Сотрудники лаборатории:
Митрофанова Ирина Вячеславовна — заведующая лабораторией
Основные направления научных исследований:
Главными задачами лаборатории защиты растений являются проведение фундаментальных и прикладных исследований, направленных на разработку научных основ защиты растений-интродуцентов, мониторинг фитосанитарного состояния растений-интродуцентов в ГБС РАН, проведение комплекса карантинных и профилактических мероприятий, необходимых для функционирования Сада.
• Развитие концепции экологически безопасного интегрированного управления популяциями вредных организмов в экосистемах ГБС РАН:
- исследование механизмов и особенностей формирования комплекса вредных и полезных организмов, их адаптивных реакций, факторов изменчивости и устойчивости компонентов в условиях стрессовых воздействий;
- механизмы индукции новых патосвязей фитофагов и патогенов; прогноз их развития в современных биосистемах;
- фитосанитарный мониторинг на основе усовершенствованных и новых методов диагностики вредных организмов и их внутрипопуляционных структур;
- иммунологическая оценка к вредоносным объектам и выявление наиболее перспективных видов, форм, сортов, образцов растений; разработка методов и систем управления устойчивостью к биотическим стрессам в экосистемах разных уровней;
- разработка экологически безопасных регуляторных методов контроля численности фитофагов и патогенов.
• Научные основы конструирования экспозиций растений, устойчивых к биотическим стрессам.
• Механизмы регулирования динамики численности вредных организмов в популяциях растений-интродуцентов.
• Структура и динамика паразитарных комплексов на древесных и травянистых видах растений.
• Оценка фитосанитарных рисков потенциально опасных и инвазионных патогенов и фитофагов.
• Изменчивость вредных организмов на фоне контакта с видами и сортами растений-интродуцентов.
Функции лаборатории защиты растений:
• участие в составлении планов и методических программ исследований и разработок, практических рекомендаций по использованию их результатов;
• выявление актуальных направлений исследований и разработок, составление программ работ, определение методов и средств их проведения;
• изучение научной базы данных по диагностике, идентификации вредоносных и потенциально опасных вредных организмов с целью предотвращения их эпифитотий
и эпизоотий;
• проведение мониторинга состояния популяций вредных организмов и контроль численности на коллекциях и экспозициях ГБС РАН;
• проведение комплекса карантинных и профилактических мероприятий, необходимых для нормального функционирования ГБС РАН;
• подготовка и повышение квалификации научных кадров в соответствующих областях знаний;
• проведение консультаций по защите растений для сторонних организаций, специалистов и частных граждан; обследований фитосанитарного состояния растений
и насаждений, анализов на зараженность вредными организмами; подготовка заключений и рекомендаций в соответствии с Положениями ГБС РАН;
• выполнение фитосанитарных мероприятий по защите экспозиционных и коллекционных участков и других насаждений на территории ГБС РАН;
• участие в пропаганде современных приемов защиты растений, в проведении симпозиумов и конференций, подготовка научных и научно-популярных публикаций.
• использование в насаждениях растений-интродуцентов принципиально новых средств защиты узкоспециализированного и полифункционального действия, биологически активных соединений растительного и микробиологического происхождения, химических средств не биоцидной природы, индукторов устойчивости к вредным организмам;
• организация комплекса карантинных мероприятий по недопущению проникновения вредных для растений организмов и обеспечение карантинной документации
по обмену растительного материала с другими учреждениями и странами.
• осуществление контактов с научными учреждениями и специалистами, получение информации о научных форумах.
• визуальный анализ образцов с патогенной симптоматикой из лабораторий Сада, а также поступающего из различных агрофирм и научных учреждений с последующей комплексной энтомо-фитопатологической экспертизой.
Основные результаты
• Получены новые данные по мониторингу вредных организмов и иммунологической оценке растений-интродуцентов различной таксономической принадлежности, методам сигнального управления поведением насекомых в закрытом грунте при помощи новых типов биоловушек, регуляторным механизмам изменчивости комплекса
«вирус – переносчик – хозяин» («вирус – хозяин») и их адаптивности в биосистемах, по скринингу уровня зараженности вирусными инфекциями в условиях видового разнообразия растений, индукции устойчивости растений к вирусным и грибным патогенам посредством дополнительного воздействия спектральным светом, видовому составу, распространению и биоэкологическим особенностям низкотемпературных склероциальных грибов, скринингу биоагентов против инвазионных видов растений
и возбудителей низкотемпературных грибных заболеваний, потенциально опасным вредителям и патогенам растений.
