Генетика и прогнозы: урожаи будущего в лабораториях Тимирязевской академии. "В МИРЕ НАУКИ" № 11

Какие задачи стоят сегодня перед сельскохозяйственными науками? Как информационные технологии, селекционные и генетические исследования отвечают на изменения климата и необходимость снизить выбросы парниковых газов в атмосферу? Об этом журналу «В мире науки» рассказывает ректор Российского государственного аграрного университета — МСХА им. К.А. Тимирязева академик Владимир Иванович Трухачев.

Академик В.И. Трухачев возглавляет Тимирязевскую академию последние два года. До этого, с 1999 по 2019 г., он был ректором Ставропольского государственного аграрного университета.

В 2021 г. Тимирязевская академия стала участником программы «Приоритет-2030». Для сельскохозяйственного вуза это новые лаборатории и возможность поддержать молодых специалистов. 11 октября этого года В.И. Трухачев участвовал в совещании с президентом России В.В. Путиным о научно-техническом обеспечении развития агропромышленного комплекса. По итогам совещания Федеральную научно-техническую программу развития сельского хозяйства продлили до 2030 г.

— Владимир Иванович, какие выводы можно сделать по итогам недавно прошедшего совещания с президентом России о развитии агропромышленного комплекса?

— Президент отметил, что высокие показатели АПК — это результат системных изменений. Агропромышленный комплекс стал по-настоящему современным, насыщенным передовыми технологиями и новациями. Принято решение продлить сроки действия научно-технической программы до 2030 г. и обеспечить бесперебойное выделение средств на разработку новых технологий, которые должны незамедлительно находить применение в аграрном секторе.

Глобальные вызовы, такие как проблема продовольственной безопасности, загрязнение окружающей среды и снижение биоразнообразия, изменение климата и исчерпание природных ресурсов, ставят научное сообщество перед непростой задачей: вооружить аграрную отрасль не только прорывными идеями и технологиями, новыми сортами, гибридами, породами и линиями, но и инструментами рационального управления, обеспечивающими высокую эффективность и приумножение природного капитала планеты.

Российское растениеводство, фермерские хозяйства, агрохолдинги находятся в зависимости от импорта семян по ряду социально и экономически значимых культур. «Тимирязевка» уже сегодня успешно создает современные высокопродуктивные устойчивые к болезням и вредителям F1‑гибриды овощных растений и внедряет их в производство.

— Задачи, которые стоят перед сельским хозяйством, будут решать сегодняшние студенты. Как обстоят дела с абитуриентами в Тимирязевской академии?

— Для решения актуальных задач нужны высококлассные специалисты, и это следующая задача: выстроить всю цепочку по подготовке кадров нового поколения — от довузовской подготовки до постдоков. Мы предлагаем развить идею агроклассов с разработкой «пакетных решений» для сельских школ, включая программы дополнительного профессионального образования для сельских учителей, которые можно будет реализовать в любом регионе, в том числе с использованием дистанционных форм и онлайн-курсов.

Мы планируем сделать «Тимирязевку» университетом магистерско-аспирантского типа, то есть сместить акцент с массового выпуска кадров для производителей сельхозтоваров на подготовку уникальных специалистов научно-исследовательского профиля, а также освоение редких профессий нового технологического уклада в магистратуре и аспирантуре. Мы ставим для себя задачу подготовить кадры для региональных вузов по прорывным направлениям аграрной науки.

Тимирязевская академия переживала разные времена. Сегодня я благодарен коллективу за то, что за последние два года нам удалось стабилизировать приемную кампанию. Мы можем дать студентам хорошее образование, подготовить качественных специалистов, но надо помнить, что учеба — это четыре года бакалавриата и максимум два года магистратуры. А затем начинается долгая трудовая жизнь. И нам бы хотелось, чтобы выпускники оставались комфортно работать на сельскохозяйственных предприятиях, куда устроятся после учебы. Я говорил о кадрах с руководителями компаний «Фосагро», «Акрон», «Продимекс», «Русагро», «Уралкалий» и «Уралхим».

За последний год мы на треть снизили количество экзаменов в Тимирязевской академии. Студенты — умные, продвинутые и мотивированные люди, которых надо увлечь. Поэтому мы занимаем их практикой: отправляем на сельскохозяйственные предприятия, о которых я говорил, в сопровождении преподавателей и мастеров.

— Технологии обработки информации сегодня активно используют во всех сферах науки и производства. Как эти технологии участвуют в агропромышленном комплексе и какие разработки создают в Тимирязевской академии?

— В Тимирязевской академии под руководством лауреата Нобелевской премии Риккардо Валентини, лучшего эколога Европы 2015 г., разработаны самые продвинутые в мире прототипы датчиков CropTalker, реализуемых в соответствии с концепцией интернета вещей (IoT). Их последовательные диверсификация и масштабирование в АПК России позволят снизить высокую неопределенность локальных прогнозов управляемой урожайности в каждом хозяйстве: сначала до принятых в Европе 10%, а затем и до 6%.

