Научные достижения в области защиты растений в 2013 году

Научные достижения в области защиты растений в 2013 году

В.И. ДОЛЖЕНКО, В.А. ЗАХАРЕНКО, академики Россельхозакадемии

Государственные научные учреждения Отделения защиты и биотехнологии растений РАСХН в 2013 г выполняли научно-исследовательские работы по защите растений в соответствии с Планом фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии по научному обеспечению развития АПК Российской Федерации на 2011— 2015 гг., составляющим основу Государственного задания и Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 гг. по проблеме 05. «Разработать стратегию фито-санитарной оптимизации агро-экосистем, систем фитосанитар-ного мониторинга и прогнозирования, новых биологических и химических средств защиты растений, инновационных технологий в интегрированной защите сельскохозяйственных культур в условиях интенсификации растениеводства и ресурсосбережения».

Кроме того, НИУ отделения принимали участие в выполнении 30 грантов РФФИ, 5 государственных контрактов с Минобрнауки Российской Федерации, 5 международных валютных соглашений, 18 международных проектов МНТЦ, 6 международных проектов ЕврАзЭС, 129 хозяйственных договоров с научными и производственными организациями Российской Федерации и договоров с зарубежными фирмами.

Исследования проводились в сотрудничестве с 32 отраслевыми и региональными научно-исследовательскими институтами других отделений Россельхозакадемии, 26 научно-исследовательскими институтами государственных академий наук, 6 - Минсельхоза России, с 7 вузами и 20 университетами 14 стран мира.

В состав отделения входят 1255 работников, из них 840 научных сотрудников, в том числе 88 докторов наук, 333 кандидата наук, 14 академиков, 7 членов-корреспондентов и 6 иностранных членов РАСХН.

В 2013 г в аспирантуре и докторантуре обучался 51 человек. Защищено 19 диссертаций.

Научные исследования в 2013 г выполняли на базе лабораторий с использованием современного приборного оборудования и прогрессивных методов (химические, моле-кулярно-генетические, дистанционного зондирования, информационные, сетевые и компьютерные технологии), на базе опытных полей, тепличных комплексов в соответствии с методиками опытного дела. Производственные испытания проводили на базе ГНУ и ФГУП Россель-хозакадемии, сельскохозяйственных предприятий и крестьянских (фермерских) хозяйств в различных зонах Российской Федерации.

Задание 05.01. «Разработать эффективные методы индикации и идентификации вредных и полезных организмов для усовершенствования системы и методов фитосанитарного мониторинга и прогноза состояния основных сельскохозяйственных культур на территории России на основе молекулярно-генетичес-кого анализа, наземного и дистанционного зондирования, цифровых технологий» выполняли 4 института (ВИЗР, ВНИИФ, ВНИИБЗР, ДВНИИЗР).

Исследования были направлены на совершенствование традиционных маршрутно-рекогносцировоч-ных методов, разработку методов многоуровневого дистанционного наземного и аэрокосмического зондирования, мониторингафитосани-тарного состояния агроэкосистем, молекулярно-генетических методов

диагностики вредных и полезных организмов, а также на практическое их использование для оценки зонального распространения и видового состава вредных организмов в стране для упреждения, локализации и ликвидации рисков чрезвычайных ситуаций, связанных с массовыми нашествиями вредителей, эпифитотиями возбудителей болезней, распространением карантинных и злостных сорных растений.

По результатам исследований получена следующая продукция:

каталог типовых образцов Микологического гербария LEP для усовершенствования методов диагностики фитопатогенных грибов;

методы генотипирования возбудителей септориоза пшеницы (Septoria tritici и Stagonospora nodorum) на основе ПЦР-анализа;

набор паспортизированных оли-гонуклеотидных праймеров для ПЦР-диагностики и идентификации возбудителя белостебельности пшеницы гриба Gibellina cerealis (Gib-F/Gib-R), головневых грибов Tilletia caries, T. laevis, T. controversa, T. secalis, выявления видов рода Ustilago: U. tritici, U. nuda, U. hordei, U. nigra, U. avenae, U. maydis), а также представителей филогенетически близкого рода Melanopsichium;

