1. Разработка и совершенствование системы оценки рисков, методов получения и обнаружения трансгенных организмов, их идентификации и количественного определения компонентов ГМО и контаминантов пищи.
Внедрение современных способов повышения эффективности сельского хозяйства, продуктивности сельскохозяйственных культур и животных, а также интенсификации пищевых производств сопровождается появлением новых видов рисков, связанных с безопасностью и качеством продовольственного сырья и пищевой продукции, в том числе полученной с использованием био-и нанотехнологий, а также современных геномных, протеомных и мета-боломных методов. В связи с этим возникает необходимость в проведении фундаментальных исследований в области разработки и совершенствования системы оценки рисков, методов обнаружения, идентификации и количественного определения как потенциально опасных, так и биологически активных веществ в пищевой продукции с целью обеспечения безопасности и повышения ее качества. Отсутствие в РФ законодательного требования проведения анализа рисков на всех этапах жизненного цикла продукции, как это имеет место в мире (например, Основной пищевой закон –GeneralFoodLaw, Reg(EC) 178/2002), в первую очередь, объясняется отсутствием научных проработок в этой области. Анализ и управление рисками – биологическими (например, ГМО, прионы), микробиологическими (пищевые патогены), химическими, экологическими, предусматривает исследования на опережающее выявление потенциальных опасностей для жизни и здоровья человека через животное, растение или продукт питания. Важной составляющей риска являются пищевые аллергены. Актуальной является оценка рисков и рациональное использование современных методов генетической инженерии, без использования которой невозможно решение целого ряда актуальных задач. В российской науке, в связи с негативным отношением общества к ГМО, явно не достаточно развита база подобных исследований. Следует учесть, что появились новые методы, снимающие основное возражение противников ГМО – неопределенность встраивания добавляемого генетического материала, а также его вовлечения в природные эволюционные процессы. Новый подход, позволяет исследователям манипулировать практически любым геном у разных организмов: технология редактированием генома на основе изменения геномной ДНК с помощью фрагментов некодирующей РНК. Целесообразным представляется оценка возможного негативного влияния на здоровье человека пищевого компонента в дозе и/или в сочетании с другими пищевыми компонентами. Первоочередного решения требуют следующие проблемы:
2. Современные направления в химизации сельского хозяйства.
Химизация сельского хозяйства – исторический процесс. Около полутора столетий назад немецкий химик Ю. Либих установил, какие минеральные вещества являются наиболее важными для растений. Вслед за этим появилось немало открытий, в результате которых химические вещества стали использоваться для дополнения или замены различных материалов. Минеральные удобрения повышают эффективность органических удобрений, дополняют их, а различные кормовые добавки повышают эффективность усвоения кормов. Вскоре после того, как выяснилось огромное значение химических веществ с точки зрения защиты растений, появились средства против насекомых (инсектициды), против грибков (фунгициды) и против сорняков (гербициды). Относительно рано были открыты также химические вещества, способные оказывать целебное и профилактическое действие на сельскохозяйственных животных. Помимо медикаментов, здесь наиболее важное значение имеют кормовые добавки. Путем применения средств защиты растений и ветеринарных медикаментов химизация в сельском хозяйстве началась уже несколько десятилетий тому назад. И все же применение химических веществ стало повсеместным в последние два десятилетия благодаря расширению их ассортимента.
Весьма важным является при этом эффект, который оказывает химизация сельского хозяйства на проблему сельскохозяйственных кадров. Методы химизации, как правило, весьма трудоемки и требуют соответствующей профессиональной подготовки кадров. Несмотря на это, химизация сокращает потребность в рабочей силе не только в расчете на единицу производимой продукции, но и в расчете на единицу обрабатываемых площадей, поскольку такие трудоемкие работы, как дефолиация и т. д., выполняются химическим путем. Таким образом, химикалии нередко заменяют машины и в конечном счете рабочую силу крестьянина, которая в прошлом была одним из основных факторов производства.
Пожалуй, ни одна из отраслей химизации не получила такого широкого распространения, как химическая защита растений. Это вполне понятно. Во всем мире можно добиться значительно более высоких урожаев, если устранить вредное влияние, оказываемое на растения различного рода вредителями (сорняки, насекомые, болезни растений и т. д.). Масштабы этого ущерба оцениваются неодинаково. Но, несмотря на противоречивость этих данных, кажется вероятным, что ежегодно около 40 % сельскохозяйственной продукции даже и в наши дни становится добычей вредителей, болезней и сорняков. В экономически отсталых районах размер ущерба часто достигает или даже превышает 60 % урожая. К сожалению, такое положение сегодня сохраняется еще в большей части мира.