Первый опыт апробации CropTalkers на экспериментальных посевах твердой пшеницы в четрех засушливых регионах России (от Саратова до Омска) c участием трех региональных институтов РАН, а также компаний Barilla и «Акрон» подтвердил хорошие перспективы их дальнейшего развития и внедрения в создаваемую систему поддержки принятия решений.

Одним из основных критериев наилучших доступных агротехнологий становится минимально возможный углеродный след получаемой продукции. Разрабатываемый в Тимирязевской академии уникальный и пока единственный в России инструментально-информационный комплекс прецизионного анализа продукционных процессов и потоков парниковых газов на уровне агро- и урбоэкосистем (с частотой измерений 10 Гц) послужит основной для создания на базе нашего университета федерального центра признаваемой в мире сертификации наилучших доступных низкоуглеродных агро- и биотехнологий, в которых так заинтересованы отечественные производители и экспортеры минеральных удобрений, металлов и углеводородов.

— Сельское хозяйство называют одной из отраслей, которая формирует наибольшее количество парниковых газов. В то же время популярна тема органического земледелия — экологичного сельского хозяйства. Какие проекты сейчас работают в этом направлении?

— «Тимирязевка» была одним из первых аграрных университетов, включившихся в разработку агротехнологий для органического сельского хозяйства. Дополнительный импульс для развития этого направления придал Федеральный закон о производстве органической продукции, который вступил в силу в январе 2020 г.

В этом году РГАУ-МСХА первым среди вузов страны провел набор группы из 28 студентов на первый курс Института агробиотехнологии по профилю «Органическое сельское хозяйство». На нашей полевой станции в 2021 г. мы выделили около 1 га земли и заложили опыт по органическому земледелию, собрали первый урожай; качество полученной продукции проанализируем в ближайшее время.

За последние четыре года учеными университета для органического земледелия проведены исследования и разработаны четыре органо-минеральных удобрения, два защитно-стимулирующих комплекса, два биоприлипателя для предпосевной обработки семян, биопестициды. Все препараты запатентованы. Биоприлипатель в марте этого года был отмечен серебряной медалью на Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед», а защитно-стимулирующие комплексы на 30-й Международной агропромышленной выставке-ярмарке «Агрорусь» в Санкт-Петербурге получили золотую медаль. Так что университет вносит достойный вклад в развитие новых агротехнологий для органического сельского хозяйства. И мы будем все активнее продолжать такие исследования.

— Последнее время часто всплывает термин «борщевой набор» — перечень определенных овощей, которые постепенно растут в цене. Какие исследования Тимирязевской академии в области растениеводства направлены на импортозамещение и показывают лучшие результаты?

— У нас очень неплохо поставлена работа по выращиванию F1‑гибридов капусты. Важно, чтобы кочан капусты дольше сохранялся при естественных температурных условиях: сегодня наша капуста доходит до покупателя свежей и через полгода, будто вчера сняли с грядки. Это гордость Тимирязевской академии. Аналогичная ситуация с луком: мы определили заболевания, которым он подвержен. Есть результаты по картофелю. Испытания проходят на опытных делянках.

Аграрии должны отвечать перед государством за повышение цен на продукты «борщевого набора» и принимать активное участие в этой работе. Наша задача — получить качественные продукты с длительным сроком хранения. Это должны быть наши семена, чтобы не зависеть от зарубежных поставщиков, которые могут поднять цены. Я считаю, что у нас хорошие результаты. Тимирязевская академия сделала себе имя в этом направлении. Нашими гибридами засевается 20% площади России, это немало. И мы совершенствуем сорта. Министерство науки и высшего образования увидело, чего стоят тимирязевские овощеводы, и поддержало нас на последнем конкурсе: мы стали центром мирового уровня по овощным культурам.

— Какие исследования Тимирязевская академия проводит в области племенного животноводства?

— Мы любим, ценим и понимаем животноводство, хотя работать в нем очень тяжело, особенно в производственной части. С одной стороны, последние достижения в области молекулярной генетики, разработка не имеющих аналогов технических инструментов (высокопроизводительное секвенирование), с другой — возможность использования суперкомпьютеров для анализа не просто больших, а супербольших данных о генетической информации открыли совершенно новые перспективы управления наследственностью и получения животных с заданными параметрами продуктивности и устойчивости к заболеваниям.

У нас уже реализуются проекты Российского научного фонда (РНФ) в областях поиска локусов генома, ассоциированных с признаками продуктивности мелкого рогатого скота, а также метагеномных исследований.

