Мы продолжаем цикл публикаций, посвященный истории Института цитологии и генетики СО РАН (а также НИИ. Вошедших в его состав на правах филиалов). В прошлый раз мы рассказывали о первом советском сорте пшеницы, созданном методом радиационного мутагенеза. Сортов в «копилке» ИЦиГ и СибНИИРС немало. Но сегодня мы предлагаем вспомнить историю внедрения не просто сорта, а новой для нашей страны сельскохозяйственной культуры.
В Советском Союзе огромные посевные площади были выделены для производства хлопчатника, предназначенного, прежде всего, для получения целлюлозы. Это было во всех смыслах стратегическое сырье. Целлюлоза шла на производство бумаги, красок, клея, строительных материалов и пороха для оборонной промышленности. После распада СССР Россия оказалась отрезанной от данного стратегического сырья. В качестве возможной альтернативы ему был предложен мискантус. Эта растение, найденное в ходе организованных академиком Владимиром Шумным экспедиционных работ на Дальнем Востоке, очень продуктивно в плане прироста биомассы. И почти 50 % этой биомассы составляет как раз целлюлоза.
Но мискантус – растение теплолюбивое, и в диком виде произрастает в тропической, субтропической и теплоумеренной зонах Азии, Африки и Австралии. На вопрос, сохраняются ли ценные хозяйственные качества мискантуса в российских условиях – предстояло ответить ученым. На протяжении нескольких лет изучением мискантуса занималась группа сотрудников Института цитологии и генетики СО РАН под руководством зам. директора института по научной работе к.б.н. Сергея Пельтека.
Выделив и изучив белок, который отвечает за протекание фотосинтеза у мискантуса, ученые доказали, что ему свойственен метаболизм типа C4, а значит, эта культура может быть интересна российским сельхозпроизводителям, так как способна давать хороший урожай и в наших непростых погодных условиях.
Создание Федерального исследовательского центра (под руководством академика Николая Колчанова) позволило вместе с селекционерами СибНИИРС на протяжении нескольких лет не только на практике подтвердить пригодность этой культуры к новосибирскому климату, но и отработать агрономические приемы его посадки, выращивания и сбора урожая. Его главные качества:
– высокая урожайность при минимальных затратах на возделывание (возможность получать до 15 т сухой массы в течение 15–20 лет после однократных затрат на его посадку);
– способность расти на почвах, непригодных для традиционного земледелия;
– хорошее соотношение содержания целлюлозы и лигнина.
«Работа с мискантусом принесла не только прикладные, но и научные результаты. «Нам удалось продвинуться вперед в понимании молекулярных механизмов фотосинтеза. Полученные результаты не только стали основой для научных статей, опубликованных в высокорейтинговых международных журналах, они открыли перспективу для дальнейшей работы. Мы создали определенный цикл технологий, систему, которая позволяет определять белок, отвечающий за путь фотосинтеза. Этот метод, после некоторой доработки, может использоваться для оценки перспективности использования в российских условиях других, новых для традиционного сельского хозяйства, видов растений. Особенно это важно в отношении гибридов, при выведении которых участвовали растения, имеющие разные типы путей фотосинтеза. А таких гибридных сортов растений с каждым годом появляется все больше», – рассказал Сергей Пельтек.
В 2012 году Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН вывел, запатентовал и зарегистрировал первый в России сорт мискантуса, дав ему название «Сорановский», который комфортно чувствует себя в российском климате и ежегодно дает урожай сухой растительной массы с богатым содержанием ценных для промышленности веществ.
Но для того, чтобы новая культура нашла применение в сельскохозяйственном производстве потребовалось решить еще ряд задач.
«Одним из первых встал вопрос, а не повторится ли ситуация как с борщевиком, который тоже рассматривался как перспективная кормовая культура, но в итоге превратился в сорняк, заполонивший поля страны», - рассказала заместитель руководителя СибНИИРС, д.с.-х.н. Светлана Капустянчик.
По итогам проведенных испытаний, ученым СИбНИИРС удалось развеять эти опасения: короткого сибирского лета не хватает для вызревания семян мискантуса и растение может размножаться только с помощью корневой системы. Этот процесс легко контролировать с помощью ограничительных борозд по периметру посадки. Правда, все вышесказанное относится к Новосибирской области и регионам со схожими климатическими условиями, вопрос - как мискантус поведет себя в более теплом климате – требует дополнительных исследований.
Селекционерам удалось развеять и другое опасение, что такая быстрорастущая культура как мискантус будет быстро истощать почву, «выкачивая» из нее необходимые ресурсы для роста.
«Мы показали, что в ходе годичного цикла мискантус сначала забирает полезные вещества из почвы, но потом отдает их обратно практически в том же объеме, что вкупе с его неприхотливостью делает растение подходящим вариантом для рекультивации почвы», - отметила Светлана Капустянчик.
А в 2020 году появился и первый потенциальный индустриальный партнер, заинтересовавшийся этой культурой - АО «НПО «БИОТЕХКОМПОЗИТ». Сначала они засеяли пробную плантацию в Московской области и запустили опытную производственную линию по выработке целлюлозы и производству из нее биоразлагаемой одноразовой посуды. Первые образцы продукции представили на Технопроме-2021.
Компания совместно с ИЦиГ СО РАН, ЦНИИБ, институтом Нефтехимического синтеза РАН провела серию инициативных НИОКР по созданию промышленных биотехнологий выращивания и глубокой переработки сухой биомассы мискантуса сорта «Сорановский» в изделия с высокой добавленной стоимостью. Сегодня эти биотехнологии успешно работают и защищены патентами Российской Федерации.
В то же время и ученые ИЦиГ также проводят собственные исследования по переработке и использованию сырья из мискантуса в различных сферах, а также создают технологию формирования маточных плантаций этой культуры, изучают перспективы строительства перерабатывающего завода вблизи от плантаций.
Параллельно селекционеры СибНИИРС проводят научные исследования других образцов мискантуса для того, чтобы расширить линейку перспективных сортов. «У нас уже есть такие образцы, которые уже можно внедрять и патентовать как новый сорт. Они отличаются многими факторами, в том числе такими, как строение корневища. Если, к примеру, у «Сорановского» они ползучие, постепенно заполняющие все пространство плантации, то у мискантуса гигантеуса — корни кочковатые и разрастаются по кругу. Пока мы не определили продуктивность обоих сортов. Ученые спорят: кто-то говорит, что мискантус гигантеус, несмотря на кочковатую корневую систему, более продуктивный. Так это или нет, станет известно в ближайшие годы», - подчеркнула Светлана Капустянчик.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии