Ключевые слова
Агробиофотоника, технология управляемой вегетации растений, коллекция растений in vitro, вертикальная ферма, управляемое LED-освещение, картофель, миниклубни, ягодные, эфиро-масличные и лекарственные культуры, саженцы, семеноводство, микроводоросли, полезные почвенные бактерии, сортовая специфичность, природный потенциал сортов, эффективность.

Направления исследований

Интенсификация индустриального выращивания растений с заданными качественными характеристиками за счет раскрытия природного потенциала сортов посредством управляемого освещения.

• разработка инженерных систем для обеспечения стандартизации, автоматизации и модульного масштабирования воспроизводства целевых культур растений в условиях защищённого грунта и вертикальных ферм
• разработка прототипа единой IT-платформы для дистанционного мониторинга/управления культивированием растений, позволяющую выходить на формирование больших баз данных и аналитическое прогнозирование результатов по целевым видам культур
• создание пилотных технологических площадок, обеспечивающих получение качественно новых результатов исследований
• интенсификация процессов получения, размножения и хранения оздоровленного материала перспективных сортов растений in vitro
• разработка технологий для индустриального воспроизводства целевых видов культур на субстратной основе в условиях вертикальной фермы с управляемым LED-освещением

Основные методы исследований

• Раскрытие природного потенциала сортов посредством управляемого (динамического) светодиодного освещения в контролируемых условиях вертикальной фермы
• Вегетационные испытания (лабораторные и полевые) на различных культурах растений
• Методы биоинформатики
• Микроклональное размножение и оздоровление растений in vitro

Краткая история
Проектная команда группы альгобиотехнологии сформировалась в 2014 году на базе лаборатории биохимии азотфиксации и метаболизма азота в рамках реализации оригинальных для института научных исследований и разработок в области растительно-микробных взаимодействий и создания комплексных биопрепаратов для растениеводства. Группа в своем настоящем виде образовалась в 2017 году. В 2019 году команда переориентировалась и сконцентрировалась на изучении влияния управляемого светодиодного освещения на рост и развитие растений. Проект получил название: «Агробиофотоника: технология управляемой вегетации растений». Благодаря интенсивному развитию команды и полученному значительному научно-техническому заделу, в 2020 году проект вошёл в программу научного центра мирового уровня (НЦМУ) «Агротехнологии будущего», в рамках которого была поддержана 5-летняя программа исследований и разработок в этом направлении. В 2024 году группа альгобиотехнологии была переименована в группу агробиотехнологии.

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Совместно с ТП «Биотех2030» сотрудниками Группы была разработана и инициирована комплексная программа «Разработка эффективной биотехнологической платформы для получения биопродуктов из микроводорослей с целью модернизации и технологического развития экономики Республики Крым» (Свидетельство участника СЭЗ №82А2016000585 от 08.08.2016). Реализация программы представлена комплексом связанных проектов, поддержанных различными Институтами развития:

• В 2020 году проект Агробиофотоника вошёл в программу научного центра мирового уровня (НЦМУ) «Агротехнологии будущего», в рамках которого была поддержана 5-летняя программа исследований и разработок в этом направлении
• 18 декабря 2018 командный проект группы альгобиотехнологии «Адаптивные альгобиотехнологии для производственных сортов зернобобовых культур» стал победителем в номинации №4 «Удобрения будущего» в рамках Конкурса инновационных решений «УРАЛХИМ – ЭЛЕМЕНТ РОСТА»
• Министерством образования и науки РФ в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» (мероприятие 2.2, 8 очередь) – проект «Разработка научно-технических основ гибридной биотехнологии для конверсии отходов в биоудобрения с использованием микроводорослей»
• Фондом поддержки научно-практической деятельности студентов, аспирантов и молодых ученых «Национальное интеллектуальное развитие» в рамках грантовой программы «Эврика! Концепт» (договор №016/Э/03/2016) – проект «АльгоКонсорциуМ»
• Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере: в рамках грантовой программы «СТАРТ-1» — проект «Разработка регламента на получение биопрепаратов для растениеводства на основе микробных полифункциональных консорциумов» (Договор №1308ГС1/21754 от 16.06.2016); в рамках программы «Развитие» — проект «Разработка опытной установки и регламента на получение полифункциональных биопрепаратов, стабилизированных фототрофными микроорганизмами, с целью экологизации современного растениеводства» (договор №289ГР/19193 от 28.12.2015); в рамках программы «Развитие-НТИ (MariNet)» проекта «Разработка технологии интенсивного культивирования рыб в искусственно созданном биоценозе на основе пластичного сообщества микроводоросли — живые кормовые объекты» (договор №65ГРНТИС5/25956 от 22.12.2016)

