Аграрная наука Урала: от традиций к инновациям
В канун нового года газета «Сельская жизнь» публикует интервью с Зезиным Никитой Николаевичем, исполняющим обязанности директора ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук».
– Никита Николаевич, президент России объявил 2021 Годом науки и технологий. Как это отразилось на Уральском федеральном аграрном научно-исследовательском центре?
– Год был необычным и большое внимание мы ощутили, в первую очередь, от дополнительного финансирования Центра, которое составило порядка 30 миллионов рублей. За счет этих средств мы обновили приборную базу в генетических и селекционных лабораториях, впервые за 10 лет купили два новых комбайна и другую сельхозтехнику. Финансирование науки усилилось, что позволяет нам вести селекцию на современном уровне, включая маркер-ориентированную селекцию и другие биотехнологические методы. Кроме того, это обеспечивает расширение полноценного семеноводства, мы увеличили объем производства семян сортов уральской селекции, тем самым решая задачу по увеличению доли семян сортов российской селекции в аграрном производстве страны до 75 %.
В рамках года науки и технологий проведен «Всероссийский день поля – 2021» на территории Свердловской области. Несмотря на экстремальные погодные условия и засуху, мероприятие прошло на высоком организационном и научном уровне, был организован демонстрационный посев 27 различных сельскохозяйственных культур на 600 делянках. Что интересно: данные испытания еще раз доказали, что наши отечественные сорта не уступают зарубежным по урожайности даже в сложных климатических условиях засухи. Руководство Министерства науки и высшего образования РФ и Министерства сельского хозяйства РФ высоко оценило качество проведенного мероприятия.
Мы впервые участвуем в гранте Президентской программы исследовательских проектов. Молодые доктора наук Уральского научно-исследовательского ветеринарного института – структурного подразделения центра А.С. Кривоногова и А.Г. Исаева работают над научным проектом «Разработка системы редактирования генома крупного рогатого скота и технологии культивирования модифицированной зиготы до стадии бластоциты» в рамках гранта РНФ по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» и уже есть предварительные обнадеживающие результаты.
– Спектр научных интересов Уральского федерального аграрного научно-исследовательского центра охватывает большинство аспектов сельского хозяйства. Остановимся подробнее на разных областях. Какие перспективные исследования есть у УрФАНИЦ в области селекции и семеноводства?
– Для Уральского региона важнейшая отрасль растениеводства – кормопроизводство. Свердловская область входит в Топ-10 регионов по производству молока в РФ, и 80 % пахотных площадей работают на производство кормов. Естественно, и для нас это тоже приоритет, и за последние годы с помощью науки мы значительно изменили подходы к производству и заготовке кормов, выбору кормовых культур, сортов и гибридов. Кроме производства зерна, из которого мы получаем концентраты, не менее важным является производство грубых объемистых кормов, получаемых из клевера, люцерны и кукурузы. Бобовые культуры – это источник белка, протеина, который традиционно у нас в дефиците, из-за погодных условий региона мы не добираем примерно 15 % белка в рационах животных.
По селекции этих культур у нас есть достижения, которые защищены патентами: 6 сортов клевера и 3 сорта люцерны. Они активно используются в реальном секторе, их доля в регионе составляет 60 %. Особенно востребованы сорта люцерны Сарга и Виктория. Сорт Сарга уникален – он районирован во всех почвенно-климатических зонах Российской Федерации, а также включен в госреестр Республик Беларусь и Кыргызстан.
Другая очень важная для кормопроизводства культура – кукуруза, восполняющая дефицит энергии, которой также не хватает в рационах уральских животных. Для того, чтобы современные коровы обеспечивали удой от 8 тысяч кг и выше, а именно такой уровень продуктивности в молочном животноводстве области, животные должны получать достаточное количество энергии. И пока есть только одна культура, дающая полноценный урожай с выходом энергии 10,5-11 МДж на 1 кг сухого вещества – это кукуруза. Не все гибриды могут дать нужный эффект – нам не нужна большая зеленая масса, а нужен выход сухого вещества и крахмала с одного гектара. Такие гибриды созданы, это раннеспелые гибриды с ФАО 120-140. Центр является соавтором гибрида Кубанский 102, самого раннеспелого в РФ. Сегодня он занимает порядка 20 % в структуре посевов кукурузы в Свердловской области. Активно работаем с коллегами из ведущих селекционных центров России: Национального центра зерна им. П.П. Лукьяненко, Всероссийского НИИ кукурузы, НПО «Кос-Маис».
– В УрФАНИЦ УрО РАН в рамках национального проекта «Наука и университеты» действует селекционно-семеноводческий центр по зерновым культурам. Расскажите, что уже сделано и какие планы?
