Екатерина Пикаревская – студентка института химии АлтГУ. Ее проект – «Создание биологического препарата на основе почвенных грибов для защиты сои от цистообразующей нематоды».
Разработка выиграла грант в миллион рублей в конкурсе «Студенческий стартап» при поддержке Фонда содействия инновациям. Екатерина работает под руководством Дениса Минакова, доктора технических наук, профессора кафедры органической химии АлтГУ.
Невидимый вредитель
«Соевая цистообразующая нематода – очень распространенный вид микроскопических круглых червей, длиной около миллиметра, – объясняет Екатерина. – Этот вредитель включен в перечень карантинных объектов РФ, что говорит о его опасности и потенциальной способности нанести значительный ущерб сельскому хозяйству».
Мировая статистика показывает, что глобальные потери урожая сои от нематод достигают 10% – это треть всех потерь от вредителей и болезней.
На Россию приходится около 1% мирового производства сои. Посевные площади сои в РФ в 2024 году, по данным Росстата, составили 4,2 млн га. Ежегодные потери урожая из-за заражения превышают 150 тысяч тонн.
Нематода повреждает корневую систему, образуя вздутия и деформации, в которых живет и питается соками растения. Нарушение питания и водного обмена у сои приводит к ослаблению иммунитета, карликовости, плохому созреванию бобов и увяданию. При сильном заражении гибнет 70-80% урожая.
Долговременную угрозу представляют цисты нематод. В одной цисте может находиться до 500 личинок. Они сохраняются в почве до 8 лет даже без растения-хозяина, что делает землю непригодной для повторного выращивания культур.
Нет аналогов
Существуют препараты, направленные на борьбу нематодами, которые поражают томаты, морковь, картофель и зерновые растения.
«Против нематод применяют «химию», и она в основном зарубежная. Отечественных биологических препаратов против такого вредителя просто не существует», – констатирует ученая.
Валовой сбор этой стратегически важной культуры в регионе в 2024 году достиг 449 тыс. тонн, а посевные площади уже превысили 300 тыс. га.
«Алтайский край занимает шестое место в России по выращиванию сои. Естественно, такой препарат очень нужен здесь», – отмечает исследователь.
Однако география применения будущего препарата не ограничится одним регионом.
«Применять его можно не только в Алтайском крае, но, например, еще на Дальнем Востоке, потому что там сосредоточены самые большие посевы сои в стране», – объясняет Екатерина.
Грибы против нематод
В основе препарата – почвенные мицелиальные грибы. Они поражают червей-нематод. По сути, это природные враги этих вредителей.
В природе эти грибы переваривают тела взрослых червей и их цисты – защитные капсулы. Так грибы питаются и одновременно уничтожают вредителей непосредственно в почве. Ведь каждая циста обычно устойчива к химикатам.
Выбор в пользу грибов, а не бактерий, был сделан неслучайно.
«По сути, мы переводим борьбу с нематодой с химического на биологический уровень. Такой способ экологически чистый, безопасный для человека, животных и полезных насекомых, – объясняет Екатерина. – Грибы были выбраны, в том числе, и потому, что некоторые из них могут выделять питательные вещества, помогая растению усваивать микроэлементы. Кроме того, они предотвращают некоторые грибковые заболевания, например, фузариоз, – выступают антагонистами патогенных грибов».
Во-вторых, препарат будет не только бороться с нематодами. Он также улучшает минеральное питание растений, подавляет развитие патогенных грибов и способствует долгосрочному сохранению плодородия земель.
Препарат будет обладать и другими важными преимуществами. Он не только решает проблему с червями, но и оздоравливает растения. Это происходит благодаря тому, что грибы выделяют особые вещества, которые стимулируют развитие корневой системы, в результате чего корни растут активнее и эффективнее поглощают питательные элементы из почвы.
Кроме того, эти микроорганизмы естественным образом укрепляют иммунитет растений, что служит надежной профилактикой против различных грибковых и бактериальных инфекций. При этом весь процесс происходит абсолютно безопасно для окружающей среды, так как препарат полностью нетоксичен для человека, домашних животных и полезных насекомых.
Минусы химикатов
Почему химия – не лучший выход? Сейчас, чтобы справиться с нематодой, часто используют специальные химикаты – нематоциды. Но у этого подхода есть серьезные минусы: он плохо справляется с прочными оболочками цист и наносит большой ущерб.
Главная проблема в том, что химикаты отравляют землю и воду. Они накапливаются в почве, а дожди и полив смывают их в грунтовые воды и реки. Это вредит рыбам и другим животным.
Химические соединения токсичны для всего живого. Они уничтожают не только вредителей, но и полезных подземных обитателей – микробов и дождевых червей, которые поддерживают здоровье почвы, рыхлят ее и делают плодородной. Без них земля беднеет.
И, в конце концов, к химикатам вредители привыкают. Если постоянно использовать одно и то же средство, нематоды перестают на него реагировать. Фермерам приходится либо сыпать больше ядов, либо переходить на еще более сильные и опасные препараты.
Лабораторные исследования
На вопрос о том, на каком этапе находится создание препарата, разработчик дает четкий ответ: «Сейчас исследование находится на стадии поиска штаммов грибов. Мы выделяем их из почвы. Грант, поддерживающий наш проект, рассчитан на год, и мы планируем завершить свою работу как раз к этому сроку».
Процесс отбора – кропотливая работа в лаборатории.
Сейчас исследуют несколько штаммов грибов, названия которых пока остаются коммерческой тайной, поскольку именно в них заключается уникальность будущего продукта.
Финансирование, полученное по гранту, будет направлено на обеспечение исследовательского процесса.
«Методика довольно стандартная, и уникального оборудования не требует. Средства пойдут на закупку расходных материалов: компонентов для питательных сред, различных солей, реактивов и лабораторной посуды», – уточняет ученая.
Две формы
«Препарат будет в двух формах, – делится планами Екатерина. – Во-первых, это жидкое средство, содержащее мицелий грибов и споры. Во-вторых, мы создаем препарат в сухом виде, где основой будут споры грибов. У сухого аналога срок годности значительно дольше, что делает его более практичным и эффективным для аграриев».
Проект имеет важное стратегическое значение для аграрного сектора. Во-первых, отечественная разработка не только позволит сохранить урожай и доходы фермеров, но и заменит дорогостоящие импортные химикаты.
Инновационная разработка алтайских ученых может стать настоящим прорывом в области биологической защиты растений, открывая новую страницу в экологичном и устойчивом земледелии.
