40 миллионов фермерских хозяйств в Африке столкнулись с самой серьёзной проблемой продовольственной безопасности, о которой вы, вероятно, никогда не слышали: стригой. Стрига выглядит безобидно с её фиолетовыми цветками, но может полностью уничтожить посевы, которые заражает. Этот маленький сорняк-паразит может уничтожить от 20 до 100% урожая, оставляя мелких фермеров практически без продовольствия.
«Toothpick project» разработан для защиты кукурузы и других с.-х. культур от растения паразита Striga hermonthica, которое прикрепляется к корням возделываемого растения и забирает воду и питательные вещества. Ученые разработали первый в мире биологический гербицид Kichawi Kill™ на основе локальных изолятов грибных фитопатогенов, продуцирующих необычайно большое количество определённых аминокислот. Этот штамм гриба целенаправленно атакует сорняк, а не культуру, что позволяет полям, заражённым стригой, повысить урожайность на 42–56%.
Грибы изначально наносили на зубочистки (откуда и название проекта), и присылали фермерам, что бы те могли сами нарабатывать гриб и обрабатывать им семена кукурузы перед посевом. Позднее, ученые разработали препаративную форму для более удобного внесения препарата. Очень хотелось бы верить, что такие биологические гербициды скоро появятся и у нас в стране.
На международном симпозиуме NEW IPM- WORKING TOGETHER в Великобритании на днях обсудили новейшие достижения науки и технологии, которые развивают компании, которые разрабатывают и производят биопрепараты для защиты растений.
Интегрированная защита растений включает в себя, как биологические методы и биорациональные препараты, так и современные подходы, и технологии.
На конгрессе большое внимание было уделено именно этой теме «Феномен феромонов».
Push-Pull strategyэто метод контроля численности вредителя, при котором используют репелленты (вещества,отпугивающие насекомых), что бы выгнать (push) вредителей с поля; и атрактанты, которые привлекают (pull) насекомых в ловушки с феромонами и на ловчие культуры - растения по краям поля, на которых используют препараты для борьбы с вредителями (см. рисунок 2). Иногда в посевах используют культуры, которые привлекают паразитоидов на поля, тогда они выгоняют вредителей. Такая технология пользуется большой популярностью в UK и Европе, в то время как в России пока не распространена, однако, по моему мнению, она имеет большие перспективы.
В природе все гармонично, и если, например размножается много «жертвы», то всегда следом будет идти увеличение численности «хищника». Так у насекомых, когда размножаются одни насекомые, которые могут быть кормом для других насекомых, то следом увеличивается количество хищных насекомых или паразитоидов. В случае, когда размножается много вредителей, мы рады, что следом размножаются их паразитоиды (паразитоиды – насекомые, которые откладывают яйца на поверхности или внутри других насекомых). Однако, в природе паразитоиды всегда опаздывают на вспышку численности вредителя. Ученые расшифровали феромон тли, который привлекает их паразитоидов и
создали трансгенные растения, которые экспрессируют феромон тли, до того, как тля размножиться. Этот феромон привлекает паразитоидов, и таким образом получается синхронизировать популяционные циклы вредителя и паразитоида. При этом, ученые показали, что у тли за распознание феромона усиками отвечает лишь два сенсорных нейрона. Тот пример, когда глубоко фундаментальные исследования привели к потрясающим результатам на практике.
Компания i2L занимается изучением эффективности и условий использования феромонов в лабораторных условиях. Ученые моделируют условия использования феромонов в полевых условиях. Показано, что для привлечения самцов яблонной плодожорки очень важен не только феромон самки, но и присутствие растение хозяина. В настоящее время в России ведутся исследования в этом направлении, в частности ФНЦ Биологической защиты растений.
«From farm to fork» проект, разрабатывающий систему сканирования растений на наличие болезней, вредителей, повреждений на основе спектроскопического анализа. Компания Vivent biosensors в сотрудничестве с Singenta разработала систему сканирования растений. Компания считает, что самый быстрый путь растения ответить на стресс - засуха, болезнь, вредители, повреждения — этоэлектрический сигнал. Датчики прикрепляют к растению и собирают информацию, сопоставляют с сигналами здоровых растений. Дальше используется машинное обучение для анализа больших массивов данных, сравнительного анализа и статистических различий. Методика отработана в теплицах, на различных культурах. Датчик модернизируют, упрощают систему крепления. В дальнейшем планируется уменьшить размер устройства.