– Мы занимаемся селекцией и семеноводством зерновых культур, традиционных для нашей зоны. Ведущее направление – селекция мягкой яровой пшеницы, и здесь нельзя сразу не упомянуть нашу легендарную династию селекционеров – Воробьевых Владимира Александровича и Александра Владимировича и их известные всей стране сорта Ирень, Иргина, Екатерина, Ирень 2, Экстра. Затем селекция серых хлебов – ячмень, овес, и зернобобовые – горох. Так как мы находимся в зоне рискованного земледелия, как правило, ощущается недостаток тепла, вегетационный период длится не более 100 дней, задача уральских селекционеров – создание раннеспелых сортов, которые могут давать полноценное зерно с высокими хлебопекарными качествами и способны вызревать в течение 75-90 дней.
Исследования ведутся в Красноуфимском селекционном центре и Курганском НИИСХ, которые находятся в уникальных природно-климатических зонах по многим показателям, и те сорта, тот селекционный материал, которые получают в этих условиях, в дальнейшем можно тиражировать на другие территории Российской Федерации. Так, наши сорта возделываются в России, начиная с Нижнего Новгорода, и на восток до Красноярска и Иркутска, а также в Республике Казахстан.
Центр занимается селекцией озимых культур – это пшеница, рожь и тритикале. Ценность озимых в том, что они в условиях засухи успевают использовать весеннюю влагу и способны давать стабильный урожай. Некоторые образцы озимой ржи в текущем году обеспечили урожайность на уровне 5,5 тонн с гектара.
В 2021 году получен патент на озимую тритикале Истокский 1, поданы заявки на получение патентов на горох Метеор, озимую тритикале Сибард, мягкие яровые пшеницы Ница и Лента 45, овес Блиц.
– Картофелеводство – одна из важнейших отраслей в растениеводстве. В рамках ФНТП развития сельского хозяйства на 2017-2025 гг. в мае 2018 г. была утверждена подпрограмма «Развитие селекции и семеноводства картофеля в РФ», в которой УрФАНИЦ принимает активное участие. Какие результаты были получены за 3,5 года?
– Благодаря тому, что мы участвуем в программах ФНТП и КПНИ и получили средства для развития материально-технической базы, мы приобрели и запустили секвенатор, и по результатам исследований с использованием нового оборудования опубликована статья в высокорейтинговом швейцарском журнале Q1. Это и есть эффективное использование бюджетных средств – мы получаем финансирование на приобретение особо ценного оборудования, проводим исследования и получаем новые уникальные результаты, ценные не только для российской, но и для мировой науки, руководит этой работой доктор сельскохозяйственных наук Елена Петровна Шанина. Вместе с тем это не только наука – построив фитотроны и получая мини-клубни высокого качества, мы производим качественный семенной материал категории «оригинальное семеноводство», но, если бы не было этих финансовых вливаний – такого объема семенного материала в Центре тоже не было. И дальше снова причинно-следственная связь: если у нас есть большой объем мини-клубней наших сортов, то через 4-5 лет все эти сорта в значительно возросшем объеме будут на полях наших сельхозтоваропроизводителей, выполняя задачу импортозамещения. Сейчас крупные производства Свердловской области на 80 % работают на импортных семенах, и наша цель, как и цель программы в целом – переломить эту ситуацию в пользу сортов картофеля отечественной селекции. С первого-второго года это невозможно, необходимо минимум 7-10 лет, но первые шаги уже сделаны.
Мы ведем и маркер-ориентированную селекцию, разрабатываем модель, технологию аэрогидропонной установки по выращиванию картофеля. На современном этапе нами сформирована комплексная программа исследований: фундаментальные исследования, генетические коллекции, маркер-ориентированная селекция, оригинальное семеноводство на основе диагностики патогенов, ПЦР-анализа материала, сортовая технология возделывания. Когда есть этот замкнутый цикл, от фундаментальных исследований до продукции на полках магазинов, только тогда есть успех в работе. Мы очень плотно занимаемся созданием технологичных сортов, пригодных к переработке, часть селекции переориентировали в этом направлении. В 2021 году включен в реестр и допущен к использованию сорт Легенда, проходят государственное сортоиспытание сорта Арго и Шах и передан на испытание новый сорт Багира с фиолетовой мякотью.
– Какие площади занимают культуры селекции УрФАНИЦ УрО РАН в России?
