Искусственные семена и космический мониторинг в помощь аграриям

Ученые Алтайского госуниверситета (АлтГУ), благодаря программе «Приоритет 2030» национального проекта «Наука и университеты», помогают аграриям использовать инновационные методы и технологии для увеличения урожайности. Чтобы Алтайский край по праву гордился званием житницы не только Сибири, но и России, задействованы самые прогрессивные технологии: искусственные семена и космический мониторинг полей.

Так, сотрудники Алтайского центра прикладной биотехнологии с 2021 года ведут работу над проектом «Сохранение и оздоровление генофонда сельскохозяйственных, лекарственных культур и редких видов растений», основанном на использовании методов культуры клеток и тканей. Это позволяет оздоравливать растительный материал и получать из одного образца несколько десятков, иногда сотни идентичных растений. В рамках этой работы была пополнена коллекция стерильных культур in vitro (в пробирке) образцами сортового хмеля, мягкой пшеницы и редкого краснокнижного растения — рододендрона Ледебура, также известного как маральник.

В 2022 году биологи продолжают отработку технологий клонального микроразмножения и длительного сохранения с помощью биотехнологических методов перспективных образцов сельскохозяйственных культур и представителей дикой флоры.

«Мы подбираем условия для каждой культуры или вида, оцениваем показатели развития, пересаживаем растения, контролируем их состояние через неделю, месяц, два и дольше. Вообще содержание живой коллекции достаточно трудоемкий и затратный процесс, клонированные растения требуют частой пересадки и создания оптимальных климатических условий. Но главное, что все операции проводятся в стерильных условиях и персонал должен иметь специальные навыки работы с культурами клеток и тканей. Поэтому разработка технологий, которые помогли бы удешевить процесс или позволили бы сохранить ценные образцы в течение многих месяцев, а может и лет очень актуальна. Например, мы изучаем возможности работы с искусственными семенами», — пояснила руководитель проекта, директор Алтайского центра прикладной биотехнологии, кандидат биологических наукОльга Мироненко.

Искусственные семена представляют собой гранулы из гидрогеля, питательной среды, в которые помещена частичка материнского растения — соматический эмбриоид или почка. По виду такие семена напоминают лягушачью икру. Данная технология позволяет длительно сохранять ценный генотип при низкой положительной температуре.

«В текущем году мы впервые отработали технологию по искусственным семенам для хмеля и рододендрона, подобрали оптимальные концентрации реактивов, изучили способность к прорастанию после длительного хранения. До нас этого никто не делал. Мы получили неплохие данные и планируем запатентовать нашу технологию», — отмечает Ольга Мироненко.

По её словам, главная позитивная сторона программы «Приоритет 2030» в том, что коллективы получили возможность качественно развиваться, обучаться новым современным методикам, инициировать новые направления исследования.

«По программе закуплены расходные материалы, современное оборудование, в частности ДНК-амплификатор в реальном времени. Все сотрудники центра получили повышение квалификации, молодые сотрудники, кандидат сельскохозяйственных наук Ольга Бычкова и аспирантка Елена Бровко, прошли стажировки в ведущих научных центрах страны. Мы начали проводить исследования на молекулярно-генетическом уровне, что раньше нам было недоступно, смогли претендовать на финансирование извне», — отметила Ольга Мироненко.

Впервые исследования коллектива были поддержаны Российским научным фондом (РНФ) — под руководством кандидата биологических наукЛюбови Хлебовойразрабатывается модель оздоровления перспективной сельскохозяйственной культуры хмеля. Реализация проекта продолжится и в 2022 году.

В помощь аграриям ученые Алтайского государственного университета разрабатывают рекомендации по модернизации и цифровизации степного землепользования региона. Работа ведется в рамках крупного проекта «Разработка и внедрение инновационных технологий степного землепользования для сохранения, восстановления и эффективного использования ландшафтно-биологического разнообразия степных сельхозугодий».

