Борьба с сорняками была одной из главных проблем для фермеров с самого зарождения сельского хозяйства. Однако в последние годы всё чаще поднимается вопрос о растущем количестве сорняков, устойчивых к традиционным гербицидам. По последним оценкам, во всем мире выявлено более 500 уникальных случаев сорняков, устойчивых к гербицидам; эти сорняки выработали устойчивость к 21 из 31 известных участков действия гербицидов и к 168 различным гербицидам.
Некоторые полагают, что эта устойчивость может способствовать более широкому внедрению биогербицидов. В отличие от синтетических гербицидов, биогербициды получают из биологических агентов, таких как микробы или растительные экстракты. Они, как правило, воздействуют на жизненно важные процессы в растениях и представляют меньший риск для нецелевых организмов, чем химические гербициды, такие как глифосат. В их основе могут лежать микроорганизмы, такие как бактерии, вирусы и грибы, или насекомые паразитоиды.
За последние годы были исследованы сотни биогербицидных веществ и поданы десятки патентных заявок. И хотя они пока остаются лишь небольшой каплей в общем объёме средств защиты растений (занимая менее 10% рынка), некоторые считают, что ситуация начинает меняться благодаря новым технологиям, проникающим в сферу сельскохозяйственной биологии, пишет Дженнифер Марстон в статье, опубликованной на портале AgFunderNews.
«Одна из главных причин медленного роста рынка биогербицидов — стоимость. Техническая сложность заключается в получении чего-то, что может конкурировать с недорогими гербицидами, такими как глифосат. Перед производителями биологических удобрений, будь то стартапы или другие компании, стоит задача создать продукт, который будет соответствовать такой низкой цене и одновременно обладать эффективностью, например, «Раундапа»», — рассказала журналисту портала AgFunderNews доктор Пэм Маррон, один из первых новаторов в области сельскохозяйственной биологии, которая в настоящее время является соучредителем и исполнительным председателем корпорации Invasive Species Corporation.
С ней согласна доктор Вирджиния Корлесс, генеральный директор стартапа Moa Technology.
«Стоимость, безусловно, является проблемой — масштабирование производства по приемлемой для фермеров цене — задача для всей категории биологических гербицидов. Но настоящая проблема заключается в поиске биогербицидов, способных действительно эффективно работать в полевых условиях», — сказала она AgFunderNews.
Корлесс говорит, что все гербициды должны отвечать определенным требованиям: безопасно, эффективно и надежно бороться с сорняками при очень низких нормах расхода и в широком диапазоне агрономических условий.
«Добиться этого достаточно сложно, когда вы можете оптимизировать молекулу, но это еще сложнее, когда вы ограничены использованием веществ в том виде, в котором они производятся в природе, — особенно когда многие природные вещества, которые могут эффективно контролировать сорняки, также токсичны для людей или диких животных», — говорит она.
В 2021 году доктор Корлесс присоединилась к Moa Technology, сельскохозяйственной биотехнологической компании, которая, по ее словам, за последние несколько лет с помощью своей скрининговой платформы GALAXY обнаружила около 80 новых механизмов действия. В ходе этой работы ученые обнаружили класс молекул-«усилителей». Хотя эти усилители сами по себе не обладают гербицидным действием, они могут работать совместно с гербицидами, что потенциально позволяет фермерам сократить использование последних.
«Фермеры могут использовать более низкие дозы гербицида для своих культур при смешивании с усилителем, или они могут решить использовать гербицид плюс усилитель, чтобы уничтожить определенную популяцию устойчивых сорняков или расширить спектр различных сорняков, против которых эффективен гербицид. Мы воодушевлены перспективой использования биологических усилителей для сокращения использования синтетических химикатов», — объясняет Корлесс.
По соображениям интеллектуальной собственности компания не раскрывает технические подробности функционирования этих молекул-усилителей. Однако Корлесс предполагает, что эти биологические усилители могут реально снизить использование синтетических химикатов в сельском хозяйстве. Недавно компания Moa заключила партнерство с сельскохозяйственной сервисной компанией Gowan с целью «разработки нового усилителя для определенного активного ингредиента».
«Мы наблюдаем большой интерес со стороны потенциальных партнеров по отрасли, которые видят огромные рыночные возможности для усилителей», — говорит Корлесс. Она подчеркивает возможности для агрохимических компаний, в частности, в управлении жизненным циклом продукции, а также помощь, которую усилители могут оказать фермерам и окружающей среде.