• Получены новые данные о формировании паразитарных комплексов ex situ и в природных экосистемах. Изучена частота встречаемости вредных организмов, динамика проявления заболеваний, численность патогенов, вредителей, переносчиков инфекций, структура их популяций. Усовершенствованы параметры функционирования биоловушек новых типов. Разработаны фотолюминесцентные и инфракрасные «черные» клеевые биоловушки для контроля численности популяции опасных летающих вредителей. В экосистемах древесных и травянистых видов растений установлено расширение спектра доминирующих и сопутствующих объектов, выявлены факты смены доминирования, изменения структуры патокомплексов и взаимосвязи их компонентов с векторами. Показаны новые возможности фотоиндукции толерантности растений
к вирусным и грибным болезням. Выявлено, что дополнительная к естественному свету подсветка светодиодами повышала устойчивость растений семейства Solanaceae
к вирусу табачной мозаики (TMV), серой гнили (возб. Botrytis cinerea) и абиотическим стрессорам. Проведен скрининг низкотемпературных грибов и нематод против инвазивного вида Heracleum sosnovskyi Manden. и возбудителей снежной плесени, выявлены активные биоагенты.
• Исследована устойчивость к микозам представителей коллекции семейств Rosaceae и Fabaceae. Исследованы механизмы, ответственные за процессы формирования, персистирования и активации патокомплексов с участием вирусов. Изучен спектр трансмиссивных вирусов, их взаимодействий и уровень адаптации к потенциальным переносчикам в биосистемах травянистых и древесных растений. Дополнен круг растений-хозяев наиболее опасного низкотемпературного склероциального гриба Sclerotinia nivalis.
• Выполнены детальные обследования коллекций и экспозиций на наличие вредных организмов. Идентифицированы наиболее вредоносные, в том числе новые
для коллекций ГБС РАН, виды вредителей и патогенов (каштановая минирующая моль Cameraria ohridella Deschka et Dimić, липовая моль-пестрянка Lithocolletis issikii Kumata, различные виды златок: ясеневая изумрудная узкотелая Agrilus planipennis Fairmaire, зеленая узкотелая A. viridis L. и A. sulcicollis Lacordaire, лиственная шеститочечная Melanophila (=Phaenops) guttulata Gebl., еловая четырехточечная Anthaxia quadripunctata L. Также выявлен уссурийский полиграф Polygraphus proximus Blantford.
Впервые в Саду выявлен очаг корневой губки Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. Разработаны меры по ограничению их распространения.
• Для вирусов представителей семейств Polyviridae, Caulimoviridae и Bromoviridae установлены факты инициации новых межкомпонентных связей. Установлено, что программа адаптации вирусов и их векторов в процессе формирования патосистем включает изменение стратегии их компонентов, что способствует возрастанию генетического разнообразия и появлению новых вариантов паразитарных систем ex situ. Выявлено, что факты адаптации изучаемых вирусов к новым кормовым растениям являются одним из селективных факторов, действие которого индуцирует изменение векторной функции представителей Aphididae. Установлено расширение спектра вирусных патогенов,
их комплексов, латентных и несвойственных инфекций, проведена идентификация наиболее вредоносных доминирующих вирусов.
• Проведено изучение видового состава, распространения и биологии низкотемпературных патогенных грибов в России. Выявлен новый патоген моркови (Daucus carota L.) Sclerotinia nivalis I. Saito, на корнеплодах свеклы впервые отмечен психрофильный гриб Typhula ishikariensis. Установлен новый хозяин S. nivalis – топинамбур (Helianthus tuberosus L.). Проведено изучение фауны микотрофных нематод для регуляции популяции возбудителей снежных плесеней на озимых и многолетних злаковых растениях. Обнаружены низкотемпературные микотрофные нематоды, питающиеся возбудителем розовой снежной плесени. Наиболее перспективным для контроля развития возбудителя является Aphelenchoides saprophillus Franklin.
• Выполняются плановые работы по предотвращению заноса на территорию Сада карантинных и потенциально опасных вредных организмов: выявление и идентификация вредителей и возбудителей болезней на поступающем растительном материале, установление их вредоносности и карантинной значимости. Прошли карантинное обследование и выпущены в экспозиции Сада более 70000 растений, проведена экспертиза 5000 образцов семян из различных стран.
• Результаты исследований по различным аспектам защиты растений-интродуцентов отражены в 11 книгах и монографиях, более 1,5 тыс. публикациях в отечественных
и зарубежных научных изданиях, 25 патентах и авторских свидетельствах. Активно проводится популяризация знаний по защите растений. Опубликовано около 500 научно-популярных статей, 12 научно-популярных книг и брошюр. Проводится значительная работа по подготовке научных кадров. В отделе защищены две диссертации
на соискание ученой степени доктора биологических наук. Под руководством сотрудников в аспирантуре ГБС выполнено 8 диссертаций, еще 8 вне подразделения.
