Урожайный год
Иркутские ученые вывели новые сорта сои и оценили пользу городских лесов
«Ангарская» и «Тагна» – так называются новые сорта сои и ржи, которые недавно вывели ученые Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН. Еще одно важное достижение – разработка уникального метода по оценке экосистемных услуг городских лесов. На его основе созданы карты, которые помогут в том числе природоохранным службам. Мы решили подробнее узнать об этих и других результатах работы института в 2024 году.
У сои большие перспективы
У стены стоят снопы сои, на шкафу – банки с зерном. Обстановка в рабочем кабинете замдиректора СИФИБР СО РАН, кандидата биологических наук Николая Дорофеева напоминает офис сельхозпредприятия. Ассоциации появились неспроста. Николай Владимирович входит в состав научно-технического совета областного минсельхоза. А еще, к примеру, именно отсюда по полям Иркутской области начался путь сои – одной из наиболее важных с экономической точки зрения зернобобовых культур. Хотя она и является по рождению субтропическим растением.
– У сои большие перспективы, – уверен Николай Дорофеев. – У нее разнообразный и сбалансированный биохимический состав. Это высокомаржинальная культура. С 2009 года в России объем ее производства вырос в 10 раз, но потребность в ней у отечественной пищевой и кормовой промышленности растет. А соя, которую ввозят из-за рубежа, имеет в основном генномодифицированное происхождение. А значит, возможно введение минсельхозом РФ запрета на ее импорт.
Изучением сои в СИФИБР СО РАН занялись в конце 1990-х годов. Сначала это была работа скорее фундаментального, а не прикладного значения. Ученые хотели показать в целом, возможно ли в наших условиях выращивать сою, работали совместно со Всероссийским НИИ масличных культур из Краснодара.
– С 2010 года начались эксперименты по инокуляции – процессу предпосевной обработки семян специальными микроорганизмами, чтобы растения потом лучше росли и развивались, а также по применению минеральных удобрений. Мы сделали уже большие посевы. Тогда же начали заниматься селекцией. Первые образцы привезли из Краснодара, – вступила в разговор научный сотрудник лаборатории физико-биохимической адаптации, кандидат биологических наук Наталья Катышева.
Адаптация сельхозкультуры к местным условиям
Первые сорта сои выведены совместно с ВНИИМК, один из них – «Баргузин», а последние – «Унга» и «Ангарская» – это уже селекционные достижения СИФИБР СО РАН, полученные без использования методов генной инженерии.
Было важно добиться прежде всего скороспелости культуры в климате Иркутской области. Сорта должны иметь высокую экологическую пластичность, ведь Приангарье для сои изначально не самая лучшая среда с коротким вегетационным периодом, низкой суммой активных температур и недостаточной влагообеспеченностью.
Поэтому ученые при выборе родительских пар растения для скрещивания учитывали максимальную адаптивность к местным условиям. В итоге сорта сои, которые участвовали в гибридизации, хорошо адаптировались и показали достойную урожайность.
– До наших разработок в Иркутской области сою не выращивали. Сейчас ею засевают около 3 тыс. га. Интерес к культуре будет расти, как и случилось, например, с рапсом. Тем более, в последнее время рынок зерновых неустойчивый. Мы начали передавать семена сои небольшими партиями в сельхозпредприятия Куйтунского района. Продолжаем работу над выведением новых сортов сои. После чего они проходят сортоиспытания в «Госсорткомиссии» для получения патентов и включения в Государственный реестр селекционных достижений, – резюмировал Николай Дорофеев.
Еще здесь создают новые сорта ржи – эта исконная зерновая культура тоже набирает популярность из-за полезности, неприхотливости и способности бороться с сорняками. Продолжаются в институте исследования и селекция пшеницы.
