УрФАНИЦ УрО РАН: эффективное взаимодействие науки и производства

В следующем году Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук отметит первый юбилей – 5 лет. Несмотря на то, что организация, казалось бы, молодая, Центр имеет важные в масштабах целой страны достижения, поскольку в его состав вошли шесть научных и производственных организаций, имеющих признанные научные школы в растениеводстве, ветеринарии и животноводстве. В числе сотрудников УрФАНИЦ УрО РАН такие известные ученые, как: академик РАН, доктор биол. наук Ирина Донник; чл.-кор. РАН, доктор с-х. наук Никита Зезин; чл.-кор. РАН, доктор вет. наук Ирина Шкуратова; доктор с.-х. наук Елена Шанина; доктор биол. наук Анна Кривоногова; кандидат с-х. наук Леонид Котов; кандидат с-х. наук Владимир Воробьев и другие.

Важнейшей отраслью в АПК Свердловской области является животноводство – на протяжении многих лет регион входит в топ-10 по производству молока в России, поэтому ученые Центра ведут серьезную работу в области маркерной селекции и генотипирования крупного рогатого скота с целью повышения продуктивных показателей, долголетия животных и устойчивости к заболеваниям, а также в области растениеводства для получения высокопитательных сбалансированных кормов для животных. 

Совершенствованием племенного крупного рогатого скота Урала занимается отдел животноводства и иммуногенетический экспертизы Уральского НИИСХ. Изучаются подходы к реализации генетического и биоресурсного потенциала животных, основанные на молекулярно-генетических исследованиях, включающих определение происхождения крупного рогатого скота и разработку методологии направленной селекции по маркерам продуктивности, долголетия, качества продукции животноводства. Определением достоверности происхождения крупного рогатого скота в Уральском регионе институт занимается с 80-х годов прошлого столетия. В настоящее время идет процесс перехода от иммуногенетического метода определения достоверности происхождения к молекулярно-генетическому.

С 1958 года ежегодно проводится Координационно-методический совет по совершенствованию черно-пестрого скота Урала, издается монография, обобщающая племенную работу по Уральскому региону. 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, использования спермы быков-производителей, разделенной по полу. 

Ученые Уральского НИВИ, входящего в состав УрФАНИЦ УрО РАН, известны на всю Россию, прежде всего, своими разработками в области ранней диагностики и оздоровления поголовья крупного рогатого скота от лейкоза. Благодаря этой работе Свердловская область была первой полностью оздоровлена от заболевания, а производимое молоко соответствует мировым стандартам качества. 


 

Проводится разработка панелей молекулярных маркеров, ассоциированных с генетически обусловленными заболеваниями и устойчивостью к наиболее распространенным болезням животных. Разрабатываются новые подходы в эмбриотехнологиях и технологии редактирования генома животных, усовершенствована методика отбора донорского материала для генного редактирования, 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. В рамках разработки уникальной технологии редактирования генома КРС с целью получения животного с заданными признаками в декабре 2021 года родился первый теленок. Главными мишенями для ученых стали участки ДНК, отвечающие за восприимчивость к лейкозу, комолость (безрогость) и продуцирование гипоаллергенного молока.

«Идея проекта состоит в том, чтобы объединить передовые разработки в эмбриологии, молекулярной биологии, генной инженерии, ветеринарной репродуктологии для создания животных с улучшенными признаками не за 7-10 поколений, а в короткие сроки – путем прямого внесения небольших изменений в геном голштинизированных черно-пестрых коров», – пояснила Анна Кривоногова, руководитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории биологических технологий, доктор биологических наук. 

Также учеными проводится большая работа по изучению микробиоты организма животных и животноводческих предприятий, включающая изучение распространения антибиотикорезистентности бактерий и механизмов ее возникновения. Разрабатываются паспорта антибиотикорезистентности для сельскохозяйственных организаций и проводится картирование региона. 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. 

Далеко известны за пределами Свердловской области ученые Уральского федерального аграрного научно-исследовательского центра УрО РАН своими сортами зерновых, кормовых, плодовых, ягодных культур и картофеля, которые выращиваются в разных регионах России на общей площади более 2 миллионов гектаров.

Селекционеры Центра ведут создание сортов в четырех экологических зонах Уральского региона: засушливые степи Зауралья, лесостепь Южного Урала, Средний Урал и предгорье Урала. Уникальные почвенно-климатические условия региона позволили создать 195 сортов зерновых, зернобобовых и кормовых культур, которые дают стабильные урожаи в сложных климатических условиях региона и России.


 

По итогам 2019-2020 гг. яровая пшеница Экстра и яровой ячмень Памяти Чепелева уральской селекции показали выдающиеся результаты в стране по урожайности – до 8 т/га и даже 9,6 т/га. А сорт Ирень в рейтинге сортов по мягким яровым пшеницам занял 1 место по объему высева в стране, по данным мониторинга ФГБУ Россельхозцентр. 