методы диагностики, включая селективные питательные среды, праймеры, пробы и реактивы для ПЦР анализа новых в Российской Федерации бактериальных фито-патогенов Xanthomonas vesicatoria, X. gardneri, X. arboricola, Pseudomonas syringae, Clavibacter michiga-nensis pv. michiganensis, Dickeya dianthicola, D. solani, позволяющие проводить точную идентификацию патогенов, прогнозирование и упреждение опасных фитосанитарных ситуаций, связанных с эпифитотия-ми бактериозов;

методы фенотипического, моле-кулярно-генетического и хемотаксо-номического изучения грибов рода Fusarium;

системы видоспецифической ПЦР-идентификации токсигенных грибов Fusarium cerealis, F. equiseti,

F. solaniдля контроля их содержания в сельскохозяйственных культурах и продуктах;

фитосанитарная диагностическая система оценки состояния посевов пшеницы по зонам страны для оценки риска опасности развития септо-риоза листьев (Septoria tritici) и разработки защитных мероприятий;

методы диагностики основных болезней кукурузы, монография «Болезни кукурузы»;

молекулярные методы определения нуклеотидной последовательности участка гена ToxA размером 973 п.о. для диагностики изолятов P.tritici-repentis разного географического происхождения;

заявки на патенты Российской Федерации - № 2013121777 от 07.05.2013 г «Штамм гриба Stagono-spora cirsii Davis 1.42 (ВИЗР), обладающий гербицидной активностью против бодяка полевого» и № 2013125369 от 28.05.2013 г «Способ борьбы с нежелательной травянистой растительностью»;

карты эпифитотийной опасности развития фузариоза зерна в районах Краснодарского и Ставропольского краев, распространения в России фитопатогенных грибов рода Alternaría, вредоносности грызунов на территории России и сопредельных государств;

видовой состав, плотности произрастания и распространенности сорных растений в посевах зерновых культур центральных регионов европейского Нечерноземья для совершенствования ассортимента гербицидов;

зональные ареалы распространения и фитосанитарное районирование хлопковой совки, кукурузного мотылька, саранчовых, клопа вредная черепашка и непарного шелкопряда в южном регионе России;

зональное распространение в Дальневосточном регионе возбудителей корневых гнилей сои сложной этиологии (грибы Fusarium spp., Thielaviopsis basicola, Corinespora cassiicola, Cylindrocarpon destru-ctans) и пероноспороза (Perono-spora manshurica);

усовершенствованные способы хранения штаммов Государственной коллекции фитопатогенных микроорганизмов ВНИИФ с использованием современных приборов (установки для лиофильной сушки, микроцентрифуги, ламинарные боксы, ультраморозильники).

По результатам исследований опубликовано 4 книги, 68 статей, в том числе 54 в рецензируемых журналах ВАК и 14 в зарубежных изданиях.

Задание 05.02. «Разработать способы рационального использования генетического потенциала устойчивости сельскохозяйственных культур к вредным организмам на основе изучения экологических, физиологических, генетических и молекулярных механизмов взаимодействия растений с возбудителями болезней и вредителями» выполняли 4 института (ВИЗР, ВНИИФ, ВНИИБЗР, ДВНИИЗР).

Для создания и рационального использования генетического потенциала сельскохозяйственных культур предусматривается создание сортов с групповой и комплексной устойчивостью к вредным организмам. В селекционном процессе, наряду с традиционными, используются новые методы морфофизиоло-гического анализа растений, ассоциативного картирования генов, микросателлитного генотипирова-ния, секвенирования, микологических, иммунохимических и молеку-лярно-генетических методов выявления эффективных источников и доноров для целенаправленной селекции растений и гибридов по признаку устойчивости к вредным организмам.

