«Создание и развитие научного центра мирового уровня «Агротехнологии будущего»

Программа НЦМУ «Агротехнологии будущего» ориентировалась в своей реализации на следующие приоритеты, определенные Стратегией научнотехнологического развития Российской Федерации: • переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработку и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективную переработку сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания; • переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта В рамках реализации проекта были решены следующие цели проекта: - Сформирован центр компетенций международного уровня в области агротехнологий на основе объединения ведущих отечественных научных и образовательных организаций в области сельского хозяйства, биотехнологий и цифровых технологий и созданы предпосылки для обеспечения лидирующих позиций российской аграрной науки в мире. - Реализована комплексная программа фундаментальных и поисковых исследований, которые направлены на решение глобальных задач в области сельского хозяйства и агротехнологий, что позволило создать научно-технологический задел для развития новых, высокоэффективных, инновационных товаров, продуктов и услуг. В процессе работы НЦМУ были решены следующие задачи: Разработаны и масштабированы в кооперации с заинтересованными индустриальными партнерами и сельхозпроизводителями передовые технологии в области высокопродуктивного земледелия минимального экологического риска, ускоренной селекции, переработки сельскохозяйственного сырья и отходов агропромышленного комплекса, создания безопасных, качественных, функциональных кормов и продуктов питания, цифровизации агропромышленного комплекса. Проведены полевые испытания, созданы пилотные установки, содействие скорейшему внедрению передовых агротехнологий в практику для кардинального изменения облика сельскохозяйственных производителей и кратного повышения производительности агропромышленных холдингов и сельскохозяйственных предприятий. Развита исследовательская инфраструктура, включая приборную базу, центры коллективного пользования, уникальные научные установки, биоресурсные коллекции. Развитие кадрового потенциала, включая подготовку и переподготовку кадров, разработку и внедрение новых образовательных программ, привлечение и закрепление ведущих ученых и перспективных молодых специалистов. Проведена трансформация содержания подготовки профессиональных кадров и формирование компетенций молодых исследователей по направлениям деятельности центра, ориентированных на быструю адаптацию к большим вызовам для общества, государства и науки, а также на требования научно-технологического развития и потребности агропромышленного комплекса России. Проведена интенсификация научного обмена, включая организацию и проведение конференций, стажировки сотрудников, популяризацию науки, работу с молодежью. Получены фундаментальные и поисковые научных результатов мирового уровня по следующим направлениям агротехнологий: 1. Агробиотехнологии управления плодородием почв России в интересах высокопродуктивного земледелия минимального экологического риска; 2. Ускоренная селекция высокоурожайных и устойчивых сортов и гибридов растений, обладающих заданными характеристиками качества; 3. Новые цифровые технологии в сельском хозяйстве; 4. Технологии переработки и валоризации малоценного сельскохозяйственного сырья и отходов агропромышленного комплекса; 5. Создание безопасных, качественных, функциональных кормов и продуктов питания. I. В рамках реализации проекта получены следующие ключевые результаты мирового уровня фундаментальных и поисковых научные исследований: По направлению 1: агробиотехнологии управления плодородием почв России в интересах высокопродуктивного земледелия минимального экологического риска - разработана новая технология биологизированной защиты сельскохозяйственных культур, основанной на применении микробных антагонистов, бактериофагов, препаратов растительного происхождения, индукторов устойчивости с целью снижения пестицидной нагрузки на агроценозы и получения экологически безопасной продукции растениеводства; - разработаны новые подходы к регистрационным испытаниям пестицидов. По направлению 2: ускоренная селекция высокоурожайных и устойчивых сортов и гибридов растений, обладающих заданными характеристиками качества - созданы новые конкурентоспособные F1-гибриды основных овощных культур с целью импортозамещения на основе молекулярной генетики, генетической инженерии (редактирования геномов) клеточных технологий, традиционной селекции и отработанных технологий семеноводства; - разработаны способы достаки системы геномного редактирования CRISPR/Cas9 в пыльцевое зерно; - созданы на основе адаптивной селекции сорта белого люпина (Lupinus albus L.) с детерминантным типом роста и содержанием в зерне протеина 38-42%, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений; - разработана полифункциональная платформа по высокопроизводительному цифровому фенотипированию растений. По направлению 3: новые цифровые технологии в сельском хозяйстве - развиты и внедрены IoT системы агроэкологического мониторинга для интеллектуальных СППР по оптимизации адаптивных систем земледелия; - разработана технология управления агроэкологическими рисками на основе многоуровневой интеллектуальной системы поддержки принятия