– Площади превышают 2 миллиона гектаров, в основном это посевы зерновых – 1,5 млн га, остальное – кормовые культуры, картофель. Только в Свердловской области зерновые культуры нашей селекции занимают не менее 60 % посевных площадей. Такие результаты стали возможными благодаря активной маркетинговой работе на семенном рынке, которую проводят наши ученые: В.А. Воробьев, Р.А. Максимов, А.В. Безгодов, С.Д. Гилев и другие.
– Также в сферу интересов Уральского аграрного центра входит и садоводство – отрасль в производственном понимании более характерная для южных регионов страны. Какие исследования ведутся в этом направлении?
– Да, садоводство сравнительно молодая отрасль сельского хозяйства на Урале. Сегодня УрФАНИЦ УрО РАН является ведущим научным учреждением по селекции плодовых и ягодных культур в двух экологических зонах, исследования выполняют сотрудники Южно-Уральского научно-исследовательского института садоводства и картофелеводства и Свердловской селекционной станции садоводства, где до сих пор работает легендарный уральский садовод Леонид Андриянович Котов, автор более 70 сортов. Сформирован сортимент плодовых и ягодных культур, сохранивших устойчивость к климатическим условиям зимнего периода, с высоким качеством плодов и ягод, пригодных для потребления как в свежем, так и в переработанном виде. Несмотря на полученные успехи, обеспеченность населения региона плодами и ягодами не превышает 15-30 %.
Одно из важнейших направлений работы – питомниководство, то есть обеспечение товаропроизводителей и населения качественным посадочным материалом, а не контрафактной продукцией, завозимой из южных регионов или из-за рубежа, такой посадочный материал либо погибает в зимний период, либо заражен и не дает продукции необходимого качества. Вывод – приобретайте наши уральские сорта.
– Следующий аспект вашей деятельности – животноводство. Какие перспективные научные разработки по животноводству, селекционно-племенной работе есть у УрФАНИЦ УрО РАН?
– Выявлением лучших генотипов животных для дальнейшего совершенствования породы в направлении повышения молочной продуктивности и продолжительности хозяйственного использования занимается отдел животноводства и иммуногенетический экспертизы Уральского НИИСХ – филиала ФГБНУ УрФАНИЦ УРО РАН. Ежегодно для определения достоверности происхождения крупного рогатого скота методами иммуногенетических исследований и молекулярно-генетической экспертизы исследуется 18-20 тысяч образцов. Изучаются подходы к реализации генетического и биоресурсного потенциала животных, основанные на генетических исследованиях, включающих определение ДНК-происхождения крупного рогатого скота, направленную селекцию, в основе которой лежат генетические маркеры продуктивности, долголетия, качества продукции животноводства.
С 1958 года ежегодно проводится Координационный совет по черно-пестрой породе в Уральском регионе, и именно с этого года мы ведем отсчет нашей работы. Он проходит в различных субъектах Большого Урала, издается монография, обобщающая племенную работу. Это уникальная традиция подобных общественных структур, таких в России не осталось, а они были: Сибирский совет, Всероссийский совет при ВНИИРГЖ. Хотелось бы отметить прекрасную организацию 63-го Совета, который прошел на Южном Урале в 2021 году. И выразить благодарность министерству сельского хозяйства Челябинской области. Надеюсь, что 64-й Совет, на который мы соберемся в Пермском крае, будет таким же результативным.
Научная составляющая Совета в настоящее время приобрела особую значимость в связи с внедрением в практику селекции молочного скота геномных методов определения племенной ценности животных, выявления нежелательных и летальных генов. Породы не остаются неизменными, они живут и развиваются. Сейчас мы стоим на пороге признания, что черно-пестрая порода необратимо трансформировалась в голштинскую. Нашими исследованиями установлено, что генетическое расстояние между быками-производителями голштинской породы и телятами, рожденными в Уральском регионе, стремится к нулю. Мы проводим инвентаризацию всего поголовья и констатируем, что если черно-пестрая порода и осталась – то только чуть-чуть, а основная масса скота – голштинская.
Такая современная трансформация предполагает, что в мире, возможно, останется всего одна молочная порода – это будет голштинская или, по-другому, идеальная молочная. Основная задача Совета – развитие нашего животноводства. Примером успешного взаимодействия науки и производства в области молочного животноводства является Свердловская область, которая входит в Топ-10 лучших регионов России по производству молока, продуктивность животных по итогам 2020 года – 7800 кг молока в год на фуражную корову.
– Продолжая разговор о сельскохозяйственных животных – в состав УрФАНИЦ УрО РАН помимо растениеводческих организаций вошел и единственный в Уральском регионе институт, специализирующийся на вопросах ветеринарной медицины – как идет работа в этом направлении?