Результатами исследований стали:

методы определения генов вирулентности в популяциях возбудителя септориоза пшеницы Э. ша для оценки сортов пшеницы на устойчивость к заболеванию;

новые морфологические и биолого-химические маркеры, используемые для выявления механизмов групповой устойчивости к колорад-

скому жуку (14 сортов картофеля и 4 сорта баклажана);

гены устойчивости пшеницы, идентифицированные методом гибридологического анализа, фитопа-тологического тестирования, моле-кулярно-генетического анализа сор-тообразцов, устойчивых к возбудителям ржавчины, для использования в селекционной практике;

гибридологическая и цитологическая оценка образцов коллекции томата для использования в селекции при создании высокоурожайных и высококачественных сортов, адаптированных к почвенно-климатичес-ким условиям Юга России;

47 самоопыленных линий ячменя, полученных для ассоциативного картирования генов устойчивости к возбудителям сетчатой и темно-бурой пятнистости;

устойчивые к бурой ржавчине, септориозу и мучнистой росе сорто-образцы пшеницы, выявленные в условиях инфекционных питомников ВНИИФ, МНИИСХ и КНИИСХ имени П.П. Лукьяненко, в теплицах и камерах искусственного климата, для использования в качестве источников и доноров эффективных генов для создания новых сортов пшеницы, устойчивых к фитопатогенам;

генофонд староместных и стародавних сортов мягкой пшеницы, устойчивых к бурой ржавчине, желтой и темно-бурой пятнистостям (27 источников);

набор источников устойчивости к расе ид99 Риоа1п1а дгат1п1в f. эрЛп-й'с/, несущих эффективный ген Sr25, ген Sr24, сцепленный с геном устойчивости к бурой ржавчине Lr24, и ген Sr36, выделенные из 45 образцов коллекции ВИР;

источники устойчивости кукурузы к кукурузному мотыльку (сортообраз-цы кукурузы зарубежной селекции); гречихи - к гречишному долгоносику в условиях Дальнего Востока;

13 сортообразцов риса, устойчивых к семнадцати изолятам возбудителя пирикуляриоза, распространенным в условиях Дальнего Востока;

4 сорта, устойчивые к бурой ржавчине, с пониженным накоплением

тяжелых металлов для выращивания на территории Краснодарского края на почвах, загрязненных Ni и Cr.

По результатам исследований опубликовано 2 книги, 22 статьи, в том числе 18 в рецензируемых журналах ВАК и 4 - в зарубежных изданиях.

Задание 05.03. «Разработать системы биологической защиты сельскохозяйственных культур с целью фитосанитарной стабилизации агроэкосистем на основе использования биологических средств защиты растений: энто-мофагов, энтомопатогенов, микробов-антагонистов и продуцентов биологически активных веществ» выполняли 4 института (ВИЗР, ВНИИФ, ВНИИБЗР, ДВНИИЗР) и Лазаревская ОСЗР.

Комплексные программы создания и использования биопрепаратов для разработки беспестицид-ных систем защиты растений включали экспедиционные исследования по выявлению полезных организмов, сохранение, изучение, и селекционное улучшение их в государственных и рабочих коллекциях, разработку препаративных форм, прогрессивных методов, средств и технологий применения с использованием улучшенных традиционных фаунистических, молекулярно-генетических методов диагностики, компьютерных технологий и программ для сохранения и обработки информации, а также современных приборов (компьютеризированных световых микроскопов, ферментеров, аппаратов лиофильной сушки и др.).

Получена следующая продукция:

метод оценки видового разнообразия жужелиц, разработанный на основе Банка данных ВИЗР «Жужелицы Палеарктики», созданного в результате традиционных исследований, дистанционного наземного и авиакосмического зондирования популяций энтомофагов;

фенетическая структура и ДНК-полиморфизм природных популяций энтомофагов Harmonía axiridis и Adalia bipunctata;

культуральная жидкость непатогенного изолята FS-94 (F. sambuci-num) и ее высокомолекулярная фракция, индуцирующие системную устойчивость растений пшеницы к Stagonospora nodorum и моркови -к Alternaria radicina;

структуры фрагмента бактериального белка холодового шока (пептид cps15), индуцирующего устойчивость пшеницы в фазе проростков к F. avenaceum;

новый биопрепарат витаплан, сп на основе Bacillus subtlis (штаммы ВКМ B-2604D и ВКМ B-2605D, № гос. регистрации 139(199)-02-75-1; свидетельство Минсельхоза РФ №75 от 21.06.2013);

