«Терапия» для сельского хозяйства

Третья международная научная конференция «Биотехнология новых материалов — окружающая среда — качество жизни» проходила в СФУ с 30 сентября по 4 октября. На приглашение организатора — Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ и заведующей базовой кафедрой биотехнологии профессора Татьяны Григорьевны ВОЛОВОЙ — откликнулись видные зарубежные учёные из Германии, Бразилии, Индии, Греции, США, Англии и ряда других стран.

— Весной этого года наш научный коллектив выиграл второй мегагрант, — рассказывает Т.Г. Волова. — И сейчас проводит исследования, ориентированные на разработку сельскохозяйственных препаратов нового поколения, ориентированных на снижение антропогенного пестицидного прессинга на биосферу. Разработка инновационных препаратов для защиты культурных растений — одна из основных тем конференции, в этом её особенность. В текущем году нашим коллективом по биотехнологии «зелёных» биопластиков и экологической биотехнологии опубликовано полтора десятка статей в импактовых журналах, индексируемых Web of Scienc. Наши инновационные результаты представляют безусловный интерес, поэтому не случайно ведущие специалисты в этой области стали участниками нашей конференции.

Красноярский опыт

Сегодня сельское хозяйство немыслимо без применения удобрений, средств борьбы с сорняками, вредителями и возбудителями болезней. Традиционные методы (а это, как правило, опрыскивание растений в вегетативный период) не очень-то эффективны, потому что лишь небольшой процент вносимых пестицидов достигает цели. Основная же масса накапливается, рассеивается в биосфере, аккумулируется в биологических объектах, загрязняет почвы, водоёмы, вызывает гибель полезных организмов и нарушает равновесие в природных экосистемах. Человек — производитель пестицидов, находясь на вершине трофической пирамиды, в конечном счёте, получает их с пищей и водой. Как говорится, что посеешь — то и пожнёшь...

Мы инициировали новое направление — применение биоразрушаемых «зелёных» биопластиков, полимеров микробиологического происхождения — полигидроксиалканоатов, использование их в качестве основы (матрикса) для депонирования и адресной доставки средств защиты культурных растений.

В России (и наш регион не исключение) большая часть посевного зерна заражена фузариозом. А если растения поражены корневой гнилью, это негативно сказывается на урожайности зерновых, качестве зерна и получаемых из него продуктов. Мы разработали формы препаратов для довсходового грунтового применения, которые вместе с зерном вносятся в почву. Доказана эффективность применения таких форм для подавления не только фузариоза, но и многих сорных растений.

— Что ещё удалось сделать в рамках мегагранта?

— Мы научись депонировать разные типы препаратов, доказали, что технологией изготовления этих форм можно влиять на кинетику выхода пестицидов (очень существенно: за две недели они выйдут или, скажем, за три месяца). Показали, какие формы быстро разрушаются, а какие могут «работать» в течение двух-трёх месяцев.

Для повышения экономичности разрабатываемых форм конструируем смесовые матриксы на основе разрушаемых полимеров и природных доступных материалов в качестве наполнителей (это торф, древесные опилки и т.д.). Не вдаваясь в подробности, могу сказать, что эти исследования требуют больших многоплановых экспериментов — от синтеза полимеров и конструирования форм до оценки их эффективности в посевах зерновых и овощных культур, заражённых корневыми гнилями и сорняками, с определением механизма повреждающего воздействия, возможные генетические мутации и прочее.

Заключительным этапом станут полевые испытания. В ближайшее время эти результаты будут представлены на международном конгрессе по биополимерам в Китае (ISBP 2018).

Бразильский опыт

— Разработка агропрепаратов нового типа с пролонгированным действием — очень актуальная тема, она активно развивается сейчас в мире, — продолжает профессор Т.Г. Волова. — В этом году в работе нашей конференции впервые приняли участие коллеги из Бразилии: профессор химии в Государственном университете Сан-Паулу, доктор Леонарду Фернандеш ФРАЧЕТУ и профессор, доктор Рената де ЛИМА (мы вышли на них благодаря публикациям). Они очень хорошо продвинулись в интересующем нас направлении. Леонардо тоже работает над созданием препаратов нового поколения для защиты сельскохозяйственных растений, только в качестве основы берёт другие полимеры.