решений в агропромышленном комплексе (АПК); - разработаны новые цифровые технологии точной мелиорации и восстановления деградированных земель. По направлению 4: Технологии переработки и валоризации малоценного сельскохозяйственного сырья и отходов агропромышленного комплекса - разработаны новые технологии глубокой переработки целлюлозосодержащих отходов растительного происхождения и животного происхождения («Зелёная химия»); - разработаны новые технологии производства органических продуктов питания с повышенной пищевой и биологической ценностью на базе развития научных концепций управления качеством и безопасностью с/х сырья и продовольствия. По направлению 5: создание безопасных, качественных, функциональных кормов и продуктов питания - разработаны рецептуры органических продуктов с повышенной пищевой и биологической ценностью. II. Проведены мероприятия, ориентированные на повышение престижа российского аграрного образования и аграрной науки, в том числе за счет повышения качества публикаций и наращивания профильного публикационного потока в престижных научных журналах, индексируемых в международных библиометрических базах данных (свыше 340), а также числа патентных заявок (свыше 130). III. Обеспечена концентрация материальных ресурсов на приоритетных направлениях деятельности центра, повышена доступность уникального оборудования научных и образовательных организаций центра для российских исследователей. Будут обеспечены эффективная интеграция российского сектора аграрных исследований и разработок в глобальную исследовательскую повестку, развитие кооперационных связей российских и иностранных научно-исследовательских организаций по направлениям деятельности центра, рост числа иностранных аспирантов и аспирантов из других субъектов РФ, обучающихся в центре (свыше 130 человек). IV. Обеспечен рост числа образовательных программ мирового уровня по направлениям деятельности центра, значительное увеличение численности молодых исследователей и обучающихся, прошедших обучение в центре или принявших участие в реализуемых центрами научных и научно-технических программах и проектах (свыше 1400 человек), проведены мероприятия по повышению привлекательности профессиональной деятельности в сфере агротехнологий. V. Улучшен кадровый состав научных и образовательных организаций по направлениям деятельности центра, в том числе за счет привлечения ведущих отечественных и зарубежных исследователей – 107 человек, обеспечения роста числа ведущих ученых центра и омоложения кадрового состава (46 % ученых моложе 39 лет). НАПРАВЛЕНИЕ 1 – АГРОБИОТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ПЛОДОРОДИЕМ ПОЧВ РОССИИ В ИНТЕРЕСАХ ВЫСОКОПРОДУКТИВНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ МИНИМАЛЬНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА ПРОЕКТ 1.1. РАЗРАБОТКА НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ БИОЛОГИЗИРОВАННОЙ ЗАЩИТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР, ОСНОВАННОЙ НА ПРИМЕНЕНИИ МИКРОБНЫХ АНТАГОНИСТОВ, БАКТЕРИОФАГОВ, ПРЕПАРАТОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, ИНДУКТОРОВ УСТОЙЧИВОСТИ С ЦЕЛЬЮ СНИЖЕНИЯ ПЕСТИЦИДНОЙ НАГРУЗКИ НА АГРОЦЕНОЗЫ И ПОЛУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА БАКТЕРИАЛЬНЫЕ БОЛЕЗНИ РАСТЕНИЙ, БАКТЕРИОФАГИ, СОСУДИСТЫЙ БАКТЕРИОЗ КАПУСТЫ, ГЕНОМИКА ФАГОВ, ПЦР, БИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ, ЧЕРНАЯ НОЖКА КАРТОФЕЛЯ Объектом работы являлись штаммы возбудителей черной ножки картофеля и штаммы возбудителя сосудистого бактериоза капусты и изолят бактериофага. Целью работы являлась разработка новой технологии биологизированной защиты сельскохозяйственных культур, основанной на применении микробных антагонистов, бактериофагов, препаратов растительного происхождения, индукторов устойчивости с целью снижения пестицидной нагрузки на агроценозы и получения экологически безопасной продукции растениеводства. Были получены следующие результаты: Выделен и охарактеризован новый фаг Xanthomonas PBR31. Он является умеренным фагом, у которого нет существенного сходства геномной последовательности с известными фагами. Фаг PBR31 демонстрирует сходство в геномной архитектуре, образе жизни и морфологии с фагами вируса Lederbergvirus. Геном PRB 31 кодирует хвостовые отростки и лизины, обладающие разрушающей клеточную стенку активностью, которые могут быть использованы для лечения сосудистого бактериоза капусты, вызываемой Xanthomonas campestris pv. campestris. Впервые на территории Российской Федерации обнаружен новый возбудитель мягкой гнили P. punjabiensis. Также для оперативной и высокочувствительной диагностики патогена разработана эффективная система диагностики на основе ПЦР-РВ с зондами TaqMan. Эти результаты могут представлять научный интерес для характеристики и сравнения различных штаммов P. punjabiensis и мониторинга патогенов в других регионах и хозяйствах. ПРОЕКТ 1.2 РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПОДХОДОВ К РЕГИСТРАЦИОННЫМ ИСПЫТАНИЯМ ПЕСТИЦИДОВ РЕГИСТРАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ, ПЕСТИЦИД, ОСТАТОЧНЫЕ КОЛИЧЕСТВА, ДЕЙСТВУЮЩЕЕ ВЕЩЕСТВО, МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ УРОВНИ, РЕПРЕЗЕНТАТИВНАЯ КУЛЬТУРА, КОНТРОЛЬНАЯ ДЕЛЯНКА, ОПЫТНАЯ ДЕЛЯНКА, ПОЛЕВОЙ ОБРАЗЕЦ, ПРИНЦИПЫ НАДЛЕЖАЩЕЙ ЛАБОРАТОРНОЙ ПРАКТИКИ, ТАЛИУС ПРО, ПРОТИОКОНАЗОЛ, ПРОКВИНАЗИД, ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА, КОНЦЕНТРАТ ЭМУЛЬСИИ. Цель работы заключается в продолжении разработки новых прогрессивных подходов к регистрационным испытания пестицидов в части определения уровней остаточных количеств пестицидов в сельскохозяйственной продукции, в частности в обеспечении прослеживаемости образцов исследования на уровне международных требований. В результате работы применены новые прогрессивные подходы к регистрационным испытаниям пестицидов. Областью применения результатов НИР является проведение регистрационных испытаний пестицидов в части определения уровней остаточных количеств пестицидов в сельскохозяйственной продукции. Результаты НИР могут быть внедрены при планировании и проведении регистрационных испытаний пестицидов в части определения уровней остаточных количеств пестицидов в сельскохозяйственной продукции. Применение принципов НЛП и методик ОЭСР при проведении исследований по определению уровней остаточных количеств пестицидов в сельскохозяйственной продукции, позволит обеспечить качество и целостность данных исследований. НАПРАВЛЕНИЕ 2 – УСКОРЕННАЯ СЕЛЕКЦИЯ ВЫСОКОУРОЖАЙНЫХ И УСТОЙЧИВЫХ СОРТОВ И ГИБРИДОВ РАСТЕНИЙ, ОБЛАДАЮЩИХ ЗАДАННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ КАЧЕСТВА ПРОЕКТ 2.1. СОЗДАНИЕ НОВЫХ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ F1-ГИБРИДОВ ОСНОВНЫХ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР С ЦЕЛЬЮ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ НА ОСНОВЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ГЕНЕТИКИ, ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ (РЕДАКТИРОВАНИЯ ГЕНОМОВ) КЛЕТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, ТРАДИЦИОННОЙ СЕЛЕКЦИИ И ОТРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СЕМЕНОВОДСТВА ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КОЛЛЕКЦИЯ, МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, ЛУК РЕПЧАТЫЙ, ЛУК БАТУН, ОТДАЛЕННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ, ФЕНОТИПИРОВАНИЕ, ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МУЖСКАЯ СТЕРИЛЬНОСТЬ, ALLIUM, A. CEPA L., A. FISTULOSUM L., A. GALANTHUM L, A. PSKEMENSE L., F1 ГИБРИД. Актуальность: Важнейшим фактором ускорения, упрощения и вместе с этим повышения эффективности и экономической целесообразности селекции, создания новых конкурентоспособных F1-гибридов лука репчатого (A. cepa L.), лука батуна (A. fistulosum L.) и др. представителей рода Allium являются системы генетического контроля опыления для производства гибридных семян. Системы генетического контроля опыления, представленные истинной цитоплазматической мужской стерильностью, стерильностью определяемой исключительно фактором/геном цитоплазмы, независимая в своем проявлении от ядерных генов и факторов внешней среды, будут являться основой генетико-селекционных платформ ускоренного, в том числе за счет методов биотехнологии, создания востребованных F1-гибридов и определяющей конкурентоспособность селекционных программ, селекционных компаний, обеспечивающей беспатентную, биологическую защиту генетических ресурсов от использования конкурирующими компаниями. Цель исследования: фенотипический и молекулярно-генетический скрининг генетической коллекции Allium (A. cepa L., A. fistulosum L., A. galanthum L, A. pskemense L.), оценка наследования цитоплазматической мужской стерильности у отдаленных гибридов с целью идентификации источников цитоплазматической мужской стерильности для создания генетической платформы селекции и семеноводства F1 гибридов лука репчатого (A. cepa L.) и батуна (A. fistulosum L.). Задачи: 1. Изучение морфологических и цитологических особенностей генеративных органов стерильных и фертильных растений Allium, A. galanthum L., A. cepa L., A. fistulosum L. 2. Проведение молекулярно-генетического анализа генетической коллекции растений A. cepa L. по типу ядерно-цитоплазматической мужской стерильности (N, S, T) и апробация молекулярно-генетической системы дифференциации типов цитоплазм на растениях A. galanthum L. и A. pskemense L. 3. Проведение отдаленной гибридизации доноров ЯЦМС лука пскемкого (A. pskemense L.), лука молочноцветкового (A. galanthum L.) с луком репчатым (A. cepa L.) и луком бвтуном (A. fistulosum L.), фенотипическое изучение гибридных и беккроссных потомств, и оценка возможности создания новых типов ЦМС лука репчатого (A. cepa L.). Методы: Выращивание и подготовка растений, молекулярногенетический анализ, фенотипирование микроскопированием, отдаленная гибридизация. Результаты работы и их новизна: 1. Оценкой проявления морфологических признаков цветков стерильных и фертильных растений Allium не установлено существенных различий в строении и внешнем виде соцветий и цветков (за исключением пыльников тычинок). Пыльники фертильных цветков Allium ярко-желтого цвета и хорошо выполнены. Пыльники стерильных растений не выполнены, окрашены в светло-зеленый. 2. Анализом фертильности пыльцы при ацетокарминовом методе окрашивания пыльцы стерильных и фертильных линий Allium galanthum и Allium cepa, выявлено, что в стерильных пыльниках линии Allium galanthum практически полностью отсутствуют пыльцевые зерна, фертильность – 0,0 %, в пыльниках фертильных – 45,5 %, стерильных и фертильных линиях Allium cepa 0,0 % и 98,4 % соответственно. 