В 2022 году селекционеры УрФАНИЦ УрО РАН передали в государственную комиссию РФ по испытанию и охране селекционных достижений новые сорта: картофель Луна и Шихан, горох Малахит, лен масличный Уральский желтый. Проходит государственное испытание мягкая пшеница Ница. Ученые пророчат сорту рекордную урожайность (более 8 тонн с гектара) и оптимальные качества зерна (средняя масса зерна 40-45 грамм, содержание белка 13-15% и клейковины 27-30%).

Кроме выращивания зерна, важным является производство грубых и объемистых кормов, получаемых из клевера и люцерны – незаменимых источников белка. Доля сортов уральской селекции этих культур в регионе составляет 60%. Сорт Сарга селекции УрФАНИЦ УрО РАН – один из наиболее широко возделываемых сортов люцерны в России, районирован во всех почвенно-климатических зонах РФ, а также включен в госреестр Республик Беларусь и Кыргызстан. 

«Люцерна позволяет обеспечить полноценную кормовую базу для КРС. От питательной ценности люцерны напрямую зависит молочная продуктивность коров. Неслучайно за последние 15 лет посевы этой культуры только в Свердловской области увеличились в 6 раз и составляют более 40 тысяч гектаров. Наши сорта: Сарга, Уралочка, Виктория, – дают облиственность 53-60 %, сбор сухого вещества – 7,3 тонны с гектара, сбор сырого протеина – 2,5 тонны с гектара, а урожайность семян с одного гектара составляет от 300-500 кг», – рассказал Максим Тормозин, руководитель отдела селекции и семеноводства многолетних трав УрФАНИЦ УрО РАН, кандидат сельскохозяйственных наук.

Учеными центра совместно с коллегами из южных регионов РФ проделана огромная работа по созданию гибридов кукурузы, подходящих для выращивания в условиях сурового уральского климата, и в результате получен один из самых скороспелых гибридов в стране – Кубанский 102. Он созревает и формирует початок молочно-восковой спелости всего за 100 дней вместо стандартных 120. При этом отличается высоким содержанием крахмала в зерне – около 50%, и урожайностью зеленой массы более двухсот центнеров с гектара.

«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 готовят концентраты для сельскохозяйственных животных, не менее важным является производство грубых и объемистых кормов из клевера, люцерны и кукурузы. Бобовые культуры – это источник полноценного белка и протеина, который необходим в больших количествах для современного высокопродуктивного молочного скота», – рассказал Никита Зезин, директор УрФАНИЦ УрО РАН.

УрФАНИЦ УрО РАН участвует в программах ФНТП и КПНИ по картофелеводству. Запущена ПЦР-лаборатория, построены фитотроны, идет производство качественного семенного материала категории «оригинальное семеноводство». Успешное внедрение маркер-ориентированной селекции картофеля позволило провести генетическую паспортизацию сортов, вести по аллелям отбор гибридного фонда на резистентность к основным болезням и вредителям картофеля, поддерживать чистый от вирусов генофонд. 


 

Сегодня сформирована комплексная программа исследований: фундаментальные исследования, генетические коллекции, маркер-ориентированная селекция, оригинальное семеноводство на основе диагностики патогенов, ПЦР-анализа материала, сортовая технология возделывания. Замкнутый цикл – от фундаментальных исследований до продукции на полках магазинов – позволяет не только создавать технологичные сорта, но и довольно стремительно размножать их, выпуская до десяти тысяч тонн элитных семян картофеля в год в целях импортозамещения. В рамках этой работы созданы сорта: Аляска, Терра, Легенда, Арго и другие. 

Сады Свердловской селекционной станции садоводства и Южно-Уральского НИИ садоводства и картофелеводства УрФАНИЦ УрО РАН стали основой садоводства не только Свердловской и Челябинской областей, но и прилегающих регионов с суровыми климатическими условиями. 

За годы работы учеными центра создано и включено в Государственный реестр селекционных достижений РФ свыше 350 сортов плодовых, ягодных и декоративных культур, в числе которых яблоня, груша, вишня, слива, смородина, крыжовник, жимолость, малина, земляника и другие. Работа селекционеров направлена на получение сортов с комплексом хозяйственно-полезных признаков (зимостойкость, урожайность, качество плодов), высокой адаптационной способностью к изменяющимся условиям среды, устойчивостью к болезням и вредителям, устойчивостью к биотическим и абиотическим стрессовым факторам среды.

В центре собрана уникальная генетическая коллекция сортообразцов плодовых, ягодных и декоративных культур, которая насчитывает более 81,5 тыс. штук и представляет собой источник исходных форм для селекции мирового значения. 

Интересными и перспективными являются исследования в области цифровизации в растениеводстве, связанные с разработкой собственного программного обеспечения для проектирования систем земледелия, анализа экономической эффективности агротехнологий в сельхозпредприятиях, создания электронных карт, книг истории полей, мониторинга техники. Этой работой занимается Курганский НИИСХ, и программное обеспечение уже внедрено в 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.

Фундаментальные научные исследования, тесные связи с коллегами, высокий спрос на научные достижения от сельхозтоваропроизводителей всей страны позволяет Уральскому федеральному аграрному научно-исследовательскому центру УрО РАН занимать позиции ведущего аграрного научного учреждения России.