"Нами были применены данные космического мониторинга. Некоторые хозяйства имеют по 10 и более тысяч гектаров полей. Обследовать такие территории «вручную» сложно и дорого. Поэтому мы используем космические снимки высокого разрешения, архивы за последние 20 лет и видим: состояние почв каждого поля, начало эрозии, продуктивность (урожайность) полей, поврежденность посевов, водный стресс. Накопление и хранение данных позволит отслеживать динамику всех процессов на полях, а электронный формат по каждому полю обеспечивает наглядность их представления. Карта полей дает возможность вести паспорта полей и севооборот хозяйства, подсчитать нужное количество семенного материала, осуществлять мониторинг техники и определять расход топлива и эффективность рабочего времени», — отметила доцент кафедры ботаники АлтГУ, кандидат биологических наук, специалист в области геоботаники Наталья Овчарова.

На основе полученных учеными данных создаются карты-задания, которые фермеры могут с помощью цифровых носителей загружать непосредственно в операционную систему техники, работающей на полях. Машины будут точечно, в соответствии с заданием и навигационной привязкой, вносить удобрения на тех участках, где это необходимо. Такие «технологии будущего» уже используются в ряде хозяйств Алтайского края. По словам фермеров, дорогостоящая «умная» техника окупается в среднем в течение двух лет и меньше — в зависимости от площади хозяйства.

Ученые из Института степи занимались сбором данных по технологическому оснащению фермерских хозяйств региона, динамике биоклиматического потенциала, а также разработкой методических рекомендаций по агроэкологической и технологической экспертизе разного уровня степного землепользования. В дальнейшем будет решаться такая важная задача, как оценка социально-экономического эффекта от «углеродного земледелия» как способа ведения сельскохозяйственного бизнеса. Ученые из Оренбурга совместно с доцентомНатальей Овчаровой посетили более 10 хозяйств в Поспелихинском, Алейском, Михайловском, Ключевском районах.

В рамках проекта сотрудниками кафедры ботаники АлтГУ были заложены полевые многолетние площадки и тестовые поля на разных участках хозяйств-партнеров проекта. Основные работы ведутся в хозяйстве ООО «Золотая осень» (руководитель — Вадим Рябцев) совместно с агрономомАлександром Закревским.

Была оценена наземная фитомасса разных культур — зерновых, зернобобовых, пропашных культур и многолетних трав. Проведено геоботаническое обследование граничащих с полями естественных сенокосных и пастбищных угодий. Дана оценка состояния этих фитосистем. Составлен список сорных видов растений, которые встречаются в разных хозяйствах при разных методах обработки (традиционная, No-till). Проведено картографирование продуктивности по вегетационным индексам полей, отражающее различные параметры, например, содержание в почве влаги и так далее. Все эти нюансы крайне важны при ведении точного земледелия. Часть полей заложены, как опытные для изучения регенеративного земледелия, это направление сейчас в тренде.

В работе принимали участие студенты кафедры ботаники института биологии и биотехнологии. Во время летней полевой практики они посетили модельные поля, где, например, применяли эффективный, но мало используемый для России метод исследования — корпологический анализ, то есть, состав почвенного банка семян. Ребята брали на полях разных культур образцы почвы — до 10 проб. Эти пробы отмывали в воде, вылавливали семена, просушивали их и под бинокулярным микроскопом идентифицировали, какому растению принадлежит каждый плод. На основе полученных данных специалисты АлтГУ дали оценку засоренности поля. Таким образом, фермеры могут подготовиться и, например, заранее провести химическую обработку полей от сорняков уже осенью.

«Все выполняемые нами и нашими коллегами работы в рамках проекта работают на одну цель — разработка и внедрение инновационных технологий степного землепользования, обеспечивающие продуктивность сельхозугодий, соответствующую биопотенциальной с сохранением и восстановлением ландшафтного и биологического разнообразия Алтайского региона», — заявила руководитель проекта, заведующий кафедрой ботаники, доктор биологических наук, профессор Марина Силантьева.

Как сообщалоИА REGNUM, благодаря нацпроекту «Наука и университеты», в России создаются интеграционные научно-образовательные и научно-производственные структуры мирового масштаба. Повышается уровень региональных систем высшего образования и науки за счет объединения ресурсов заинтересованных сторон. Планируется стимулировать и развивать объединения вузов, научных организаций и бизнеса.

В Алтайском государственном университете проекты-победители программы «Приоритет-2030» охватывают 14 направлений. Они связаны с научными разработками, внедрением высоких технологий в экономику и социальную сферу, разработкой новых образовательных программ, развитием кадрового потенциала системы высшего образования и других.