О генетических ресурсах, новых технологиях и системных вызовах
В год цифровизации и искусственного интеллекта немаловажно отметить то, что цифровые технологии активно используются в разработках ученых Казахского НИИ растениеводства и земледелия. Об этом и о многом другом рассказала председатель правления ТОО «КазНИИЗиР», кандидат сельскохозяйственных наук, профессор, академик НАН РК Шолпан Бастаубаева.
С ее слов, современные технологии имеют большие перспективы и помогают селекционерам, упраздняя ручной труд. Они позволяют ученым института выделять в каждом образце определенные гены и дают возможность использовать их для создания разных сортов.
– Казахстан – необычная страна с точки зрения наличия уникальных форм растений, – говорит Шолпан Бастаубаева. – К сожалению, многие из них находятся на грани исчезновения. Поэтому, начиная с 1995 года, мы организовывали международные, республиканские экспедиции и привезли в наш институт на хранение многие виды редкой флоры. Проводимая работа дает возможность обеспечивать продовольственную безопасность страны, закладывая основу для устойчивой селекции и продолжая развивать растениеводство в целом. В связи с климатическими изменениями, мы используем в наших селекционных программах дикие формы. Проводя геномную селекцию, а также ДНК-маркирование, видим, какой ген устойчивости содержит тот или иной образец.
Большое внимание в КазНИИЗиР также уделяется разработкам новых технологий. К примеру, умный полив, направленный на то, чтобы сократить объем подачи и разумно использовать воду. На своих стационарных участках ученые института демонстрируют фермерам преимущества метода. Здесь также проводят исследования по точному земледелию, поскольку уже доказано, что те же удобрения необходимо вносить точечно, дифференцированно под каждую культуру – в зависимости от содержания элементов питания в почве.
На стационарных участках института можно видеть, какие технологии применяются по генетическим, селекционным исследованиям, семеноводству, а также в возделывании сельскохозяйственных культур. Здесь также представлены новые сорта, созданные по геномной либо массовой селекции.
– К сожалению, в Казахстане большая часть земель подвержена деградации и опустыниванию, – продолжает разговор Шолпан Бастаубаева. – Поэтому ученые нашего института показывают новые технологии по восстановлению земель. Радует то, что фермеры проявляют заинтересованность в работе с наукой. Ежегодно мы производим от пяти до шести тысяч тонн различных семян для обеспечения семхозов элитной продукцией высшего качества. Также у нас имеются аккредитованные лаборатории, которые проводят различные анализы, в том числе почв, качества продукции, определяют степень зараженности семян.
Председатель правления КазНИИЗиР рассказала и о тех системных вызовах, с которыми сталкивается агропромышленный комплекс Казахстана. Главный дестабилизирующий фактор для национального растениеводства – это климатическая нестабильность. Из-за резко континентального климата темпы потепления в Казахстане идут в два раза быстрее, чем на планете в среднем. Это проявляется повышением температуры на 0,33-0,36оC за каждые десять лет против среднемировых на 0,18оC.
– Около 75% территории нашей страны уже признаны уязвимыми для климатических рисков, а более 60% в той или иной степени подвержены таким процессам, как опустынивание и деградация, – отмечает ученый. – Опять же потеря биоразнообразия в Казахстане – это скрытый, но критический вызов, который напрямую подрывает устойчивость агроэкологических систем. Системное ведение сельского хозяйства, распашка целинных земель и ориентация на монокультуры привели к значительному обеднению природной флоры, лишая селекционеров источников и доноров для выведения засухоустойчивых сортов. Вместе с тем одним из наиболее критических вызовов является зависимость от импортного семенного материала и генетики.
В разговоре о генетических ресурсах было отмечено: в Национальном аграрном научно-образовательном центре имеется уникальное генетическое разнообразие растений - 64 тыс. образцов, являющихся национальным наследием. Чтобы сохранить его для будущих поколений, прежде всего, необходимо провести оцифровку и создать единую национальную базу данных.
– Исторические данные по тысячам образцов хранятся в виде тестовых каталогов и отчетов, – рассказывает Шолпан Бастаубаева. – Применяя возможности цифровых технологий, можно будет автоматически анализировать огромные массивы старых записей и выявлять неочевидные закономерности. Например, находить скрытых доноров по устойчивости растений к засухе, либо же по патогенам, географическому и климатическому описанию мест их сбора. Искусственный интеллект также позволит выявлять дублирующие образцы, формировать ядровые коллекции и находить наиболее перспективные источники ценных признаков для дальнейшей селекционной работы. Вместе с тем ученые сталкиваются с серьезными барьерами. Главный из них – это дефицит стандартизированных биологически размеченных больших данных. К сожалению, генетические, типические и агрономические базы часто ведутся в разных форматах. Вторым барьером, конечно же, остается высокая стоимость роботизированного оборудования, вычислительных мощностей и тому подобного.
Шолпан Бастаубаева подчеркивает, что цифровизация и искусственный интеллект – это не замена селекционера или агронома, а высокоточный инструмент, который освобождает аграрную науку от рутины и переводит ее из плоскости индуктивного поиска в пространство точного инженерного расчета. В текущем году институт построит собственную теплицу, которая позволит ускорить селекционные процессы.
Стоит отметить, что в рамках Комплексного плана развития селекции и семеноводства на 2024-2028 годы предусмотрено увеличение доли элитных отечественных семян с 7,5% до 14%, а посевных площадей отечественной селекции – с 51% до 78%. Как видим, задачи стоят очень серьезные, и ученым института есть над чем работать.
Танзиля МУХТАРОВА, Карасайский район