– В чем проблема получения новых сортов? Это очень длительный процесс. Никто не знает, как сойдутся вместе гены родителей. Мы привносим в селекционный процесс современные биотехнологические методы. У растений можно взять микроспору – половую клетку, которая несет гаплоидный набор хромосом. Если мы подействуем на нее стрессовым фактором, она может дать начало новому растению сразу без слияния с другой половой клеткой. Это растение будет иметь гаплоидный набор хромосом, который можно превратить в диплоидный набор с помощью простой обработки химическим агентом колхицином. И в результате потомки этого растения получат постоянные свойства, которые будут передаваться из поколения в поколение. В итоге за пару лет можно вывести новый сорт, – пояснила старший научный сотрудник лаборатории физиологической генетики, кандидат биологических наук Ирина Любушкина.
Ученые продемонстрировали нам выведенные таким образом семена нового сорта пшеницы, у которого пока нет названия. Вероятно, он по традиции будет назван в честь какой-нибудь речки Заларинского района, где на стационаре института проходят полевые испытания растений.
Городские леса впитывают промышленные загрязнения
Интересных результатов добились и сотрудники лаборатории природных и антропогенных экосистем СИФИБР СО РАН. Завлаб, кандидат биологических наук Ольга Калугина рассказала, чем занимается ее подразделение:
– Наша основная цель – изучение состава, структуры, динамики биоразнообразия Байкальской Сибири на уровне видов, биоценозов и экосистем. Мы проводим комплексные разноплановые исследования: от редких исчезающих реликтовых видов растений, до водорослей и насекомых. Большой блок работы лаборатории – изучение состояния лесов, которые подвергаются воздействию негативных факторов. Это незаконные рубки, пожары, техногенные загрязнения. В нашем экономически развитом регионе есть немало предприятий, которые часто сосредоточены рядом, соответственно, все выбросы перекрываются друг с другом и наносят негативный ущерб. Большое внимание уделяем выбросам алюминиевых заводов, ведь ни в одном другом регионе не работают сразу три таких производства.
Ученые проводили исследования в Иркутске, Ангарске, Усолье-Сибирском. В городских лесах создали сеть мониторинга и изучали три древесные породы: сосну, березу и лиственницу. Каждая из них выступает аккумулятором загрязняющих веществ. Также проанализировали миграцию этих веществ на разных горизонтах почвы, включая тот фактор, как через корни происходит дополнительное загрязнение деревьев.
Эксперты изучали, как ассимиляционные органы деревьев поглощают загрязняющие вещества – поллютанты. В частности, серу, хлор, фтор, тяжелые металлы. В итоге в хвое и листьях содержания свинца были от 10 до 40 раз выше фоновых значений; кадмия хрома, никеля и цинка от 10 до 30 раз выше фона, накопление серы и хлора превышало фоновое от 3 до 15 раз. Выявлены существенные нарушения процессов фотосинтеза и дыхания древесных растений. По результатам исследований ученые сделали оценку регулирующих и поддерживающих экосистемных функций/услуг городских лесов.
В каком микрорайоне Иркутска лучше экология?
– Городской лес – это своеобразная экологическая модель. На ней можно посмотреть точки отсчета: как происходят нарушения, загрязнение всего города в целом. Три исследуемых города входят в одну зону Иркутско-Черемховской промышленной агломерации и располагаются на одном типе почв – серых лесных. Для модели они нам подходят идеально. Мы изучали регулирующие и поддерживающие экосистемные услуги. Это новый подход, который для России до сих пор не разработан, – рассказала старший научный сотрудник лаборатории, кандидат биологических наук Ольга Шергина.
Экосистемные услуги – это польза, которую люди получают от окружающей среды. Но раз это «услуги», как подсчитать их стоимость? Тем более блага матушка природа дает нам бесплатно. В ряде стран их оценивают в денежном эквиваленте. В России этот вопрос исследуют около 10 лет.