новая препаративная форма биопрепарата гамаир, кс (№ гос. регистрации 2515-13-307-214(215)(434)-0-0-3-0; свидетельство Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору №2515 от 12.02.2013),

новые полифункциональные препараты, включающие метаболитный комплекс штамма Bacillus subtilis и полимерный нанодисперсный препарат катапол;

патент РФ «Биопрепарат для защиты растений от вредителей и способ его получения» № 2487542 от 20.07.2013 г;

заявка на патент №2012144595 «Способ получения культуры сим-биотических бактерий энтомопато-генных нематод»,

усовершенствованная технология приготовления питательной среды для выращивания Leisdimidiata Fabr.;

метод массового разведения и применения криптолемуса высокопродуктивных популяций;

препараты из разных классов химических соединений (неоникотино-идов, фосфорорганических, пирет-роидов и абамектинов) с различными характеристиками токсичности для энтомофагов Macrolophus nubi-lis H.S. и Encarsia partenopea Masi;

фунгитоксичные вещества штаммов-продуцентов биопрепаратов (BZR 517 Bacillus subtilis strain p69_H01, BZR 436 Bacillus subtilis strain p69_H01, BZR 336 g Bacillus

subtilis strain p69_H01, BZR 59 Bacillus licheniformis strain Can5, BZR 417 Ochrobactrum sp. DB7) для разработки лабораторных регламентов производства биопрепаратов, расшифровки механизмов их действия, идентификации штаммов бактерий для последующего депонирования и патентования;

тестированные образцы вирусного препарата ВЯП ХСК-18 для последующей разработки более совершенных бакуловирусных энтомопа-тогенных препаратов против хлопковой совки;

элементы технологии массового разведения и применения афидофа-га Leis dimidiata, обеспечивающие повышение производительности биолабораторий и эффективность защиты сельскохозяйственных культур от тлей;

метод синхронного мониторинга яблонной плодожорки отловом самок светодиодными ловушками, самцов - феромонными ловушками и гусениц - ловчими поясами;

программа для автоматизации расчета экономических показателей производства энтомофагов (Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2013615891 от 21 июня 2013 г.).

По результатам исследований опубликованы 1 книга, 73 статьи, в том числе 54 в рецензируемых журналах ВАК и 19 в зарубежных изданиях.

Задание 05.04. «Создать экологически малоопасные химические средства защиты растений и эффективные препаративные композиции с использованием нано-технологий и традиционных методов, оптимизировать ассортимент средств защиты растений, разработать современные технологии их применения в системах земледелия нового поколения» выполняли 4 института (ВИЗР, ВНИИФ, ВНИИБЗР, ДВНИИЗР).

Основной задачей исследований было обоснование совершенствования ассортимента химических средств. Проведены фундаментальные исследования в области разра-

ботки улучшенных препаративных форм и смесевых препаратов, на-нопрепаратов, оценка эффективности и безопасности большого числа ежегодно поступающих в страну зарубежных пестицидов для их последующей государственной регистрации и разработаны регламенты их применения. Получены следующие результаты: регламенты применения 67 пестицидов, рекомендованных для включения в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации;

красители (бенгальский розовый и метиленовый синий)и меркаптопи-ридин оксид, обусловливающие системную приобретенную устойчивость огурца к оливковой пятнистости, аналогично ингибиторам антиокислительных ферментов - ами-нотриазолам и диэтилдитиокарба-матам и известным индукторам системной болезнеустойчивости бета-аминомасляной кислоте и соли К2 НРО4;

методы лабораторного скрининга индукторов болезнеустойчивости картофеля на основе биохимических маркеров;

новая концентрированная препаративная форма нанодисперсного препарат катазар Ф для борьбы с болезнями растений;

региональные регламенты применения гербицидов нового поколения в посевах ранних зерновых колосовых культур, риса, кукурузы на зерно и сои на юге Дальнего Востока;

13 оригинальных методов контроля остаточных количеств пестицидов в сельскохозяйственной продукции, почве и воде водоемов, утвержденных в 2013 г в качестве официальных документов Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации;

метод высокоэффективной жидкостной хроматографии для измерения остаточного содержания трифлоксистробина и его метаболитов в ботве и корнеплодах сахарной свеклы (свидетельство 01-00225/ 205-77-12), утвержденный в каче-