Уникальными лабораториями располагают компании «Мираторг» и «Черкизово». Таких приборов на текущий момент нет ни у нас в вузе, ни в одном научно-исследовательском институте. Поэтому они нас приглашают и мы работаем вместе: наш ум и их техника в сочетании дают очень хороший результат.

Конечно, можно работать и так, но у науки должно быть свое оборудование. Я благодарен президенту, Министерству науки и высшего образования и Министерству сельского хозяйства за то, что мы выиграли два крупных конкурса.

Во-первых, это создание научного центра мирового уровня «Агротехнологии будущего», который позволит нам приобретать оборудование высшего уровня для проведения фундаментальных исследований. Во-вторых, Тимирязевская академия получила специальную часть гранта «Приоритет-2030» в области «Исследовательское лидерство». Этого гранта удостоены только 18 вузов в стране, из них единственный сельскохозяйственный — «Тимирязевка».

Теперь есть средства и надо организовывать новые лаборатории. Ребят, которые будут в них работать, мы уже готовим: только за последние полтора года мы пригласили 187 человек в качестве преподавателей.

Это ассистенты и аспиранты, которые пишут кандидатские и докторские диссертации и уже работают на оборудовании, приобретаемом нами в рамках центра мирового уровня «Агротехнологии будущего», программы «Приоритет-2030».

— Какие задачи будет решать Тимирязевская академия, получив средства на развитие?

— Мы представляем две ключевые стратегические инициативы. В их реализации будут принимать участие наши партнеры, их в программе более 50. У нас есть выпадающие компетенции, мы понимаем, что невозможно осилить решение фундаментальных задач в одиночку, поэтому мы пойдем по пути европейских вузов, которые вступают в коллаборацию с исследовательскими организациями и вузами, успешными предприятиями реального сектора экономики, отраслевыми ассоциациями и кооперативами. И здесь наша амбиция — стать для них ключевым партнером.

Проект «Агробиотех» включает две большие области — генетику и селекцию: без этого невозможен дальнейший рост АПК. Они определяют около 60% продуктивности, и в дальнейшем их роль будет только расти.

Мы будем работать в следующих направлениях. На примере овощей, используя пребридинг и методы предиктивной селекций, мы планируем получить не менее десяти уникальных признаков, кардинально меняющих стратегию селекции конкурентоспособных сортов. Со стратегическими партнерами — группой компаний «Агропромкомплектация», холдингом «Мираторг» — будут проведены работы по выявлению и использованию метагеномных и метаболомных маркеров: это новый уровень селекционно-генетической работы в животноводстве.

Выполнять селекционно-генетические работы могут только кадры с особыми компетенциями в новой магистратуре-аспирантуре, которая будет создана в РГАУ-МСХА. Для их подготовки будут разработаны новые образовательные программы и курсы дисциплин по геномике растений, геномному редактированию, управлению продуктивностью и здоровьем сельскохозяйственных животных.

Принципиально новыми будут прикладные работы по биофортификации (созданию сортов с повышенной питательной ценностью, несвойственной природным аналогам: например, пшеница, ячмень, обогащенные селеном и кремнием), по получению растений-биореакторов (фактически перемещение в растение целого биотехнологического завода: например, томаты как биореактор синтеза известного антиоксиданта ликопина).

Наши приоритеты в новых агротехнологиях — платформенные технологии, обеспечивающие оптимальную реализацию генетического потенциала: например, технологии «умных» удобрений контролируемого и пролонгированного действия, сбалансированных по химическому составу, с периодом действия от нескольких дней до трех месяцев. Здесь наш партнер — «Фосагро».

Ведутся работы по агротехнологиям: биологизированной защите растений, созданию вертикальных ферм, валоризации сельскохозяйственных отходов, управлению водными ресурсами и др. Мы критически смотрим на все, что нас окружает, с точки зрения эффективности каждого квадратного метра, будь то теплицы или Мичуринский сад в 20 га. Нам надо возродить традиции, которые существовали 50–60 лет назад, и вернуть доброе имя академии. Для этого у нас есть абсолютно все: мощный коллектив, материальная база, четкая позиция государства относительно нашего вуза. Тимирязевская академия — флагман аграрного образования и должна подтверждать это научными изысканиями, уровнем образования, просветительской и культурной работой.

Вектор развития направлен на молодежь, но мы не забываем и ветеранов. Без них нельзя. В ветеранской организации у нас 900 человек, которые понимают, что нужно подготовить много молодых исследователей.

— В первой половине XIX в. Британский аристократ Уильям Амхерст произнес фразу, которую сегодня часто цитируют: «Есть три способа разориться. Самый быстрый — скачки, самый приятный — женщины, самый надежный — сельское хозяйство». Как вы можете ее прокомментировать в современных реалиях?

— Я окончил ветеринарный факультет в 1977 г., связал жизнь с сельским хозяйством и ни разу об этом не пожалел.