С 16 по 19 апреля 2024 года в Санкт-Петербурге проходил V Всероссийский конгресс по защите растений, посвященный 300-летию Российской академии наук.
Организаторами конгресса выступили Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Российская академия наук – Санкт-Петербургское отделение РАН, Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений (ФГБНУ ВИЗР).
Четырёхдневная программа мероприятия была очень обширной. Работа конгресса велась по трём направлениям: биоразнообразие в агроэкосистемах и его мониторинг; традиционные методы защиты растений и генетические и биохимические технологии в защите растений. На круглых столах обсуждались прикладные проблемы защиты растений и перспективы развития профильного образования. Помимо пленарных и секционных выступлений были представлены постерные доклады. В последний день работы конгресса в ФГБНУ ВИЗР при поддержке Российского научного фонда состоялась школа молодых учёных на тему «Биологические исследования в защите растений: реновация концепций, подходов и методов». Гости также смогли осмотреть лаборатории ВИЗР.
Участники конгресса ознакомились с экспозициями выставки, представленными ведущими производителями средств защиты растений, агрохимикатов, оборудования для лабораторий, а также с научными достижениями.
Охрана здоровья растений: вчера, сегодня, завтра
Основной доклад пленарного заседания академика РАН, заместителя председателя
Санкт-Петербургского отделения РАН, руководителя Центра биологической регламентации использования пестицидов ФГБНУ ВИЗР Виктора Ивановича Долженко был посвящён охране здоровья растений и её состоянию в ретроспективе. По данным ФАО, из-за болезней и вредителей погибает порядка 40% продовольственных сельскохозяйственных культур. Поэтому перед защитой растений стоит эпохальная задача – обеспечить их сохранность и продовольственную безопасность продукции, и слово «безопасность» здесь является ключевым, стратегически важным.
Задачи, которые решает наука, поставлены в Программе фундаментальных научных исследований на период до 2030 года. По защите растений – это создание новых природоподобных, биологических и химических средств защиты растений; систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений с использованием цифровых технологий. Потребности в исследованиях связаны с изменением климата и влиянием человека на экосистемы, создающими новые ниши, в которых развиваются вредные организмы.
Концепции защиты растений по мере накопления знаний менялись: от принципов простого уничтожения вредных организмов они трансформировались сначала в интегрированную защиту растений, а затем в адаптивно-интегрированную защиту растений и урожая.
Докладчик привёл такие цифры: ежегодно на посевах сельскохозяйственных культур в Российской Федерации используются пестициды на площади более 100 млн га. И этого мало. Для фитосанитарного оздоровления и стабилизации агроценозов ежегодно необходимо защищать до 150 млн га. В 2023 году было использовано более 230 тыс. т препаратов. В сельском хозяйстве России в 2024 году разрешено для применения 2166 разновидностей препаратов, в т.ч. 456 инсектицидов и акарицидов, 596 фунгицидов, 908 гербицидов, 15 родентицидов, 5 нематицидов и 186 прочих препаратов (десикантов, феромонов, регуляторов роста, моллюскоцидов, репеллентов). 98% средств защиты растений – химические.
Важной частью исследований учёных является генетическая защита растений, селекция устойчивых сортов: выявление генетического разнообразия устойчивости растений к болезням, создание запаса генов устойчивости, разработка биотехнологий использования генов устойчивости в селекции, выявление источников устойчивости растений к болезням. Генетическая защита растений – это основа адаптивной селекции и семеноводства. Такие комплексные работы защитников и селекционеров уже дают свои результаты. Например, только за 2020-2023 годы создано и внесено в Госреестр 42 устойчивых к ржавчинным заболеваниям сорта озимой пшеницы и 31 среднеустойчивый сорт. Особенно ценно, что создаются сорта, устойчивые не к одному, а к группе заболеваний. Сорта озимой пшеницы Юмпа, Антонина, Безостая 100, Веха, Гурт, Арсенал, Армада устойчивы к трём видам ржавчины – бурой, жёлтой и стеблевой. Сорта Ахмат, Бумба, Россыпь, Монэ, Княгиня Ольга, Заграва Одесская, Багира, Вольница устойчивы к двум – бурой и стебелевой ржавчинам.