3. Для повышения эффективности генетико-селекционных программ за счет генетического упрощения, увеличения интенсивности и сокращения продолжительности их реализации фенотипированием и генотипированием с использованием маркеров целевых признаков в генетическом разнообразии растений A. cepa L., A. fistulosum L., A. galanthum L, выявлены потенциальные источники для создания цитоплазматической системы контроля гибридизации - истинной цитоплазматической мужской стерильности, контролируемой исключительно цитоплазматическими генами. 4. Впервые в нашей стране изучены и показаны морфологические и биологические признаки отдаленных гибридов и их беккроссных потомств Allium galanthum x Allium cepa, Allium pskemense x Allium cepa, показано, что после четвертого беккросса у гибридов с A. pskemense восстановлена семенная продуктивность, а у гибридов с A. galanthum она остается очень низкой. 5. Растения потомства BC4 от отдаленного скрещивания A. galanthum x A. cepa (BC4), не восстанавливают мужскую фертильность при скрещивании восстановителями фертильности для ЯЦМС-систем лука репчатого (S, R), однако обладают низкой семенной продуктивностью. 6. Растения потомств BC5 от отдаленного скрещивания A. pskemense x A. cepa формируют настоящую луковицу и остаются стерильными после скрещивания с восстановителями фертильности для типов цитоплазмы S, R лука репчатого и обладают высокой семенной продуктивностью при опылении фертильными образцами в BC4, что свидетельствует о создании нового типа ЦМС-системы лука репчатого. 7. Изучено наследование мужской стерильности при гибридизации A. galanthum и A. fistulosum. В качестве донора мужской стерильности был выбран A. galanthum за счёт обладания специфической среди видов луковых растений ядерно-цитоплазматической мужской стерильностью, которая контролируется генами, присущими только A. galanthum (цитоплазмой Ga и ядерным геном Rf) и хорошо фенотипически отличимой. 8. Проведена отдаленная гибридизация A. galanthum и A. fistulosum, на основании анализа фертильности/стерильности пыльцы установлено, что ЦМС от A. galanthum полностью наследуется в межвидовой гибридизации и на её проявление не влияют ядерные гены A. fistulosum. ПРОЕКТ 2.2. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ДОСТАВКИ СИСТЕМЫ ГЕНОМНОГО РЕДАКТИРОВАНИЯ CRISPR/CAS9 В ПЫЛЬЦЕВОЕ ЗЕРНО ГЕНОМНОЕ РЕДАКТИРОВАНИЕ, CRISPR/CAS9, CENH3, ПЫЛЬЦЕВОЕ ЗЕРНО, СКАНИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ, ALLIUM CEPA, ПОЛЛЕНКИТТ Объект исследования или разработки – Лук репчатый (Allium cepa). Цель работы: создание технологической платформы для получения гаплоидов с использованием генетического редактирования, с помощью системы CRISPR/Cas9 без внесения чужеродной ДНК в клетку. Методы или методология проведения работы: в данном исследовании ведется разработка «DNA-free» метода получения гаплоидных форм растений, основанного на элиминации хромосом с измененным центромерным гистоном CENH3. Данная работа проводится впервые в мире, и в ходе ее выполнения были разработаны методы, представляющие результаты интеллектуальной деятельности (РИД): разработан метод подготовки пыльцевых зерен лука репчатого для сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), разработан метод «Uptake» прямого поглощения системы CRISPR/Cas9 пыльцевым зерном, разработан метод жидкого опыления ручным способом редактированной пыльцой растений лука репчатого. Результаты работы и их новизна: Впервые в мире проведено «DNAfree» CRISPR/Cas9 редактирования генома лука репчатого. Для редактирования целевых генов (lfs, cenh3 и pds) в геноме лука репчатого проведена доставка системы редактирования в пыльцевое зерно с помощью разработанного нами метода прямого поглощения «Uptake». Пыльцевое зерно было использовано в качестве супервектора для доставки редактированных мужских гамет в растительную яйцеклетку. Получены редактированные семена и из них выращена популяция растений М0. Для анализа событий редактирования созданы библиотеки для секвенирования и проведено секвенирования по Сэнгеру и с использованием технологии прочтения длинными ридами Оксфорд Нанопора Технология (ONT). Разработан универсальный метод подготовки высококачественных препаратов пыльцы лука для сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и подана заявка на РИД (МПК: A01H1/02) Область применения результатов: в селекционном процессе лука репчатого для ускоренного получения гаплоидных форм растений, необходимых для создания F1 гибридов. Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР: результаты исследований будут рекомендованы к внедрению в селекцию лука репчатого. Экономическая эффективность или значимость работы: полученные результаты позволят создать универсальный гаплоиндуктор, с использованием которого будут снижены затраты при получении F1 гибридных семян: создание одного гибрида F1 с использованием гаплоиндуктора со 100 Га – 200 млн. руб. