Если вести речь об обеспеченности семенами наших хозяйств, то в идеале хотелось бы, чтобы семена отечественной селекции не уступали зарубежным, а это зависит от эффективности работы наших ведущих научных селекционных центров. Всех, согласитесь, волнуют вопросы:
Каковы успехи отечественных селекционеров?
Где место в мире отечественной селекции?
Насколько наши ученые владеют современными методиками в области ускоренной селекции?
Наиболее наукоемкая, оперативная и достоверная информация по этой теме прозвучала в ходе научного форума «Отечественная селекция на стыке времен: классические подходы и новейшие тренды». Напомним, что мероприятие прошло в Москве в рамках выставки «Россия» и стало одним из самых обсуждаемых в научном сообществе.
Одна из актуальных прозвучавших тем – возможности для ускоренной селекции. Ученые откровенно ответили на вопрос о том, каким инструментарием владеют сейчас отечественные ученые и как они планируют форсировать селекционные наработки.
Многие ученые в своих выступлениях коснулись вопроса ускорения селекционного процесса. С отдельным докладом на эту тему выступила представитель ООО «КлимБиоТех» Дарья Фрейманс. Компания специализируется на создании автоматизированных лабораторно-климатических комплексов, позволяющих значительно ускорить темпы получения и обработки результатов научно-исследовательской деятельности в области генетики, биотехнологии и селекции ценных сельскохозяйственных культур.
Выступающая рассказала о практических подходах, связанных с ускорением селекционного процесса. Поделитесь, какие видит пути для объединения усилий и ресурсов в достижения максимальных результатов.
Она отметила, что ускоренная селекция в России существует довольно давно. И отдельные её элементы успешно применяются в ФБГНУ «Национальном центре зерна имени П.П. Лукьяненко» уже более 20 лет. Не дожидаясь заморозков, ученые проводят промораживание узлов кущения с помощью испытательных камер.
Сейчас набирает популярность в селекции спидбридинг. Это революционная технология селекции растений, которая значительно сокращает время выращивания культур. Она позволяет получать значительно большее количество поколений растений по сравнению с традиционными методами.
Так, на пшенице можно получить до 6-7 поколений в год вместо двух и значительно сократить время создания генотипов с заданными свойствами.
Спикер также отметила наличие проблем в РФ для реализации этой технологии. Необходим специальный комплекс дорогостоящего оборудования. И трансконтинентальны компании, конечно же, не делятся с нашими учеными своими наработками, хотя масштабно применяют спидбридинг уже более 20 лет.
Они используют мощное фенотипирующее оборудование, создают конвейерные ленты для подробного фенотипирования и оцифровки десятков тысяч растений в день.
Но у отечественных разработчиков есть ответ на зарубежные технологии. Российские лабораторные комплексы для сидбридинга позволяют создавать сорта, которые будут адаптированы к изменению климатических условий, например, к засухе или заморозкам. При этом десятки различных показателей управляются с любого устройства, будь то планшет, ноутбук или телефон.
Первые результаты технологии спидбридинга, реализованные в российском фитотроне учеными из Всероссийского НИИ сельскохозяйственной биотехнологии, оказались успешными. Ученые экспериментально подтвердили получение до 7 семенных поколений пшеницы в год. Подсолнечник показал рекордный результат цветения на 39 день после посева.
В отечественных лабораторных комплексах реализован точный климат для выращивания растений. Обеспечена регуляция целого ряда параметров, в том числе:
Установлены светильники, которые специально созданы отечественным производителем в целях спидбридинга. Они состоят из большого количества модулей, имеют повышенную плотность фотосинтетически активной радиации до 1600 umol/s/m2 на расстоянии 1,5 м от лампы до растения (100 000 люкс) и обеспечивают уменьшение краевого эффекта в 2 раза до 25% от площади.