– Мы понимали, что в денежном эквиваленте для нашей страны этот метод не подойдет, и оценили экосистемные услуги картографически. Построили экологические карты, на которых выделены различные зоны, где уровень этих услуг оптимальный, достаточный или низкий. Там показано, где благополучнее жить человеку. Например, в Иркутске самый чистый район – Юбилейный. Даже возле областной больницы ситуация лучше, чем в Академгородке. Влияет роза ветров, перемещение промышленного загрязнения. Предполагаем, что поэтому самый неблагоприятный район по нашим исследованиям – Ново-Ленино. А в ИВАТУ мы обнаружили PM-частицы, которых не выявили больше ни в одном городе. Скорее всего они имеют не промышленный характер, а поступают от выбросов двигателей самолетов, поскольку содержат очень много углерода, серы и имеют состав таких «прожженных» частиц, похожий на пепел от вулканов, – подытожила Ольга Шергина.
Разработанный уникальный подход ученых СИФИБР СО РАН – универсален и может использоваться на других урбанизированных территориях, которые подвергаются антропогенному воздействию. Карты-схемы будут полезны и природоохранным структурам, занимающимся озеленением и лесовосстановлением. А всем нам эти исследования напоминают, как важно сохранять зеленые пояса городов, ведь деревья способны очищать атмосферный воздух.
Комментарий:
Виктор ВОРОНИН, директор СИФИБР СО РАН:
– Польза фундаментальной науки в том, что порой не знаешь, на какое практическое применение попутно в итоге выйдешь. Так, наши ученые выделили ряд микроорганизмов, которые могут активно разлагать разливы нефтепродуктов в наших холодных условиях, и на это получен патент. Это, естественно, важно для рекультивации земель, ликвидации аварийных ситуаций.
Институт участвовал в большом проекте по цифровому мониторингу Байкальской природной территории. Мы изучали лесопатологическую обстановку вокруг всего Байкала. Поскольку сейчас идет активное биологическое загрязнение, мы отвечали за изучение внедрения чужеродных видов во флору, которые способны нарушить всю экосистему. Всегда отслеживаем, появились ли виды-трансформеры и насколько они опасны. Пока они, к счастью, не нарушили экологическую целостность флоры БПТ, ситуация контролируется.
В свое время СИФИБР СО РАН обнаружил очаги бактериальной водянки на хребте Хамар-Дабан. То же относится и к насекомым-вредителям леса, например, к занесенному к нам уссурийскому полиграфу, который опасен для темнохвойной тайги. Лесопатологическое обследование в рамках проекта завершено, выявлены основные вредители, оценена возможность вспышки размножения, появления новых болезней, очерчены ареалы существующих болезней. По итогам работы выпущена монография.
Лесопатологическая обстановка с пятном распространения уссурийского полиграфа на ЦЭЗ БПТ, по нашим оценкам, хронически тяжелая. С бактериальной водянкой ситуация стабилизировалась в связи с многоводным периодом. Но рано или поздно снова наступит маловодный период, и с усугублением пожарной обстановки могут случиться большие пожары на погибших участках леса. Обследования лесов на БПТ проходят постоянно.
Плюс – мы готовим новый проект по лесовозобновлению. В ЦЭЗ БПТ сгорело немало леса, и возобновляется он неизвестно чем. Мы начали собирать материал на эту тему. Где-то появляется сосна, где-то просто гарь заросла травой. Там в основном горное обрамление, но сейчас есть технологии, когда семена разбрасываются с квадрокоптеров. В общем, проблему нужно изучить подробнее. Мы взаимодействуем с центрами защиты леса, с лесниками и т.д.
Конечно, продолжится работа по селекции сельскохозяйственных растений, команда Николая Дорофеева за создание новых сортов сои получила премию правительства Иркутской области в 2024 году, а годом ранее ее был удостоен заведующий отделом прикладных и экспериментальных разработок, доктор сельскохозяйственных наук Максим Раченко. Под его руководством в Слюдянском районе заложен плодово-ягодный сад, там представлены созданные в институте гибриды плодовых культур, в том числе и яблони. Мы считаем, что на юге Байкала наряду с клубникой можно выращивать полезные, экологически чистые яблоки.
