Сегодня пшеница считается ведущим культурным злаком во многих странах мира. Россия – не исключение. Кто из нас не любовался летним днем бескрайними золотыми полями? Однако не следует забывать о болезнях, которые хоть и незаметны для глаз, но крайне опасны для зерновых культур. Можно ли защитить хлеба без применения опасных для здоровья фунгицидов? Конечно можно. Подробнее о современных целях науки в сельском хозяйстве нам рассказал кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Федерального научного центра биологической защиты растений Данилов Роман Юрьевич, руководитель поддержанного Кубанским научным фондом проекта «№ НИП-20.1/22.8 «Автоматизированная система подсчета и идентификации спор грибных болезней озимой пшеницы».
Расскажите о себе. Как Вы пришли в науку? Что повлияло на Ваш выбор профессионального пути?
В 2006 году я закончил лесохозяйственный факультет Новочеркасского инженерно-мелиоративного института. Затем в период с 2006 по 2009 годы обучался в аспирантуре. В 2010 году защитил диссертационную работу, которая была посвящена изучению состояния искусственно созданных лесных массивов в степной зоне Краснодарского края. После защиты диссертации по семейным обстоятельствам переехал в Краснодар, где узнал о существовании ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений». Одно из научных направлений центра связано с изучением болезней сельскохозяйственных культур, их мониторингом и разработкой методов борьбы с ними. Данное направление мне показалось интересным и я захотел заниматься актуальными для нашего края вопросами. С тех пор и по настоящее время я работаю в научном центре. А вообще настоящий интерес к научно-исследовательской деятельности у меня проявился на последнем курсе обучения в вузе, когда я познакомился со своим дипломным руководителем, доцентом кафедры лесоводства и лесных мелиораций Засоба Варварой Викторовной, которая впоследствии стала моим научным наставником по диссертационной работе. Этого человека я всегда вспоминаю с особой благодарностью, именно она воспитала во мне качества, присущие исследователю и привила любовь к науке.
Расскажите о проекте. Сколько времени Вы посвящаете его реализации? В чем заключается новизна проекта?
Наш проект посвящен созданию автоматизированной системы идентификации и подсчета количества спор экономически значимых болезней озимой пшеницы. Озимая пшеница занимает порядка 40 % от всех посевных площадей Краснодарского края и подвержена воздействию большого комплекса болезней, которые могут вызывать серьезные потери урожая. Обеспечить эффективную защиту растений пшеницы от болезней можно с помощью специальных технических средств фитосанитарного мониторинга - спороулавливателей, которые позволяют заблаговременно обнаружить споры патогенов непосредственно в посевах культуры еще до начала внешних симптомов их развития. Сотрудниками центра уже более 10 лет ведутся работы по разработке таких устройств, в центре созданы и запатентованы оригинальные образцы спороулавливающих приборов. Однако для составления прогнозов развития болезней и подбора защитных мероприятий требуется трудоемкая идентификация спор патогенов в отобранных образцах под микроскопом, которая выполняется квалифицированным специалистом фитопатологом и занимает много времени. Поэтому существует необходимость в автоматизации данного процесса. Применение методов машинного зрения открывает возможность автоматической классификации спор разных патогенов благодаря специфическим особенностям их морфологии. Именно в создании такой системы, которая позволит автоматизировано идентифицировать споры патогенов и, тем самым предупредить их развитие до проявления внешних признаков заболеваний, заключается новизна нашего проекта.
Какие болезни пшеницы можно будет обнаруживать с помощью автоматизированной системы подсчета?
Важным биологическим этапом распространения всех экономически значимых болезней является процесс спороношения, предшествующий инкубационному периоду их развития. Споры патогенов обладают набором достаточно хорошо распознаваемых признаков. Результаты анализа образцов инфекционного материала отобранных в ходе текущего 2023 года исследований позволили идентифицировать такие болезни пшеницы как мучнистая роса, желтая пятнистость листьев, а также бурую и желтую ржавчины.
Как Вы считаете, будущее сельского хозяйства за электронно-вычислительными машинами? Может ли сельское хозяйство в будущем перейти в руки искусственного интеллекта?
Совершенно очевидно, что будущее успешное развитие практики растениеводства потребует широкого внедрения компьютерных технологий. Однако ключевая роль в решающем учете факторов и принятии окончательного решения все равно останется за человеком.
Результаты проекта направлены на спасение только озимой пшеницы или и других культур тоже? О каких культурах может идти речь?
В качестве перспективы дальнейшего развития, данного направления исследований мы рассматриваем потенциальную возможность применения созданной автоматизированной системы в качестве основы для разработки программ по идентификации спор возбудителей грибных болезней других растений. Речь может идти о целом ряде сельскохозяйственных культур, на которых развитию болезней предшествует распространение различимых по внешним признакам спор. В нашей научной практике испытаний спороулавливающих устройств имеются примеры успешной идентификации спор пирикуляриоза на посевах риса. Другим интересным опытом было испытание специального комбинированного прибора в яблоневом саду, который благодаря своему устройству позволил выявить наличие спор парши и спрогнозировать дальнейшее развитие заболевания по регистрируемым показателям температуры и влажности воздуха в посадке. Также возможно отлавливать и определять споры возбудителей грибных болезней на овощных культурах.
Кубанский научный фонд объявил для себя 2023 год Годом продовольственной безопасности. На Ваш взгляд, насколько эта тема сейчас актуальна?
Тема продовольственной безопасности без сомнения является актуальной. В настоящее время за счет широкого применения химических пестицидов возрастает негативное воздействие на окружающую среду и наблюдается нехватка экологически чистой продукции. В этом смысле наша разработка поможет оптимизировать финансовые затраты при выращивании сельскохозяйственных культур, а также снизить пестицидную нагрузку на агроэкосистемы за счет точной и своевременной диагностики фитопатогенов и проведения своевременных защитных мероприятий.
Что Вас вдохновляет на плодотворную работу?
На плодотворную работу меня вдохновляет как сам процесс исследований, открывающий новые интересные знания о природе изучаемых объектов и явлений, так и осознание значимости конечного результата проведенной работы.
Есть ли у вас какое-нибудь хобби? Связано ли оно с наукой?
Могу сказать, что сама по себе научная деятельность в значительной степени является для меня увлечением, которому я посвящаю большую часть своей жизни. Есть хобби спортивного характера, которые никак не связаны с работой: атлетика и велоспорт.
Поделитесь своим мнением о работе с Кубанским научным фондом.
Появление Кубанского научного фонда стало для ученых Краснодарского края знаменательным событием, ведь благодаря финансированию целого ряда конкурсов появляется возможность реализации интересных и значимых проектов, которые могут принести большую пользу нашему региону и даже стране в целом.
Что бы Вы посоветовали молодым учёным, которые только вливаются в научную жизнь Краснодарского края?
Желаю молодым ученым умения ставить высокие цели и не бояться сложностей на пути их достижения, ведь для них сейчас открыты все двери и есть возможности заниматься интересными исследованиями.