3. Основные направления использования нанотехнологий в растениеводстве.
Термин «нанотехнология» придумал и ввел в обиход профессор Токийского научного университета Норио Танигучи в 1974 г. По мнению Танигучи, нанотехнология включает обработку, разделение, объединение и деформацию отдельных атомов и молекул вещества, при этом размер наномеханизма не должен превышать одного микрона, или тысячи нанометров.
В настоящее время под термином «нанотехнология» подразумевают совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы макромасштаба.
По сути, нанотехнологии дают начало третьей, невиданной по своему размаху научно-технической революции – появлению новой реальности, которая изменит облик мира уже к началу второго десятилетия XХI в.
Но к глубокому сожалению на сегодняшний день, земледелие остается одной из отраслей с наиболее низкой наукоемкостью, что определяет отставание агропромышленного комплекса в нанотехнологической гонке, хотя сельское хозяйство является одной из важнейших отраслей экономики любого государства. Оно дает жизненно необходимую человеку продукцию: основные продукты питания и сырье для выработки предметов потребления.
Сельское хозяйство производит свыше 12% валового общественного продукта и более 15% национального дохода России, сосредоточивает 15,7% производственных основных фондов. Достижения науки и техники позволяют резко повысить эффективность сельскохозяйственного производства, расширить ареалы производства и пр. Поэтому основное направление дальнейшего развития сельского хозяйства – его всемерная интенсификация.
Анализ состояния отечественной инфраструктуры наноиндустрии показывает, что, несмотря на высокое качество проводимых исследований и созданные научно-технологические заделы, инфраструктура наноиндустрии в России все еще значительно отстает от мировых нанотехнологических лидеров. Были созданы различные элементы инфраструктуры, функционирование которых, в большей степени, направлено на генерацию новых знаний, а не на коммерциализацию результатов научной деятельности.
4. Управление продукционным процессом зернобобовых культур в условиях Нечерноземной зоны РФ.
В семенах зернобобовых культур содержится в 2-4 раза больше белка по сравнению с зерновыми культурами. Необходимость дальнейшего увеличения производства растительного белка связана не только с ростом населения на земном шаре. Экономические прогнозы свидетельствуют о том, что продолжается рост потребления мяса и других продуктов животноводства на душу населения не только в развитых, но и в развивающихся странах. Развитие современного животноводства и инновации в пищевой промышленности определяют возросший спрос на растительный белок. Зернобобовые культуры, как и другие растения семейства Fabaceae, способны усваивать азот атмосферы благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями рода Rhizobinm. Азотфиксация способствует сохранению и более экономному использованию энергетических ресурсов, так как обеспечивается биологическим путем благо¬даря использованию в качестве источника энергии продуктов фотосинтеза растений, создаваемых за счет энергии солнца. Кроме того, в отличие от минерального, биологический азот безопасен в экологическом отношении. Поэтому зерновые бобовые культуры – необходимый компонент биологического земледелия. В то же время урожайность семян у зернобобовых культур обычно ниже, чем у зерновых хлебов.
Для управления формированием урожая необходимо учитывать особенности продукционного процесса у этих культур на разных этапах развития растений. Большинство сортов зернобобовых культур относится к растениям с индетерминантным типом роста. Фазы репродуктивного развития на разных ярусах растения не совпадают. Когда на верхнем ярусе раскрываются цветки, в среднем отмечается завязывание плодов (бобов), а в нижнем в это время плоды достигают уже определенных размеров. С началом цветения, когда растения вступают в период репродуктивного развития, одновременно усиливается вегетативный рост.Формирование конечного урожая зависит от баланса между вегетативным ростом и репродуктивным развитием. Этот совместный период вегетативного и репродуктивного роста очень важен, так как в это время определяется число плодов и семян на 1 м2.В связи с указанными особенностями вегетативного роста, растянутого генеративного развития, а также необходимостью соблюдать специальные условия для эффективной азотфиксации, зерновые бобовые культуры очень чувствительны к стрессовым факторам среды, особенно в определенные, критические периоды онтогенеза.