Доклады сотрудников были отмечены, как лучшие на научных конференциях:

• Зотов В.С. Победитель осеннего финала отбора по Программе «У.М.Н.И.К.», 2011 г. Проект № 16766, тема №8. «Разработка диагностикума для фитопатогенных и симбиотических бактерий на внутривидовом уровне»
• Зотов В.С. «Исследование генетического разнообразия штаммов клубеньковых бактерий рода Rhizobium из различных эколого-географических зон Украины». Школа-конференция «Оценка генетического разнообразия штаммов клубеньковых бактерий и изучение изменения генома бактерий при интродукции в почвенные биоценозы» (Южная опытная станция ИСХМ НААН, пгт. Гвардейское, Симферопольский район, Крым, 31.05 – 11.06.2011г.)
• Хапчаева С.А. Победитель осеннего финала отбора по Программе «У.М.Н.И.К.», 2013 г. Проект №1374ГУ1/2014. «Разработка полифункциональных биопрепаратов и создание на их основе высокопродуктивных растительно-микробных систем»
• Зотов В.С. «Hin-регион – новый хромосомный маркер симбиотических бактерий рода Rhizobium и фитопатогенных рода Xanthomonas // 17-я Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых «Биология – наука XXI века», Пущино (МО, Россия), 21-26 апреля, 2013, Сборник тезисов, стр.20-21
• Хапчаева С.А. «Биоразнообразие симбионтов в растительно-микробных взаимодействиях». ХІІI съезд Общества микробиологов Украины им. С.Н. Виноградского (Ялта, 1-6 октября 2013г.)
• Зотов В.С. и Хапчаева С.А. Победители в номинации “Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: генетические ресурсы и современные методы создания новых сортов и гибридов, технологии семеноводства” конкурса «Агрогенетика-2016», проводимого совместно Фондом «Сколково» и «Московским физико-техническим институтом», с проектом «Разработка «персонализированных» формул биопрепаратов для координированной селекции новых сортов зернобобовых культур». Проект также отмечен в отдельных номинациях наградами партнёров конкурса — научно-производственного журнала «Кормопроизводство» и ПАО «Уралкалий».

УНИКАЛЬНОСТЬ И МИРОВОЙ УРОВЕНЬ ИССЛЕДОВАНИЙ:

Впервые предложена промышленная технология получения оздоровленных мини-клубней картофеля (в соответствии с ГОСТ 33996-2016) на субстратной основе в условиях вертикальной фермы с управляемым LED-освещением до 6 урожаев в год.

Впервые разработана технология ускоренного получения саженцев эфиромасличных культур. Так удалось сократить цикл получения «однолетних» (согласно ГОСТ 3579-98) саженцев лаванды в 4 раза, в том числе выход в цвет не на 2 год, как это происходит в полевых условиях, а уже через 3 месяца.

ИЗБРАННЫЕ ПУБЛИКАЦИИ В СМИ:

• Итоговые мероприятия Года науки и технологий в Сочи
  Научно-культурологический журнал Relga. (№1 [391] 07.01.2022). 07.01.2022
• От виноградарства до борьбы с биопоражением произведений искусства: разработки ФИЦ биотехнологии в Сочи
  InScience. 11.12.2021
• В Санкт-Петербурге представили инновационные разработки более 50 российских компаний
  ТАСС. 08.11.2021
• Синтезированная еда и сити-фермерство: что обсудили на форуме НТР-2035 в Петербурге
  Телеканал «Санкт-Петербург». 08.11.2021
• Инновационная сити-ферма для выращивания семенного материала картофеля
  Журнал «Релга» (№4 [382]). 01.04.2021
• Ученые предложили новое решение для производства семенного картофеля
  Журнал «АгроИнвестор». 27.03.2021
• Созданная в России автоматизированная светодиодная ферма позволит повысить урожайность
  Индикатор. 19.03.2021
• Инновационная сити-ферма даст в 10 раз больше семенного материала картофеля в год
  Научная Россия. 19.03.2021

ВИДЕОМАТЕРИЛЫ:

• Агротехнологии будущего: уникальная сити-ферма (Программа «Наука», т/к Россия24)
• «Умная» сити-ферма (Утро России. т/к Россия1)
• Russia’s Vertical Farm Experiment (Bloomberg)
• Инновационная сити-ферма ФИЦ Биотехнологии РАН (TV Science)
• Вертикальная ферма ФИЦ Биотехнологии РАН (2021 — год науки и технологий, НЦМУ)
• Российские учёные выращивают высокоурожайный картофель, чтобы заместить импортный (New Tang Dynasty Television)