Профессор Фрачету — известный специалист в области биохимии, один из лидеров исследовательской группы CNPq («Группа экологических исследований»), член Международного союза чистой и прикладной химии.

— Я читаю в своём университете курсы по инженерии окружающей среды и на темы, с этим связанные, — говорит гость. — Пытаемся со студентами разработать особую систему, которая позволит снизить количество различных вредных веществ, в том числе пестицидов, выбрасываемых в окружающую среду. У нас в стране появились небольшие компании, которые уже применяют полимеры для защиты урожая. Работают фирмы, распространяющие этот опыт, а есть и крупные предприятия, которые пытаются применять разрабатываемые нами системы. И количество этих продуктов на рынке растёт.

Доктор Рената де Лима — профессор аспирантской программы по биотехнологии и экологическому мониторингу, аспирантских программ в области технологий и окружающей среды и программы магистров и кандидатов наук по фармацевтическим наукам. Ведёт исследования в области генетики, с акцентом на молекулярную биологию, цитогенетику и мутагенез. Она также является координатором лаборатории по оценке биоактивности и токсикологии наноматериалов.

— Сейчас, помимо всего прочего, мы занимаемся биогенными металлическими наночастицами, — рассказывает профессор де Лима. — Что здесь важно? Они могут снизить токсичность. Кроме того, эти металлические наночастицы можно комбинировать с различными полимерами и применять в медицине. Тема новая, актуальная, и ею сейчас активно занимаются многие учёные в разных странах.

Высокая оценка

Красноярскую конференцию удостоил своим вниманием биотехнолог высочайшего класса, ученик и преемник профессора ШЛЕГЕЛЯ (по изданиям этого мэтра выучилось несколько поколей микробиологов мира) Александр ШТАЙНБЮХЕЛЬ — директор Института молекулярной микробиологии и биотехнологии г. Мюнстера (Германия). В настоящее время профессор курирует работы, которые связывают фундаментальные и прикладные исследования с целью создания новых или улучшения уже существующих биотехнологических процессов. У профессора Штайнбюхеля более 400 публикаций в рецензируемых журналах, он также является главным редактором научных журналов «Прикладная микробиология и биотехнология» и «AMB Express».

— Я веду в своём университете экспериментальные дисциплины и обычно прошу студентов не просиживать за компьютерами, а, поскольку мы заняты экспериментальной химией, больше работать в лаборатории, — сообщает гость. — Нам удалось разработать новые недеградируемые полимеры, которых пока нет нигде (полимер не разложим, что идеально подходит для костных имплантов при условии абсолютной биосовместимости).

Профессор Штайнбюхель приезжал в Красноярский государственный университет и впервые выступал с открытой лекцией около десяти лет назад, когда Научно-образовательный центр «Енисей» при КГУ выиграл большую сумму на реализацию проекта «Экология и биотехнология» (подготовленного Т.Г. Воловой и М.И. ГЛАДЫШЕВЫМ).

— Теперь, когда послушал доклады ваших студентов, посмотрел научную базу, могу сказать одно: большой прогресс с тех времён! — делится А. Штайнбюхель. — Методы, которые используют ваши студенты в своих исследованиях, эволюционировали. Аспиранты СФУ тоже стали более конкурентоспособными и заняты сейчас исследованиями в очень современных сферах. Жаль только, что не все доклады делались на английском, и я не всегда мог участвовать в обсуждении. Если говорить о лаборатории профессора Воловой, то материалы, которые здесь разрабатывают, очень дружественны к окружающей среде, поэтому обязательно найдут применение в будущем.

О высоком уровне конференции говорит тот факт, что уже не первый год в её работе принимал участие руководитель токсикологического центра ЕС, заведующий лабораторией токсикологии Медицинского института Университета Крита, иностранный член РАН Аристидис ТСАТСАКИС, а также известный учёный доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой биоматериалов РХТУ имени Д.И. Менделеева Михаил ШТИЛЬМАН, ведущий специалист в России в области совместимых, наноразмерных, биодеградируемых биоматериалов для медицины, биотехнологии, сельского хозяйства и генной инженерии.

Вера КИРИЧЕНКО