– Да, Уральский научно-исследовательский ветеринарный институт – единственное научное учреждение ветеринарного профиля на Урале, им руководит член-корреспондент РАН Ирина Алексеевна Шкуратова. Основной задачей, которую ставит перед собой институт, является обеспечение эпизоотического благополучия, предупреждение распространения эмерджентных инфекционных болезней животных на территории Уральского региона. Институт известен по всей России своими разработками в области ранней диагностики и оздоровления поголовья сельскохозяйственных организаций от лейкоза крупного рогатого скота. Данной проблемой много лет занимается академик РАН Ирина Михайловна Донник, благодаря этой работе Свердловская область полностью оздоровлена от заболевания, а производимое молоко соответствует мировым стандартам качества. Так, несколько лет назад по итогам конкурса качества сырого коровьего молока компании Danone лучшим признано молоко СПК «Килачевский» Свердловской области.
Специалисты института оперативно и своевременно реагируют на новые биологические угрозы и направляют разработки в сторону приоритетных направлений исследований. Проводится разработка технологии маркерной геномной селекции крупного рогатого скота по маркерам, ассоциированным с генетически обусловленными заболеваниями и устойчивостью к наиболее распространенным болезням животных. Исследуются эмбриотехнологии и технологии редактирования генома животных, усовершенствована технология отбора донорского материала для генного редактирования, технология культивирования эмбрионов крупного рогатого скота, обеспечивающая выживаемость модифицированных эмбрионов и сохранение высокого потенциала приживляемости при трансплантации, апробирована технология введения системы редактирования генома в ооцит животных с помощью аденоассоциированного вируса.
Учеными проводится большая работа по изучению микробиоты организма животных и животноводческих предприятий, включающая изучение распространения антибиотикорезистентности бактерий и генетических механизмов ее возникновения. Разрабатываются паспорта антибиотикорезистентности для сельскохозяйственных организаций и проводится картирование региона.
Всем известно, что один из основных продуктов питания человека – это молоко и продукты его переработки, в связи с этим ведется работа по разработке программ защиты здоровья вымени коров, оценке качества, полноценности и безопасности молочной продукции. Разработаны новые импортозамещающие препараты для профилактики и лечения заболеваний молочной железы. В 2021 году начала работу лаборатория селекционного контроля качества молока, зарегистрированная в государственном племенном регистре, под руководством доктора биологических наук М.В. Ряпосовой. В лаборатории исследуют молоко для дальнейшей селекционно-племенной работы с крупным рогатым скотом.
– Что сделано по направлению цифровизации в АПК, есть практическая реализация инноваций?
– Аграрное производство уже невозможно без цифровизации, начиная с простых расчетов на компьютере и заканчивая цифровым управлением технологиями с роботизированной техникой, космоснимками, различными аналитическими приложениями. Говоря простыми словами, цифровизация помогает товаропроизводителю в конечном итоге снизить затраты, повысить производительность и уменьшить себестоимость продукции. Разработка такого уровня инноваций – безусловно, дело профессионалов, институтов и компаний с командой программистов. Однако и в УрФАНИЦ есть разработки, представляющие интерес как для аграрной науки, так и для производства, такие исследования ведутся в лаборатории экономики и инновационного развития Курганского научно-исследовательского института сельского хозяйства – филиала ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН под руководством кандидата экономических наук Н.В. Степных и кандидата сельскохозяйственных наук Е.В. Нестеровой.
Создана «База данных агротехнических и экономических параметров системы земледелия Курганской области» для оценки эффективности различных севооборотов, систем обработки почвы при изменяющихся ценах.
Программы «Экономическая оценка технологий выращивания сельскохозяйственных культур», «Проектирование технологий выращивания сельхозкультур», позволяющие проектировать системы земледелия для каждого хозяйства, создавать и редактировать техкарты с учетом особенностей предприятия.
Для контроля техники и технологий, повышения производительности полевых работ и экономии ресурсов разработана программа «Агромонитор». Информационные потоки в системе, получаемые с помощью навигационного оборудования, ГИС-технологий и интернета, сводятся на сервере, хранятся в базе и отражаются на экране компьютера или планшета.
Программное обеспечение ориентировано на использование отечественного оборудования и уральской системы земледелия, значительно дешевле иностранного и внедрено в нескольких отечественных сельхозпредприятиях, в том числе ОАО «АПО МУЗА», КФХ Суслова С.А., ООО «Курганхлебопродукт», на общей площади около 150 тысяч га.
По итогам XXI Российской агропромышленной выставки «Золотая осень – 2019» проект «Цифровизация управления агротехнологиями» удостоен золотой медали.