В биологической защите растений задействовано более 30 тыс. видов энтомофагов из 16 отрядов, более 8 тыс. видов энтомопатогенов и микробов-антагонистов. Эти природные ресурсы открывают огромные перспективы для развития биологических методов выращивания растений. Эффективными энтомофагами колорадского жука являются Podisus maculiventris Say и Perillus bioculatus F.; для биологической борьбы с сосущими вредителями результативны энтомофаги Leis dimidiata F., Cheilomenes sexmaculata F. и Cycloneda limbifer Casey; в технологиях биозащиты овощных культур от сосущих вредителей в теплицах успешно применяются запатентованные энтомофаги Leis dimidiata F., Aphidoletes aphidimyza L., Propylea japonica L., Aphidius colemani Vier.
По словам Долженко, какими бы хорошими ни были разработки учёных, они должны идти в практику. Необходимы не только новые технологии, методы и средства, фундаментальные знания, но и перевод науки в практическую плоскость. Именно поэтому при участии ВИЗР создано биотехнологическое производство энтомофагов.
Микробиологическая защита растений представлена препаратами, разрешёнными к применению в России. В 2024 году их насчитывается 90. Для сравнения: в 2004 году их было всего 37. Из всех микробиологических средств защиты 35 – это инсектициды на основе энтомопатогенных вирусов (2), бактерий (12), актиномицетов (16), грибов (5). Фунгицидов разрешено к применению 49, в т.ч. 32 – на основе бактерий, 12 – грибов, 1 – антибиотиков и 4 – на основе бактерий и грибов. Также допускается применение 6 видов феромонов – регуляторов поведения насекомых, позволяющее не применять химические средства защиты растений, что актуально для экологически чистого выращивания.
В то, что в России создали инновационные препаративные формы, никак не могли поверить на Западе. Тем не менее это так. В препаративной форме в виде коллоидной системы действующее вещество находится в виде наночастиц (меньше 0,1 мкм или <100 нм), обеспечивается быстрое проникновение, высокая скорость воздействия и дождестойкость. Нано-фунгициды уже зарекомендовали себя в борьбе с комплексом болезней на многолетних культурах.
Зачастую в прессе пишут, что «химия» – это плохо. Это не так. Спикер уверен, что применение только разрешенных средств защиты растений и соблюдение всех регламентов безопасно. Учёные продолжают изучать остаточные количества действующих веществ пестицидов: совершенствуют методологию исследования, методы изучения их деградации, в том числе, используя искусственный интеллект.
Развитие химического метода защиты растений, по словам Долженко, невозможно без подготовки кадров: «Можно иметь всё, но без квалифицированных кадров это не будет работать». Важная задача науки – создание новых действующих веществ пестицидов, в том числе с новыми механизмами действия, пополнение списка новых препаративных форм. Применение комбинированных препаратов позволяет защищать сразу от нескольких видов вредителей, снижая число обработок. Замена опрыскивания посевов обработкой семян, применение монодисперсного опрыскивания и умной техники, цифровых технологий, систем рационального применения ХСЗР – всё это направления развития исследований современной науки.
В России также уже есть результаты использования технологии РНК-интерференции в защите растений (подавления экспрессии генов), например, созданы ДНК – инсектициды, фунгициды, гербициды. Блокировка считывания генетической информации с матричной РНК ведёт к «замолканию» гена и кодируемый им белок не синтезируется, что приводит к гибели организма. РНК-интерференции могут применяться при контроле насекомых (колорадский жук, саранчовые, западный кукурузный жук), при контроле галловых, цистообразующих и иных паразитических нематод растений, а также при контроле возбудителей болезней растений (фузариозы зерновых, парша яблони, фитофтороз картофеля, пирикуляриоз риса, вирусные заболевания). Биологическая эффективность ДНК-инсектицидов на декоративных и цветочных культурах в зависимости от вредителя колеблется в пределах 64,0-99,9%. Причём такие инсектициды снижают популяцию только конкретного вида вредителя, не воздействуя на полезную энтомофауну.