стве официального документа Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации (МУК 4.1. № 3062-13);

усовершенствованная компьютерная программа PESTOPTIMA для определения сбалансированного соотношения эффективности пестицидов и их экологической безопасности;

математические модели для прогноза концентраций пестицидов в почве и грунтовых водах и результаты 10-летних полевых опытов и лабораторных исследований остаточных количеств 9 пестицидов в почвах 3 почвенно-климатических зон (Московская, Курская и Саратовская области);

методы мониторинга резистентности к пестицидам в популяциях вредных членистоногих.

параметры аккумуляции ДДТ и его метаболитов в системе «почва -жуки-щелкуны - сельскохозяйственная продукция»для контроля загрязнения продуктов питания и кормов стойкими пестицидами;

эффективная баковая смесь биопрепарата рапсол с актарой и кон-фидором против личинок тепличной белокрылки Тпа!еигодев уарогапо-гит;

биотипы ежовников, резистентные к гербицидам сегмент, номини и цитадель в условиях Дальневосточного региона.

По результатам исследований опубликовано 2 книги, 44 статьи, в том числе 32 в рецензируемых журналах ВАК и 12 в зарубежных изданиях.

Задание 05.05. «Разработать интегрированные системы защиты сельскохозяйственных культур от вредных организмов на основе принципов многоуровневой регуляции, биоценотического контроля, устойчивых сортов и оптимального сочетания химических и биологических средств» выполняли 4 института (ВИЗР, ВНИИФ, ВНИИБЗР, ДВНИИЗР).

Для оптимизации отдельных звеньев интегрированных систем защиты растений (чередование культур,

сорта и гибриды, обработка почвы, удобрения, химические и биологические средства защиты растений), а также их рациональных сочетаний в региональных севооборотах были проведены полевые опыты по оценке влияния на урожай культур, его качество, показатели эффективности, экологической и биологической безопасности. Получены следующие результаты: система интегрированной защиты семенного картофеля от вредных видов в Северо-Западном регионе РФ, база данных по сортам и системам защиты посадок картофеля (Свидетельство гос. рег. №2013620828 от 15.07.2013 г);

зональная интегрированная система защиты яровой пшеницы в Северо-Западном регионе(опубликована в книге «Биоценологические предикторы модернизации защиты растений»);

технологии фитобиоремедиации почв предкавказской равнины, загрязненных нефтью (20 г/кг почвы), с помощью растительных ассоциаций (райграс + клевер, овсяница + ежа), предотвращающих их деградацию;

регламенты и технологии защиты зерновых культур и сои, картофеля и овощных культур от болезней с использованием биологических и экологически малоопасных химических средств в Дальневосточном регионе;

эффективные и экологически безопасные элементы системы интегрированной защиты озимой пшеницы от комплекса вредных организмов для Центрального района РФ;

сравнительные показатели различных схем химической защиты картофеля, учитывающие риски развития альтернариоза и фитофторо-за, при использовании новых препаратов ревус топ (д.в. мандипропа-мид + дифеноконазол) и юниформ (д.в. азоксистробин + мефеноксам);

эффективные агробиоценотичес-кие приемы беспестицидной защиты озимой пшеницы в условиях стандартного зернотравянопропашного севооборота: поддержание в струк-

К 130-летию со дня рождения В.Ф. Болдырева

туре посевных площадей не менее 30-40 % пропашных культур (подсолнечник, кукуруза, соя), продление защитного эффекта природных популяций теленомин сем. 5се-1юп1с1ае для повышения зараженности первых яйцекладок вредной черепашки Eurygaster integriceps, обеспечение биоразнообразия эн-томофильных и нектароносных культур на Северном Кавказе;

базовые агротехнические приемы для защиты сои на протяжении всего периода вегетации от доминантных вредителей без применения химических средств защиты растений на Северном Кавказе.

По результатам исследований опубликовано 5 книг, 24 статьи, в том числе 18 в рецензируемых журналах ВАК и 6 в зарубежных изданиях. Ученые отделения приняли участия в 18 выставках. Получена 1 золотая медаль.

