивания сои одной из самых сложных агротехнологических задач является обеспечение чистоты посевов от сорной растительности. Наиболее уязвимы растения сои в первой половине вегетации и до наступления периода активного роста.
Экономический порог вредоносности сорняков в посевах сои – 5 злаковых или 3 двудольных растения на 1 м². При смешанном типе засорённости – 3 злаковых и 2 двудольных. Особую опасность представляют многолетние корнеотпрысковые (виды осотов, бодяки) и высокорослые однолетние (дурнишник, канатник Теофраста, амброзия полыннолистная, марь белая и др.) сорняки.
Василий Махонин напоминает: в борьбе с сорняками можно использовать только гербициды, которые входят в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению на территории Российской Федерации. Приобретать препараты следует лишь у проверенных продавцов, а при их использовании крайне важно соблюдать регламент применения.
На больших массивах, для оптимизации уборочной кампании, рекомендуется проводить десикацию посевов препаратом ТОНГАРА, ВР.
Заключительный этап работы – уборка урожая. Оптимальные сроки наступают при влажности семян в 14%. Особое внимание нужно уделить настройке комбайна: обороты барабана должны составлять 400-500 оборотов в минуту, высота среза жатки – 10-12 см. Зазоры барабана на входе – 36-40 мм, а на выходе – 10-12 мм. При этом потери семян могут составлять не более 3%, сорность вороха – не более 5%, дробление семян – не более 2,5%. А на больших массивах для оптимизации уборочной кампании рекомендуется проводить десикацию посевов, например препаратом ТОНГАРА, ВР (150 г/л диквата). Он способствует быстрому подсушиванию и созреванию урожая и, в отличие от глифосатсодержащих десикантов, может применяться на семенных посевах.
Фитофаги и стратегия борьбы с ними
О вредителях сои и особенностях борьбы с ними рассказывает Сергей Семеренко – к. б. н., заведующий лабораторией защиты растений, ведущий научный сотрудник. О масштабах проблемы говорят цифры: в агроценозе сои присутствует 100 видов насекомых-фитофагов, но наиболее вредоносны 20 из них. При этом сроки заселения сои вредителями весьма растянуты (Табл. 1).
Табл. 1– Сроки заселения вредителями сои, ВНИИМК
К агротехническим способам контроля вредителей относятся соблюдение севооборота, зяблевая вспашка (позволяет уничтожить до 50% вредителей, находящихся в почве), пространственная изоляция посевов сои от насаждений жёлтой и белой акации. Также рекомендован сев в оптимально ранние сроки. Кроме того, снизить численность и вредоносность фитофагов позволяют эффективная борьба с сорняками и быстрая уборка урожая.
А теперь несколько слов о наиболее вредоносных фитофагах, которые представляют опасность в разные фазы развития культуры.
Особую опасность для всходов сои представляет личинка ростковой мухи. А личинки полосатого клубенькового долгоносика уничтожают непосредственно азотфиксирующие клубеньки, которыми заселена корневая система растений. Кроме того, вредить может и проволочник: хотя соя не является его «любимой» культурой, при нехватке питания данный вредитель может поражать и её.
Чтобы защитить проростки и всходы сои, необходима инсектицидная обработка семян, в том числе с применением протравителей на основе неоникотиноидов. С этой задачей отлично справляется инсектицидный протравитель ИМИДОР ПРО, КС (200 г/л имидаклоприда) компании «Щёлково Агрохим».
Следующая группа фитофагов – вредители листьев: мотылёк луговой, пяденица луговая, репейница, стрельчатка щавелевая. Их вредоносность возрастает при высоких температурах и недостатке влаги.
Чрезвычайно опасным и повсеместно распространённым объектом является паутинный клещ. По словам Сергея Семеренко, в 2017 году 70% посевов российской сои было заселено данным вредителем. А спустя год этот показатель увеличился практически до 100%.
Сергей Семеренко – к. б. н, заведующий лабораторией защиты растений, ведущий научный сотрудник.
На сое паутинный клещ отмечается в конце мая – начале июня. Оптимальные условия для его развития – температура воздуха +27 °C, относительная влажность воздуха – 61%. В течение сезона паутинный клещ способен давать до 12 генераций. Экономический порог вредоносности (ЭПВ) клеща и некоторых других вредителей (Табл. 2).
Табл. 2 – Пороги вредоносности основных вредителей сои (МСХ РФ).
Среди препаратов, эффективных в борьбе с клещом, Сергей Семеренко называет инсектоакарицид АКАРДО, ККР (250 г/л спиродиклофена) и акарицид ДИФЛОМАЙТ, СК (200 г/л дифловидазина). При планировании химических обработок необходимо учитывать метеорологический прогноз на ближайшие 1-2 декады. Сухая жаркая погода способствует резкому нарастанию численности паутинного клеща. И напротив: дождливая погода и холодные туманы снижают его количество.
К основным вредителям бобов и семян относится хлопковая совка. Она поражает генеративные органы, проникает в бобы, повреждает семена и открывает ворота для проникновения инфекции грибного и бактериального происхождения. Сергей Семеренко напоминает, что в Краснодарском крае хлопковая совка обычно развивается в двух поколениях. Но при благоприятных погодных условиях она может давать третью частичную генерацию.
Кроме того, в последние годы наблюдается нарастание численности акациевой огнёвки. Её гусеница проникает в бобы, питается семенами, оставляет свои экскременты и создаёт отличные условия для проникновения патогенов. Как результат – снижение урожайности способно достигать отметки в 50%.
– Важную роль в борьбе с вредителями играет фитосанитарный мониторинг посевов. Перед посевом сои желательно провести раскопку почвы: только так можно обнаружить присутствие проволочника и личинок ростковой мухи. Применение феромонных ловушек в период вегетации позволяет точно определить сроки появления вредителей, а количество пойманных бабочек поможет понять, насколько целесообразно проведение инсектицидных обработок, – поясняет учёный.
В числе инсектицидов, эффективных против хлопковой совки и соевой плодожорки, Сергей Семеренко назвал препарат ЭСПЕРО, КС (200 г/л имидаклоприда + 120 г/л альфа-циперметрина).
Кроме того, в арсенале «Щёлково Агрохим» есть новый инсектоакарицид ПИРЕЛЛИ, КЭ (400 г/л хлорпирифоса + 20 г/л бифентрина), зарегистрированный против широкого спектра вредителей сои: хлопковой совки, лугового мотылька, акациевой огнёвки, а также паутинных клещей.
Возможно, наша страна и не самый благоприятный регион для возделывания сои, но это не значит, что при её выращивании российские аграрии достигли потолка! Совсем наоборот: потенциал современных сортов ещё не реализован. Поэтому, чтобы выйти на новый уровень урожайности и качества, соеводам необходимо прислушиваться к рекомендациям учёных, соблюдать технологию возделывания этой культуры и сотрудничать с надёжными и проверенными партнёрами.
Яна Власова,
Краснодарский край
07.06.2021 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.