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования: находящийся в стадии разработки метод получения гаплоидных форм, основанный на создании универсального гаплоиндуктора лука репчатого, позволит получать гаплоидые семена in vivo, исключая трудоемкую и зависящую от генотипа технологию in vitro. Благодаря применению нашего метода значительно ускорится создание гетерозисных гибридов, которые обладают высокой урожайностью, выживаемостью, энергией роста, устойчивостью к фитопатогенам ПРОЕКТ 2.3. СОЗДАНИЕ НА ОСНОВЕ АДАПТИВНОЙ СЕЛЕКЦИИ СОРТОВ БЕЛОГО ЛЮПИНА (LUPINUS ALBUS L.) С ДЕТЕРМИНАНТНЫМ ТИПОМ РОСТА И СОДЕРЖАНИЕМ В ЗЕРНЕ ПРОТЕИНА 38-42%, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ СБОР БЕЛКА С УРОЖАЕМ СЕМЯН 12-15 Ц/ГА БЕЗ ВНЕСЕНИЯ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ ЛЮПИН БЕЛЫЙ (LUPINUS ALBUS L.), АДАПТИВНАЯ СЕЛЕКЦИЯ, УРОЖАЙНОСТЬ, ЭЛЕМЕНТЫ СТРУКТУРЫ УРОЖАЯ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФАКТОРЫ Объект исследования – сорта и перспективные селекционные номера люпина белого с детерминантным типом роста Цель работы – Объединение новых знаний и технологий в области селекции, для создания новых конкурентоспособных отечественных высокобелковых сортов люпина белого (Lupinus albus L.) с детерминантным типом роста, обеспечивающих сбор белка с урожаем семян 12-15 ц/га без внесения азотных удобрений. Методы проведения работы – общепринятые с учетом современных достижений в селекционной практике и растениеводстве Результаты работы и их новизна: получение новых форм люпина белого с детерминантным типом роста, более скороспелые и продуктивные, чем другие сорта. Область применения результатов соответствует теме и направлению Проекта. Значимость работы: Востребованность направления обозначена в Постановлении Правительства РФ от 30 сентября 2023 г. № 1614 "О внесении изменений в Федеральную научно-техническую программу развития сельского хозяйства на 2017 - 2030 годы" – обеспечение отраслей агропромышленного комплекса актуальными научными разработками и технологиями для повышения конкурентоспособности отечественного агропромышленного комплекса согласно требованиям рынка; создание и внедрение отечественных технологий, обеспечивающих производство сельскохозяйственной продукции. Работа соответствует пункту 20 Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации (переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству. Итоги внедрения результатов данной НИР значимы для решения задач импортозамещения и продовольственной безопасности России в области кормового и пищевого белка. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования – новые данные о формировании урожайности сортов и селекционных номеров при наличии стрессовых погодных условий на отдельных этапах формирования урожая, что позволяет в более полной мере оценить адаптационный потенциал сортов и новых селекционных форм. ПРОЕКТ 2.4. РАЗРАБОТКА ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЦИФРОВОЙ ПЛАТФОРМЫ ПО ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОМУ ФЕНОТИПИРОВАНИЮ РАСТЕНИЙ Целью проекта «Разработка полифункциональной цифровой платформы по высокопроизводительному фенотипированию растений», реализуемого в составе НЦМУ «Агротехнологии будущего» на базе Лаборатории искусственного климата РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, является создание платформы для высокоэффективного цифрового фенотипирования растений для селекционной работы и фундаментальных фотобиологических исследований. Создаваемая платформа PhenoScreen включает конструктив, представляющий климатическую камеру типа walk-in с регулируемыми в широком диапазоне параметрами микроклимата (в том числе – плотность потока фотонов и спектральный состав света) и размещенный в ней роботизированный комплекс с использованием для изучения растений методов анализа изображений на основе подходов компьютерного зрения и машинного обучения, соответствующее, в том числе – оригинальное - программное обеспечение и протоколы скрининга растительного (частности, селекционного) материала. В ходе развертывания платформы были завершены пуско-наладочные работы на робототехническом блоке платформы и осуществлена ее пробная эксплуатация. Разработаны алгоритмы ускоренной селекции и элементы сортовых технологий светокультуры для ряда зеленных, пряно-вкусовых и лекарственных растений, а также элементов сортовых технологий их выращивания в светокультуре. Разработана оригинальная система феномного анализа. Внедрение платформы обеспечит повышение эффективности и ускорение селекционного процесса (сокращение времени выведения новых сортов на 20-30%) и снижение затрат ручного труда на 40-50%. Созданные собственные программные продукты обеспечат экономию в 10 млн. рублей по сравнению с зарубежными аналогами. ПРОЕКТ 2.5. ФОРМИРОВАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ БИОРЕСУРСНОЙ КОЛЛЕКЦИИ ДЛЯ УСКОРЕННОЙ СЕЛЕКЦИИ САДОВЫХ РАСТЕНИЙ БИОРЕСУРСНАЯ КОЛЛЕКЦИЯ, ЯГОДНЫЕ РАСТЕНИЯ, СОРТ, ТЕХНОЛОГИЯ, КЛОНАЛЬНОЕ МИКРОРАЗМНОЖЕНИЕ. Объект исследования или разработки – биоресурсные коллекции культурных растений (ягодные, декоративные). Цель работы – формирование и изучение биоресурсной коллекции садовых культур с целью ускорения селекционного процесса по признакам продуктивности, устойчивости, декоративности в условиях импортозамещения. Методы или методология проведения работы. Использован системный подход и следующие методы: описательные, аналитические, лабораторные, полевые, статистические. Результаты работы и их новизна. Новизна исследований состоит в тщательном анализе и отборе ценных форм, сортов и сеянцев плодовых, ягодных растений как исходного материала для селекции в условиях Центрального Нечерноземья, перспективных для питомниководства и селекции, создании новых генетических коллекций сортов и гибридного фонда, включающего новые и традиционные образцы зарубежной и отечественной селекции в условиях открытого грунта. Область применения результатов – селекция и семеноводство; плодоводство; садоводство; декоративное садоводство и питомниководство. Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР. Результаты исследований рекомендуются к внедрению. Экономическая эффективность или значимость работы. Полученные результаты позволяют ускорить процесс получения посадочного материала, а также снизить затраты на продолжительный и затратный селекционный процесс путем применения методов ускоренной селекции, биотехнологии, новых агротехнических приемов в садоводстве. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования. Созданная биоресурсная коллекция ягодных растений, предложенные универсальные методики, шкала оценки декоративности, результаты интеллектуальной деятельности (патенты, базы данных), созданных и запатентованных сортов позволяют в условиях импортозамещения получать отечественный качественный посадочный материал ягодных растений для плантационного выращивания в целях получения пищевого и лекарственного сырья, а также для декоративного садоводства. НАПРАВЛЕНИЕ 3 – НОВЫЕ ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ПРОЕКТ 3.1. РАЗВИТИЕ И ВНЕДРЕНИЕ IOT СИСТЕМ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ДЛЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СППР ПО ОПТИМИЗАЦИИ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ, АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СППР, АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ, IoT МОНИТОРИНГ, ВЕРИФИКАЦИОННЫЕ ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПОЛЕВЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УЧАСТКИ Объект исследования и разработки – онлайн система сбора и интерпретации данных IoT датчиков агроэкологического мониторинга посевов в реальном времени, интегрированная с системами поддержки принятия решений. Цель работы – развитие и апробация IoT систем агроэкологического мониторинга для интеллектуальных СППР по оптимизации адаптивных систем земледелия. Методология работы – глубокая модификация и экспериментальная верификация на представительных полевых участках разработанных по проекту прототипов IoT датчиков агроэкологического мониторинга посевов в реальном времени и программного обеспечения онлайн системы сбора и интерпретации их, с реализаций функций сезонного прогнозирования урожайности с учетом сезонной динамики погодных условий и связанной с ними длительности фенологических фаз развития растений. Результаты работы и их новизна – оригинальная онлайн система сбора и интерпретации данных IoT датчиков агроэкологического мониторинга посевов в реальном времени, интегрированная с системами поддержки принятия решений. Область применения результатов – агроэкологическая оптимизация адаптивных систем земледелия с сезонной корректировкой гибких элементов агротехнологий для минимизации прогнозируемых агроэкологических рисков негативного влияния на урожайность проблемных агроклиматических ситуаций. ПРОЕКТ 3.2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИМИ РИСКАМИ НА ОСНОВЕ МНОГОУРОВНЕВОЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ (АПК) АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ, АНАЛИЗ РИСКОВ, ИСТОЧНИКИ РИСКОВ, МЕХАНИЗМЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ, СБОР И ПОДГОТОВКА ДАННЫХ, ОБУЧАЮЩИЕ И ТЕСТОВЫЕ ДАННЫЕ, АЛГОРИТМЫ И МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ, ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Объект исследования или разработки – система управления агроэкологическими рисками АПК. Цель работы – Разработка и исследование концептуальной и математической моделей управления агроэкологическими рисками, принципов цифровой трансформации классической адаптивно-зональной системы земледелия, методов автоматизации сбора и анализа агрономических и метеорологических данных. Методы или методологию проведения работы – Системный анализ, математическое моделирование, методы машинного обучения, ГИС, методы оптимизации. Результаты работы и их новизну – Разработана концептуальная модель управления агроэкологическими рисками, включающая компоненты мониторинга, анализа, управления информацией, принятия решений и обучения. Предложена математическая модель агроэкологических рисков на основе системы нелинейных дифференциальных уравнений. Впервые разработаны принципы цифровой трансформации классической адаптивнозональной системы земледелия с использованием моделей искусственного интеллекта. Создан алгоритм учета влияния агроэкологических факторов риска и реализован телеграм-бот как часть интеллектуальной системы поддержки принятия решений. Область применения результатов – системы точного земледелия, системы поддержки принятия решений в сельском хозяйстве, а также в образовательные программы по агроэкологии и управлению рисками в АПК. Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР – Разработанные модели и алгоритмы рекомендуется внедрять в системы точного земледелия и интеллектуальные системы поддержки принятия решений в АПК. Экономическая эффективность или значимость работы – Применение разработанных решений позволит повысить устойчивость сельскохозяйственного производства, снизить потери урожая, оптимизировать использование ресурсов. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования – Дальнейшее развитие объекта исследования может быть связано с интеграцией разработанных решений в комплексные системы управления рисками в АПК. ПРОЕКТ 3.3. РАЗРАБОТКА НОВЫХ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ТОЧНОЙ МЕЛИОРАЦИИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕГРАДИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ АЭРАЦИЯ, ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ, ДОЖДЕВАЛЬНЫЕ МАШИНЫ, ТОЧНАЯ МЕЛИОРАЦИЯ, МЕЛИОРАТИВНЫЕ РЫХЛИТЕЛИ, ВОДОПРОПУСКНЫЕ СООРУЖЕНИЯ. Объект исследования или разработки – земли сельскохозяйственного назначения Цель работы – разработка технологий точной мелиорации, направленных на повышение качества жизни людей за счет гарантированного производства экологически безопасной продукции растениеводства на мелиорируемых землях и снижения доли деградированных земель. Научная новизна исследований заключается в разработке: − нового мелиоративного рыхлителя; − методики расчета дождевальных насадок для широкозахватных дождевальных машин; − полезных моделей, повышающих аэрацию придонных слоев воды. Практическая значимость исследований: Разработанные полезные модели могут быть применены при проектировании мелиоративных систем, что позволит увеличить проницаемость почвы, улучшая проникновение воды, воздуха и питательных веществ к корням растений. НАПРАВЛЕНИЕ 4 – ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ И ВАЛОРИЗАЦИИ МАЛОЦЕННОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО СЫРЬЯ И ОТХОДОВ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ПРОЕКТ 4.1. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ И ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ («ЗЕЛЁНАЯ ХИМИЯ») ЛЕН-ДОЛГУНЕЦ, ЛЕН МАСЛИЧНЫЙ, ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНОПЛЯ, ЗАЩИТНО-СТИМУЛИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС, ГУМИНОВОФУЛЬВАТНЫЙ КОМПЛЕКС, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА, РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА РАСТЕНИЙ, БИОРЕГУЛЯТОРЫ, ОТХОДЫ ЛЬНЯНОГО КОМПЛЕКСА, ГЛУБОКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ, ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩИЕ ОТХОДЫ, МАКРОКОМПОНЕНТЫ, МИКРОКОМПОНЕНТЫ, БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА. Объект исследования – усовершенствованные агротехнологии выращивания сельскохозяйственных культур, целлюлозосодержащие отходы растениеводства и животноводства, глубокая переработка отходов льняного и коноплеводческого комплекса, получение, извлечение и синтез биологически активных веществ. Цель работы – разработка технологий выделения новых эффективных биологически активных веществ из отходов агропромышленного комплекса, в частности, растениеводства в виде целлюлозосодержащих отходов, химический синтез новых физиологически активных веществ на основе принципов «зеленой химии», разработка, производство и применение новых высокоэффективных защитно-стимулирующих комплексов для предпосевной обработки семян и растений технических культур, в том числе прядильные культуры, в разные фазы роста и развития с целью повышения урожайности и качества сельскохозяйственной продукции, разработка технологий глубокой переработки целлюлозосодержащих отходов, внедрение элементов агротехнологий в агропромышленное производство. Проведен синтез 10 новых химических веществ, с применением методов физико-химического анализа и ЯМР, ИК-, УФ-, БИК-спектроскопии установлены их строение, охарактеризованы физико-химические свойства, проведена оценка их ауксиновой активности. Выбраны наиболее перспективные вещества, проведены испытания пяти новых синтезированных веществ по параметру защитно-стимулирующих свойств в лабораторных и полевых условиях на льне-долгунце 2-х сортов, конопле технической 2-х сортов. Разработаны технические условия и технологические регламенты на пять защитно-стимулирующих комплекса. Выделены макрокомпоненты органической и неорганической природы из отходов, образующихся на предприятиях по первичной переработке льняной и пеньковой тресты при выделении волокна. Выделены макро- и микрокомпоненты из отходов льноводства, коноплеводства в виде некондиционных семян, отходов, образующихся после выделения белка, биомассы лекарственных и эфиромасличных растений. Проведен химический и физико-химический анализ, установлено химическое строение выделенных веществ, определены физико-химические свойства выделенных веществ. Разработан новый сорбент на основе отходов переработки эфиромасличных культур. Исследован химический состав и физико-химические характеристики сорбента, проведена оценка сорбционных свойств по отношению к водным растворам, содержащим тяжелые металлы, органическим растворителям, маслам, нефтям. Разработаны и утверждены установленным порядком технические условия на сорбент, технические условия на защитно-стимулирующие составы. Разработан технологический регламент на сорбент. Проведена оценка возможности применения сорбента в сельском хозяйстве и в органическом земледелии для повышения плодородия почв, особенно на засушливых территориях, почвах, где происходит медленная отдача воды и полезных макро- и микрокомпонентов в грунт, в тепличном хозяйстве для снижения водопотребления, в качестве почвогрунтов для выращивания овощных и других культур, в кормах для сельскохозяйственной птицы, крупного рогатого скота. Разработаны