Возможности отечественной системы жизнеобеспечения растений:
Отечественные ученые активно ведут разработку систем для автоматизации рутинных процессов – цифрового фенотипирования растений посредством анализа изображений нейронными сетями. Особенность наших решений в сфере цифрового фенотипирования состоит в автоматизации процессов не в рамках одного растения, как это делалось ранее, а нескольких тысяч растений одновременно.
Перспективные функции для развития цифрового фенотипирования:
Отечественные комплексы не только адаптированы под технологию спидбридинг, но и являются инструментом для получения данных Big Data: генотип – фенотип – среда. Множество спидбридинговых комплексов в едином поле собирают единый Data Set. Оцифрованные эксперименты собраны в оцифрованную информацию, доступную для изучения и учеными, и искусственным интеллектом.
Для этих целей сейчас разрабатывается приложение для оцифровки данных по промораживанию узлов кущения. Оно будет запущено в эксплуатацию в Национальном центре зерна имени П.П. Лукьяненко.
Оцифровка журнализации даст возможность:
Процесс по сбору данных для цифровых двойников растений уже запущен на базе ФГБНУ НЦЗ имени П.П. Лукьяненко и ВНИИСБ. Совместно с учеными специалисты «КлимБиоТех» разрабатывают унифицированный государственный стандарт хранения и обработки этих данных.
В обозримом будущем достаточное количество цифровых двойников позволит моделировать тысячи поколений растений в секунду с помощью искусственного интеллекта и производить отбор лучших комбинаций.
ИИ может быстро анализировать большие объемы генетической информации, выявляя связи между определенными генами и желаемыми признаками растений.
Искусственный интеллект способен моделировать и прогнозировать влияние различных факторов окружающей среды на рост и развитие растений, в том числе климатических условий, воздействие вредителей и болезней.
ИИ может помочь в оптимизации процессов селекции растений за счет автоматизации рутинных процессов. Это позволит селекционерам сосредоточить свои усилия на стратегических задачах и ускорить процесс выведения новых сортов.
Эксперты «КлимБиоТех» уверены, что для цифровизации селекции необходимо масштабировать процесс. В частности, предлагается создание единого селекционного кластера, главная цель которого – объединить научную среду на высокотехнологичной платформе.
Единая платформа селекционных достижений может включать:
единый госстандарт ускоренной селекции,
центр экспертизы, способствующий локализации производства семян на территории РФ,
создание единого информационного поля,
создание базы данных оцифрованных экспериментов для обеспечения продовольственной безопасности страны посредством сокращения времени разработки сортов и гибридов сельхоз культур.
По мнению команды «КлимБиоТех», решить проблему кадрового голода для задач в сфере оцифровки и автоматизации процессов селекции можно при помощи организации хакатонов и акселерационных программ. Ряд подобных мероприятий запланирован в ближайшее время на базе Московского инновационного кластера совместно с Агентством инноваций.
Опыт компании в этом направлении, который включает победу во всемирном конкурсе молодых предпринимателей GSEA и «Агротехстартап года», – сильный инструмент для привлечения молодых инноваторов в эту среду.
Резюмируя все вышесказанное, Дарья Фрейманс подчеркнула, что за последние два года российским ученым удалось сильно приблизится к технологиям Запада, которые развиваются уже более 20 лет. Все больше отечественных селекционных компаний и научно-исследовательских институтов используют технологию спидбридинга для сокращения селекционного процесса.
В этой связи вспомнился популярный советских лозунг насчет догнать и перегнать. И вытекающий из него вопрос. Почему мы опять догоняем? В стране есть ресурсы, не только финансовые, но и интеллектуальные, чтобы лидировать в области селекции и семеноводства, получая на полях страны достаточное количество высококачественных отечественных семян прогрессивных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур.
Для этого нужно делать верные шаги в плане технического и цифрового перевооружения, которые, не исключая глобальную конкуренцию, ставят в приоритет условия работы отечественных селекционных и семеноводческих компаний, создавая все условия для их роста и развития.