СОСТАВ ГРУППЫ

ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ

УНИКАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

1. Puchkova T. V., Khapchaeva S. A., Zotov V. S., Lukyanov A. A., Solovchenko A. E. Marine and freshwater microalgae as a sustainable source of cosmeceuticals // Marine Biological Journal. – 2021. – Vol. 6. № 1. – P. 67-81.
2. Puchkova T.V., Khapchaeva S.A., Zotov V.S., Lukyanov A.A., Vasilieva S.G., Ambati R.R., Gokare A.R., Solovchenko A.E. Cosmeceuticals from Macrophyte Algae // Sustainable Global Resources of Seaweeds. — 2022. — Springer. — T.2. — P. 559-577.
3. В.С. Зотов, Ю.В. Болычевцева, С.А. Хапчаева, И.В. Терехова, В.В. Шубин, Н.П. Юрина, Ю.Н. Кульчин. Влияние спектрального состава освещения на выход биомассы, флуоресценцию хлорофилла фотосистемы 2 и общее содержание эфирных масел у Ocimum basilicum» // Прикладная биохимия и микробиология, 2020, №3 Т. 56
4. Kublanovskaya A.A., Khapchaeva S.A., Zotov V.S., Zaytseva P.A., Lobakova E.S., Solovchenko A.E. The effect of the microalga Chlorella vulgaris IPPAS C-1 biomass application on yield, biological activity, and the microbiome of the soil during bean growing // Журнал Moscow University Biological Sciences Bulletin, издательство Allerton Press (New York, N.Y., United States), v. 74, № 4, pp. 227-234
5. Кублановская А.А., Хапчаева С.А., Зотов В.С., Зайцев П.А., Лобакова Е.С., Соловченко А.Е. Влияние суспензии клеток микроводоросли Chlorella vulgaris IPPAS C-1 (Chlorophyceae) на биологическую активность и микробиом почвы при возделывании фасоли // Журнал Вестник Московского университета. Серия 16: Биология, издательство Изд-во Моск. ун-та (М.), том 74, № 4, с. 284-293
6. Хапчаева С.А., Дидович С.В., Топунов А.Ф., Мулюкин А.Л., Зотов В.С. Специфичность симбиотических взаимодействий бактерий рода Rhizobium leguminosarum bv. viciae растениями трибы Vicieae // Экологическая генетика, 2018, 16(4):51-60.
7. Пунина Н.В., Зотов В.С., Хапчаева С.А. Молекулярные методы идентификации, оценки разнообразия и контроля полезных штаммов бактерий в агроценозах нута // Экологически безопасная технология выращивания нута / Методические рекомендации. Симферополь, 2014, С.13-17.
8. Крутило Д.В., Зотов В.С. Генотипический анализ клубеньковых бактерий, нодулирующих сою в почвах Украины // Экологическая генетика. СПб. 2013, Т. 11, №4, С. 86-95.
9. Зотов В.С., Пунина Н.В., Хапчаева С.А., Дидович С.В., Топунов А.Ф. Использование методов saAFLP и hin-регион ПЦР для генотипирования штаммов ризобий — симбионтов Phaseolus vulgaris // Таврический вестник аграрной науки. Симферополь. 2013. Т. 1. С. 15-23.
10. Пунина Н.В., Зотов В.С., Пархоменко А.Л., Пархоменко Т.Ю., Топунов А.Ф. Изучение генетического разнообразия Bacillus thuringiensis, выделенных в различных эколого-географических зонах Украины, при помощи анализа генов 16S рРНК, gyrB и методов AP-ПЦР и saAFLP // Acta Naturae. 2013. Т. 5, № 1(16), С. 93-103.
11. Зотов В.С., Пунина Н.В., Хапчаева С.А., Дидович С.В., Мельничук Т.Н., Топунов А.Ф. Новый таксономический маркер клубеньковых бактерий рода Rhizobium и его эволюция // Экологическая генетика. СПб. 2012. Т.10. № 2. С. 50-63.

Сотрудники группы совместно с ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова» участвуют в реализации проекта по теме «Разработка научно-технических основ гибридной биотехнологии для конверсии отходов в биоудобрения с использованием микроводорослей» в рамках мероприятия 2.2 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» по лоту № 2017-14-588-0003 «Проведение исследований в области промышленной биотехнологии/биоэкономики с участием научно-исследовательских организаций и университетов Федеративной Республики Германии».