– УрФАНИЦ УрО РАН в основном делает акцент на фундаментальную науку или научно-прикладные исследования тоже ведутся? Что делает Центре для решения задач по импортозамещению?
– У нас как фундаментальная наука, так и прикладная, одно без другого в сельском хозяйстве невозможно. Мы не ядерщики, мы не математики, мы работаем на земле, поэтому у нас фундаментальные разработки сразу же переходят в прикладную отрасль. И, благодаря усилению приборной и технической базы, мы можем масштабировать и внедрить в производство результаты фундаментальных исследований, полученных нашими учеными с использованием ДНК-технологий, маркер-ориентированной селекции.
Как в животноводстве, так и в растениеводстве необходимо делать акцент на развитие отечественной селекции. Надо развивать племенное животноводство, опираясь на существующие высокопродуктивные стада, но с применением лучших генетических источников из-за рубежа. Не с приобретением животных, а именно с использованием генисточников. То же с селекцией растений: сейчас растениеводство примерно на 30 % импортозависимо – по культурам разные цифры, где-то и 60, и 70, и 90 %, а необходимо улучшать уже существующие сорта с помощью современных генетических технологий, используя лучший зарубежный генетический материал. Без мировой генетики мы не сможем развиваться, но надо не завозить готовые сорта, а использовать их в селекционном процессе, брать лучшие качества и делать совместную селекцию, так, например, работают наши китайские коллеги. Именно таким путем мы пошли при работе с кукурузой: понимая потребности молочного животноводства, были созданы российские раннеспелые гибриды с использованием зарубежных линий с различными хозяйственно-полезными признаками, и они незаменимы в кормопроизводстве, по качеству и продуктивности не уступают зарубежным, но стоимость их в 3-5 раз ниже.
– Подводя итоги разговора – что дало объединение различных научных организаций в единый центр?
– Во-первых, мы из небольших институтов, станций превратились в единый комплексный центр аграрного назначения, решаются все вопросы – от земледелия и растениеводства до животноводства, включая ветеринарную медицину, у нас есть специалисты практически по любому сельскохозяйственному профилю. Во-вторых, благодаря такой коллаборации мы стали учреждением первой категории, получаем дополнительные преференции в виде субсидий, что позволило открыть две новые современные биотехнологические лаборатории. В-третьих, мы стали участниками программы развития селекционно-семеноводческих центров, вошли в один из 35 организованных в России центров и, в-четвертых, мы навели порядок в экономике всех организаций, вошедших в состав УрФАНИЦ УрО РАН, погашены все долги, своевременно выплачивается заработная плата, в полном размере отчисляются налоги. Центр работает без убытков, без долгов, есть все перспективы дальнейшего успешного развития. К сожалению, мы до сих пор не можем получать субсидии как сельхозтоваропроизводители, хотя есть соответствующий указ Президента от 29 декабря 2018, который приравнивает учреждения науки и образования аграрного профиля к сельхозтоваропроизводителям. Но в силу каких-то причин для нас он не работает, а дополнительные субсидии на производство продукции были бы совершенно не лишними и значительно расширили наши возможности.
В наших планах дальнейшая модернизация материально-технической базы, в первую очередь по семеноводству зерновых культур и картофеля.
Кроме того, за 3,5 года работы центра мы значительно увеличили публикационную активность, что говорит о значительно возросшем качестве исследований. Так, в 2020 году у нас было 24 статьи, индексируемых в наукометрических базах данных Scopus и Web of Science, а в 2021 – уже 35, в том числе одна статья Q1. Нельзя не сказать о молодых ученых – молодежь идет работать в центр, доля молодых ученых 34 %, и только в этом году у нас успешно защитились два молодых доктора наук в возрасте до 37 лет – Ольга Васильевна Соколова и Александр Иванович Белоусов. Один из наших бонусов – это возможность предоставления служебного жилья для сотрудников. На текущий момент квартиры получил 31 человек. По федеральной программе «Жилище» шестью молодыми учеными получены государственные жилищные сертификаты.
С 2022 года мы планируем возродить традицию проведения Координационных советов по системам земледелия, картофелеводству и садоводству. Это будут дискуссионные площадки для обсуждения самых острых моментов текущей ситуации в сельском хозяйстве. В августе будущего года мы проведем в Екатеринбурге международный агротехнологический форум по проблемам продовольственной безопасности, где обсудим все актуальные вопросы современного сельского хозяйства. Ждем коллег из всех регионов России и зарубежных стран.
Пользуясь случаем, хочу поздравить всех наших коллег и партнеров с наступающим Новым годом, пожелать крепкого уральского здоровья и успехов в работе на благо АПК России.