и зарегистрированы 3 базы данных, 2 программы ЭВМ, 1 Ноу-Хау, получены 2 патента на изобретение. Поданы 2 заявки на изобретение. Разработки по новым продуктам глубокой переработки отходов растениеводства и новым защитно-стимулирующим комплексам, применении их в агротехнологиях выращивания сельскохозяйственных культур были представлены на 33-й Международной агропромышленной выставки «Агрорусь – 2024» (Санкт-Петербург). По итогам участия в конкурсе инновационных разработок в рамках работы выставки получены Диплом 1-ой степени и Золотая медаль. Получены Диплом 3-й степени и Бронзовая медаль за «Способ выращивания озимой ржи в условиях засухи» в рамках участия в конкурсной программе 27-го Московского международного салона изобретений и инновационных технологий «Архимед-2024». Результаты исследований доложены на всероссийских и международных конференциях, опубликованы в 27 статьях международной базы цитирования Scopus, в т.ч. 1 статья в Q1, 4 статьи в Q2, в 4-х статьях базы международной базы цитирования Chemical Abstract, в статьях базы RSCI на платформе Web of Science. ВЫСОКОБЕЛКОВЫЕ ПРОДУКТЫ, ЙОГУРТ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОДУКТЫ, ЗДОРОВОЕ ПИТАНИЕ, ОРГАНИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ, ТЕХНОЛОГИЯ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПИЩЕВЫЕ ИНГРЕДИЕНТЫ Объект исследования или разработки – технология производства высокобелкового йогурта с функциональными пищевыми ингредиентами. Цель работы – разработка технологии линейки инновационных высокобелковых йогуртов, обогащенных функциональными пищевыми ингредиентами, отвечающие физиологическим потребностям человеческого организма и требованиям импортозамещения. Методы или методология проведения работы – методологии квалиметрического прогнозирования и математического моделирования. Результаты работы и их новизна – впервые предложена технология производства высокобелковых йогуртов с функциональными пищевыми ингредиентами на базе квалиметрического прогнозирования и математического моделирования. Область применения результатов – теория и практика расширение ассортимента продуктов здорового питания. Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР – результаты исследований рекомендованы к внедрению. Экономическая эффективность или значимость работы – полученные результаты позволяют придать продукции диетические и функциональные свойства. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования – предложенная технология производства позволит расширить ассортимент органических высокобелковых йогуртов с повышенной пищевой и биологической ценностью, отвечающих установленным нормам. НАПРАВЛЕНИЕ 5 – СОЗДАНИЕ БЕЗОПАСНЫХ, КАЧЕСТВЕННЫХ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КОРМОВ И ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ПРОЕКТ 5.1. УСКОРЕННОЕ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ КОРМОВ ДЛЯ ПТИЦЕВОДСТВА НА ОСНОВЕ ЦЕННЫХ И МАЛОРАСПРОСТРАНЕННЫХ КУЛЬТУР (В Т.Ч. ОТЕЧЕСТВЕННОЙ СЕЛЕКЦИИ) ДЛЯ РАЗРАБОТКИ РАЦИОНОВ КУР ОТЕЧЕСТВЕННЫХ КРОССОВ (СМЕНА -9) АДАПТИВНОЕ РАСТЕНИЕВОДСТВО, АГРОТЕХНОЛОГИИ, ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ, ЗЕРНОБОБОВЫЕ КУЛЬТУРЫ, КОРМОВЫЕ РЕСУРСЫ, РАЦИОНЫ, БИОДИВЕРСИФИКАЦИЯ, ИНТРОДУКЦИЯ, УРОЖАЙНОСТЬ, ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Объектами исследований и разработки в данной работе являются агроценозы (люпин белый, люпин узколистный, нут, амарант, сорго, соя, теф. Целью данной работы является получение новых знаний и результатов в области разработки технологических приемов возделывания зерновых, псевдозерновых, зернобобовых, инулиносодержащих культур с целью обеспечения ускоренного импортозамещения кормов для птицеводства на основе ценных и малораспространенных культур (в т.ч. отечественной селекции) для разработки рационов кур отечественных кроссов (Смена-9)». Научные результаты обладают возможностью технологической реализации, обеспечат развитие растениеводства за счет эффективного управления адаптивными реакциями основных биотических компонентов агроценозов с целью обеспечения их высокой продуктивности, экологической устойчивости и рентабельности. Методология и методы исследований основаны на проведении лабораторных исследований по методикам, применяемым в растениеводстве. Математическая обработка экспериментальных данных проводилась с использованием методики дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов. Результаты работы: объединение новых знаний и технологий в области растениеводства, открытие закономерностей органогенеза видов (сортов) сельскохозяйственных культур, закономерностей фотосинтетической деятельности (особенности развития ассимиляционной поверхности, динамика накопления сухого вещества, варьирование показателей продуктивности фотосинтеза и т.д) путем целенаправленного управления продукционным процессом за счет применения биологических препаратов и удобрений. Научные результаты обладают возможностью технологической реализации, обеспечат развитие растениеводства за счет эффективного управления адаптивными реакциями основных биотических компонентов агроценозов с целью обеспечения их высокой продуктивности, экологической устойчивости и рентабельности. Экономическая эффективность или значимость работы: оценка экономической эффективности и значимости работы будет сделана после завершения работ.