В целом по тематике научно-исследовательских работ в области защиты растений в 2013 г. сотрудниками НИУ Отделения опубликовано 14 книг, 231 статья, в том числе 166 в рецензируемых журналах ВАК и 65 в зарубежных изданиях. Ученые отделения приняли участие в 50 выставках и получили 15 медалей. Получено 4 патента, подано 10 заявок на предполагаемое изобретение.

Более 80 % разработок освоено в аграрном секторе страны. Наиболее важные из них:

наборы реагентов для выявления вирусных заболеваний (некротич-ность кольцевой пятнистости косточковых, карликовость сливы, нек-ротичное пожелтение жилок сахарной свеклы, ризомания сахарной свеклы, бактериальный вилт кукурузы, вирус некротичной пятнистости бальзамина и вироид веретеновид-ности клубней картофеля;

оптимизированный федеральный ассортимент пестицидов, включающий 67 новых смесевых препаратов и нанопрепаратов, изученных отделением в 2011-2013 гг. и вошедших в «Государственный каталог пестицидов и агрохмикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации».

5 декабря в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева в рамках ежегодной международной научной конференции прошло заседание секции защиты растений, посвященное 130-летию со дня рождения выдающегося энтомолога, профессора Василия Федоровича Болдырева. В работе секции приняли участие профессора и преподаватели, аспиранты и студенты РГАУ-МСХА, МГУ имени М.В. Ломоносова, сотрудники Центра паразитологии Института проблем экологии и эволюции имени

A.Н. Северцова, Российского университета Дружбы народов, Центра «Биоинженерия» РАН, ВНИИ фитопатологии, ВНИИССОК и др.

Конференция проведена при спонсорской поддержке компании «Байер КропСайенс».

В.Ф. Болдырев оставил о себе добрую память, но его имя долгие годы было незаслуженно забыто. Это первая конференция, посвященная памяти ученого. Открыл конференцию заведующий кафедрой защиты растений РГАУ-МСХА С.Я. Попов докладом о жизненном и научно-преподавательском пути

B.Ф. Болдырева. Он напомнил, что Василий Федорович родился 20 января 1883 г. в Саратове в семье служащего. Еще в школьные годы у него проявилась склонность к естествознанию. Юный натуралист занимался сбором и коллекционированием насекомых. Окончив в 1901 г. Саратовскую гимназию с золотой медалью, поступил в Московский университет, где его интерес к естественным наукам развивался под влиянием таких ученых, как К.А. Тимирязев, В.И. Вернадский, И.П. Павлов, Н.Д. Зелинский. После окончания университета с дипломом первой

степени в 1906 г. В.Ф. Болдырев был приглашен академиком Н.М. Кулагиным в Петровскую академию (ныне РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева) на кафедру зоологии и энтомологии сверхштатным стипендиатом (аспирантом). Через год он был избран ассистентом этой кафедры и состоял в этой должности до 1920 г. Этот период был очень активным в его педагогической и научной деятельности. Он организовал и возглавил кафедру энтомологии на Голицынс-ких высших сельскохозяйственных женских курсах, преподавал в Лесном и Лесохозяйственном институтах. В 1920 г. он создал кафедру сельскохозяйственной и лесной энтомологии в Петровской сельскохозяйственной академии и возглавлял ее до 1954 г.

Его исследовательская работа была направлена на изучение биологии прямокрылых (саранчовых, кузнечиковых, сверчков). С этой целью Василий Федорович выезжал на Черноморское побережье и в Грузию. За открытие особенностей сперматофорного оплодотворения у саранчовых В.Ф. Болдыреву в 1917 г. Русским энтомологическим обществом была присуждена премия П.П. Семенова-Тян-Шанского. В.Ф. Болдырев был одним из инициаторов применения авиации в защите растений. Первые опыты с его участием были проведены на полях, засеянных на Бутырском хуторе, недалеко от академии.В.Ф. Болдырев первым организовал обследования лесов на выявление вредителей, в том числе короедов, в Московской области с помощью авиации. В годы эвакуации он изучал вредителей хлопчатника, овощных и других культур в Средней Азии. Василий