Потрясающа компания Biplane agroSciense разработала уникальную систему, которая позволяет распылять на растения хищных клещей Phytoselius в водной суспензии, где клещи остаются жизнеспособными. Такая система экономит расход, позволяет равномерно опылять растения, клещи не падают на землю, так исключаются потери. Кроме того, компания работает над тем, чтобы делать смеси из клещей и нематод, или различных видов клещей. В Новосибирском ГАУ в лаборатории разведения энтомоакарифагов активно занимаются разведением хищных клещей и обеспечением теплиц такими средствами защиты растений. Разработка системы такого распыления хищников может перевести систему защиты растений на новый уровень и позволить использовать их и на открытых площадях посевов.
Представитель компании Koppert рассказал о рынке биопрепаратов в UK и Европе, а также о правовом регулировании при регистрации биопрепаратов. Стоит сказать, что правовые аспекты очень отличаются между странами и каждая компания понимает сложность и желает более универсальной системы, но пока работают с тем, что есть. В то время как в России готовиться проект закона о «защите растений», который позволит регистрировать один препарат для защиты от вредного организма сразу большого спектра сельскохозяйственных культур.
Ученый из Бразилии рассказал про автоматическую компьютерную систему анализа изображений для мониторинга состояния растений в теплицах - Phenosync. Если необходимо следить ежедневно за изменением роста растений, количества листьев, их площади, то программа собирает эти данные сама, вносит в ХЛ таблицу для дальнейшего анализа.
Компания Weed-it разработала робота, который опрыскивает только сорняки гербицидами и сделан так, чтобы проезжать в междурядье, что снижает расход препаратов и сохраняет сельскохозяйственные растения от их воздействия.
Еще одна интересная разработка SmartAgri — это устройство, которое собирает споры патогенных грибов из воздуха и растений. Собранные образцы можно микроскопировать, определять количество и оценивать инфекционную нагрузку, принимать решения о необходимости обработки фунгицидами.
Отдельный блок разработок был посвящен мониторингу лесных насаждений.
Ученые из университета Бристоля (UWE Bristol) разрабатывают и обучают дроны для мониторинга лесных насаждений на предмет дефолиации, болезней, лесных пожаров. Дронов обучают прикрепляться на ветки деревьев, собирать образцы листьев, для них придумывают разные механизмы прикрепления.
Центр защиты леса разрабатывает систему мониторинга на основе флуоресцентного анализа метаболической активности деревьев для защиты от патогенов и вредителей. Защите и изучению леса в настоящее время уделяется недостаточно внимания, а вредители не дремлют, такие как непарный шелкопряд, например.
Мониторинг возникновения резистентности - одна из важнейших задач в защите растений. В рамках этой темы не могу не рассказать об интересном докладе «исследовательские проекты для восполнения пробелов в знаниях фермеров». Разрабатываются образовательные видео для фермеров, где объясняют механизмы действия биологических препаратов. Defra farming podcast - подкаст с приглашенными фермерами, их вопросами и ответами. iPM platform и IPM works - ресурс с материалами, где собрана информация о препаратах, производителях и различные видео.
Это программа не только для дополнительного образования фермеров, но и возможность для компаний производителей биопрепаратов собирать информацию о случаях возникновения устойчивости вредителей или болезней к используемым препаратам. IPMNET - газета, в которой фермеры могут писать заметки, свои урожаи и эффективность препаратов, которые использовали. Анализ результатов показал, что иногда можно использовать меньше пестицидов. Таким образом, компания предлагает «Давайте делится информацией от фермеров по всей стране о случаях возникновении резистентности». Интересный подход, на мой взгляд, было бы интересно внедрить такую систему у нас в стране.
Компания Crop life International, которая объединила под своим крылом 6 компаний, включая Singenta, Bayer, BASF, также заинтересована в обучении и повышении осведомленности фермеров о биологических препаратах. Кроме того, они занимаются сбором обратной связи от фермеров после использования препаратов. Они считают, что это обязанность компаний актуализировать преимущества использования интегрированной защиты растений.
Таким образом, наука не стоит на месте и компании производители средств защиты растений активно внедряют новейшие разработки ученых.
*Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России, в рамках Десятилетия науки и технологий.
Автор: Екатерина Гризанова