В некоторых частях мира синтетические гербициды, такие как глифосат, дороги и непрактичны. Например, так происходит во многих мелких фермерских хозяйствах Африки, борющихся с паразитическим сорняком стрига.
Проект The Toothpick («Зубочистка») был запущен в Кении, чтобы решить эту проблему и привлечь больше биотехнологий на континент. В рамках проекта была разработана технология микогербицида, которая в настоящее время используется для борьбы со стригой, поражающей такие важные сельскохозяйственные культуры, как кукуруза, сорго, рис и сахарный тростник, что ежегодно приводит к многомиллиардным убыткам.
Как рассказала AgFunderNews Клэр Бейкер, директор проекта The Toothpick, каждое растение стриги может откладывать в почве тысячи крошечных семян за сезон, которые могут находиться в состоянии покоя десятилетиями.
«Даже если вы уничтожите сорняк, он готов вернуться в следующем сезоне», — говорит Бейкер.
Проект «Зубочистка» использует Fusarium oxysporum, грибной патоген, встречающийся в природе в почве. Сначала команда культивировала штаммы этого патогена, которые затем переносила на стерильные деревянные зубочистки. Эти «зубочистки» затем распространялись среди мелких фермеров в Кении, которые смешивали их с варёным рисом, создавая живой инокулят для посева на семена кукурузы.
По словам Бейкер, два года назад тот же штамм гриба был одобрен для использования в качестве покрытия для семян, которое можно просто наносить на семена перед посадкой: «Теперь мы можем продавать небольшие пакеты в сельских агропромышленных магазинах, на фермерских полевых мероприятиях, а также через дистрибьюторов и неправительственные организации».
В апреле этого года Глобальный инновационный фонд предоставил проекту грант на распространение за пределы Кении, в таких странах, как Нигерия и Танзания, где от стриги страдают более 20 миллионов человек, говорит Бейкер. В долгосрочной перспективе Бейкер и ее команда также присматриваются к США: «Инновационное покрытие семян долговечно при хранении и доступно по цене — это открывает двери к тому дню, когда мы в конечном итоге разработаем биогербицид для использования в сельскохозяйственных системах США».
Хотя количество стартапов, работающих над биогербицидами, ничтожно мало по сравнению с другими категориями агробиологии (биоконтроль вредителей, биоудобрения), есть и другие примечательные примеры.
BindBridge использует молекулярные клеи (небольшие молекулы, которые обеспечивают взаимодействие между белками, соединяя их вместе) для поиска молекул, способных уничтожать сорняки. Компания MicroMGx разработала платформу, которая занимается поиском среди микробов метаболитов, помогающих бороться с сорняками. Гербицид WeedOut представляет собой новую пыльцу сорняков, которая вносится в период цветения, предотвращая появление жизнеспособных, устойчивых семян сорняков. Компания заявляет, что успешно протестировала свою технологию на амаранте Палмера в США и Израиле.
Между тем, доктор Марроне предполагает, что широкое использование технологий искусственного интеллекта и машинного обучения в наши дни может сыграть решающую роль в содействии появлению на рынке других концепций биогербицидов: «Все новые инструменты, которые у нас есть в машинном обучении, искусственном интеллекте, геномном анализе, биоинформатике, экономят огромное количество времени и ресурсов. Это то, что теперь можно применить ко всем видам новых открытий, связанных с микробами».
Показательный пример: компания Micropep недавно продемонстрировала свою платформу на базе искусственного интеллекта, которая, по ее утверждению, ускорит процесс открытия новых методов биологического контроля на основе микропептидов.
Доктор Марроне также выделяет менее технологичные тактики, которые легко вписываются в сферу регенеративного сельского хозяйства и популярны в ЕС, где действуют гораздо более строгие правила в отношении того, что именно применяется к сельскохозяйственным культурам: «Боритесь с сорняками до того, как они дадут семена. Избавьтесь от семенного фонда. Меры по оздоровлению почвы также могут уменьшить количество сорняков. Хотя в США по-прежнему сильно доминируют химические вещества, есть много уроков, извлеченных из опыта Европы, которые можно применить в США для создания более устойчивых систем борьбы с сорняками. Каждый фермер, занимающийся органическим земледелием, с которым я общалась в США, хотел бы получить более качественные и недорогие решения».
Источник: AgFunderNews. Автор: Дженнифер Марстон.