В заключение Виктор Иванович Долженко пожелал участникам конгресса успешной работы, радости встреч и общения с коллегами и друзьями.
Наука и новые ХСЗР
По словам академика РАН Салиса Добаевича Каракотова, объёмы потребления средств защиты растений в нашей стране соответствуют мировому тренду: за 10 лет рынок продемонстрировал четырёхкратный рост, а в денежном эквиваленте в 2023 году он достиг 160 млрд рублей. Вместе с общим ростом отечественного рынка СЗР меняется и диспозиция сил на нём: в 2010 году с большим отрывом преобладал импорт – 30,4 тыс. тонн против 21,4 тыс. тонн российских препаратов, а по итогам 2022 года средства защиты растений отечественного производства заняли 55% рынка (120 тыс. тонн препаратов). Оставшиеся 45% – это импортная продукция (45 тыс. тонн) и толлинг (40 тыс. тонн).
Академик подчеркнул, что рынок развивается благодаря науке, но посетовал, что практически прекратился синтез новых действующих веществ – в последнее время появилось всего 2 класса новых действующих веществ. Каракотов уверен, что надо развивать новые препараты, ассортимент всех видов продукции, в том числе биологических СЗР.
Основной принцип создания новых препаратов – создание препаратов в инновационных формуляциях, которые позволяют максимально продуктивно использовать целевые свойства действующих веществ. К инновационным формуляциям относятся коллоидные системы (МЭ, СМЭ и ККР) и масляные (МД и МКЭ). Такие работы ведутся под руководством академика Каракотова. «Если мы не можем угнаться за мультинациональными компаниями, надо решать другую задачу – как на основе освобождающихся патентов создавать новые продукты», – уверен Салис Каракотов. Эксперт также считает, что нужны синергетические комбинации, предстоит синтез новых действующих веществ и выбор лучших из них, физико-химически чистых.
Биопрепараты и нормы
Руководитель Союза производителей биопрепаратов для сельского хозяйства Александр Николаевич Кричевский отметил, что резкий рост производства микробиологических СЗР начался в период 2019-2020 гг. Благодаря внедрению биопрепаратов в системы питания и защиты растений можно существенным образом повлиять на удержание и восстановление почвенного плодородия, на посевные качества семян, повышение урожайности и качества урожая.
Внедрение интегрированных систем защиты на текущий момент является недостаточным, требуются дополнительные меры стимулирования и поддержки.
Кричевский высказал мнение, что при проведении сравнительных опытов применения СЗР надо сравнивать их не с контролем (то есть с отсутствием обработки), а с лучшими аналогами. Также вместо «импортозамещения» правильнее было бы говорить о конкурентной продукции. Важна разработка новых действующих веществ в промышленной микробиологии. Ещё одно мнение эксперта по поводу регистрации – стоит выделить биопрепараты в отдельный каталог. Неправильно проводить испытания препаратов на всех видах растений, это может быть чересчур затратно. Да и в принципе необходимо участие государства в испытаниях, поскольку они затратны и нерентабельны. На законодательном уровне необходимо определить приоритеты использования биологических и химических препаратов. Требует решения и проблема гармонизации нормативно-правовой и нормативно-технической документации.
Конгресс является ведущей площадкой по обсуждению актуальных вопросов в области проведения фундаментальных исследований и практической работы. Проводимое мероприятие позволяет обменяться опытом и объединяет заинтересованных профессионалов, имеющих научные навыки и опыт в области защиты растений.