В отделе систематически проходят научную практику студенты РГУ-МСХА, МГУЛ и РУДН. Под руководством сотрудников защищено более 100 дипломных работ, в том числе магистерские диссертации.
В результате исследовательских работ сотрудников лаборатории планируется получить следующие результаты:
• данные по адаптациогенезу патогенов и фитофагов в интродукционных популяциях растений; особенностям индукции новых патосвязей фитофагов, патогенов, векторов инфекций и составление прогноза их развития в биосистемах Сада;
• оптимизация систем фитосанитарного мониторинга на основе использования усовершенствованных и новых методов диагностики вредных и полезных организмов
и их внутрипопуляционных структур;
• выявление механизмов и особенностей формирования комплексов вредных и полезных организмов, их адаптивных реакций, факторов изменчивости и устойчивости их компонентов под влиянием различных стрессоров;
• иммунологическая оценка к доминирующим вредоносным объектам и выявление наиболее перспективных по этому показателю видов, форм, образцов и сортов растений; разработка методов управления устойчивостью к биотическим стрессорам в экосистемах разных уровней;
• разработка рекомендаций по конструированию экспозиций растений, устойчивых к биотическим стрессорам;
• разработка экологически безопасных регуляторных методов контроля численности вредных организмов на основе использования принципиально новых средств защиты узкоспециализированного и полифункционального действия, биологически активных соединений растительного и микробиологического происхождения, химических средств небиоцидной природы и индукторов устойчивости.
Основная практическая значимость заключается в разработке методологии защиты растений-интродуцентов на основе управления популяциями вредных организмов
с учетом естественных механизмов регуляции их численности; повышении устойчивости фитосистем к биотическим стрессорам и минимизации отрицательных последствий для окружающей среды.
Сфера применения в окружающей среде — растительные экосистемы природного, сельскохозяйственного и городского типов.
Создание устойчивых к вредным организмам растительных экосистем представляет весомый вклад в научно-техническое развитие страны и повышение качества жизни населения.
Патенты
А. А. Шестеперов, О. Б. Ткаченко, А. Г. Щуковская, А. В. Овсянкина Патент на изобретение № 2548199 «Способ получения биологического препарата для защиты озимых зерновых культур от розовой снежной плесени Microdochium nivale». Государственное научное учреждение (ГНУ) Всероссийский научно-исследовательский институт гельминтологии им. К. И. Скрябина (ВИГИС) Россельхозакадемии (RU), Федеральное государственное бюджетное учреждение науки (ФГБУН) Главный ботанический сад
им. Н. В. Цицина Российской академии наук (RU). Заявка № 20141001283. Приоритет изобретения 17 января 2014 г. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 19 марта 2015 г. Срок действия патента истекает 17 января 2034 г. 6 с.
История создания
После создания ГБС РАН 1945 г. функции защиты растений от вредителей и возбудителей болезней были возложены на Бюро защиты растений, которое возглавляла
к.б.н. М. И. Ильинская.
В 1957 г. организована группа растительных ядов и вирусов.
В 1959 г. АН СССР был утвержден Отдел защиты растений и изыскания растительных ядов. Отдел возглавляли д.в.н. Е. С. Черкасский, затем проф. А. И. Воронцов,
а с 1970 г. – д.б.н. Ю. В. Синадский. Отдел состоял из 40–44 человек, в том числе 10 научных сотрудников.
В структурном отношении он был представлен энтомологической, фитопатологической, вирусологической и нематологической научными группами. Отдел осуществлял карантинный досмотр импортного и отечественного растительного материала, завозимого на территорию Сада и отправляемого за рубеж. В состав Отдела входила производственная группа, занимающаяся практическими мероприятиями по борьбе с вредителями и возбудителями болезней растений. Научные сотрудники курировали фитосанитарное состояние растений и давали производственной группе рекомендации по защите растений в подразделениях Сада.
С 1999 по 2022 г.г. подразделение возглавлял д.б.н. О. Б. Ткаченко.
В 2010 г. штат отдела составлял 17 человек, из них 11 — научные сотрудники.
В 2019 г. отдел, как и большинство подразделений Сада, реорганизован в лабораторию, численность сотрудников в 2022 году — 13 человек (7 научных и 6 научно-технических сотрудника).
С 2022 г. лабораторию защиты растений возглавляет член корреспондент РАН д.б.н. И.В. Митрофанова