Четырёхдневный марафон специалистов по защите растений – это отличная форма коммуникаций и обмена знаниями.
Говорят специалисты
Опубликованные после конференции тезисы занимают 340 страниц, потому в краткой публикации невозможно рассказать обо всех работах учёных. Мы приведём тезисы только нескольких самых актуальных, по нашему мнению, выступлений.
Миллионы грибов
Сколько видов грибов на планете, в том числе фитопатогенных, до сих пор не знает никто. По данным недавних оценок, приведённых Ф.Б.Ганнибалом (директор ВИЗР), их 100000 видов, из числа которых около 10000 считались фитопатогенными. Предположения относительно реального количества видов грибов лежат в диапазоне между одним и пятью миллионами. Количество описанных видов интенсивно прирастает во всех группах грибов, в том числе и для микромицетов – возбудителей болезней сельскохозяйственных культур. Что важно для специалистов-практиков, так это при работе с грибными болезнями растений ответственно подходить к выбору методов диагностики, принимая во внимание, что некоторые из них, привлекая своей простотой, быстротой и дешевизной, не обеспечивают должного уровня точности.
Нейросеть знает
Учёные из Тюменского государственного университета, института сельскохозяйственной и экологической биологии А.А.Абдурахимов и А.С.Прохошин представили на суд коллег интеллектуальную систему фитосанитарного мониторинга, основанную на нейросетевых алгоритмах Yolo8, позволяющих выполнять задачи классификации, детектирования и сегментации объектов на собранных базах данных изображений. Система способна обнаруживать заболевания земляники, томатов и огурца, оценивать степень зрелости ягод, плодов и их качество, что позволяет агрономам эффективно управлять процессами в теплице.
Оценка по изображению
Разработкой инновационного подхода, позволяющего на основе методов искусственного интеллекта выполнить оценку развития сетчатой пятнистости листьев ячменя озимого по изображению, занимались краснодарские учёные Г.В.Волкова, И.В.Ариничева, Я.В.Яхник, И.В.Ариничев. Одной из ключевых перспектив созданного подхода является переход от контролируемых условий получения изображений к полуконтролируемым и неконтролируемым, что открывает возможность диагностики в полевых условиях.
Мониторинг на расстоянии
О том, что перспективным направлением в фитосанитарном мониторинге агроценозов является создание дистанционных методов диагностики развития болезней растений на основе анализа спектров отраженного от них излучения знают О.Ю.Кремнева, Р.Ю.Данилов и И.И.Середа (ФГБНУ ФНЦБЗР). Предварительные результаты их исследований показали, что космические снимки и данные беспилотных летательных аппаратов могут быть взаимозаменяемы и дополнять друг друга при дистанционном мониторинге развития посевов. Проведенные исследования позволят сформулировать методические основы дистанционного аэрокосмического мониторинга пшеничных агроценозов.
Устойчивые жуки
Несколько докладов было посвящено колорадскому жуку. Многолетние исследования Н.И.Наумовой (ВИЗР) подтвердили выводы других исследователей, что расселение колорадского жука определяется погодными условиями. Новосибирские учёные Ю.А.Носков и др. получили данные, что весна критична для развития инфекций и выживаемости колорадского жука, а выделенные в процессе зимовки культуры патогенов могут быть положены в основу разработки препаратов для биологического контроля численности этого вредителя. Коллективом учёных из Новосибирска и Москвы (М.Е.Антонец и др.) впервые обнаружены вирусы колорадского жука. Разработка инновационных методов биологического контроля с использованием вирусных агентов в перспективе может предложить более специфичный и безопасный подход к управлению популяциями колорадского жука. Г.И.Сухорученко и др. из ВИЗР подтвердили высокую резистентность колорадского жука к инсектицидам – колорадский жук занимает шестое место в списке видов членистоногих, у которых резистентность приобрела глобальное значение.
