Агронаука

Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности: состояние и перспективы

Международная научно-практическая конференция

Обнинск

26-28 сентября 2018 г.

http://rt2018.rirae.ru/index.php

В последние годы активно развиваются технологии с применением физических факторов, в частности, ионизирующего и неионизирующего излучений. Технологии облучения могут быть использованы для повышения урожайности, увеличения сроков хранения продукции, уничтожения патогенной микрофлоры и насекомых-вредителей, сокращения потерь при хранении плодов и овощей, удлинения сроков реализации продуктов, стерилизации рационов для армии и космонавтов и т.п. Применение технологий с использование физических факторов базируется на междисциплинарных фундаментальных исследованиях на стыке физики, биологии, химии, сельскохозяйственных наук. В сборнике представлены материалы по различным аспектам применения технологий облучения, включая: фундаментальные исследования по изучению действия различных видов излучений на микроорганизмы, возбудителей болезней, насекомых-вредителей, растения, животных; технические средства и установки для радиационной обработки продукции и опыт создания облучательских центров; проблемы нормирования; дозиметрия и радиационная безопасность, аппаратурно-методическое и программное обеспечение; эффективность применения облучения при обработке различных видов сельскохозяйственной и пищевой продукции; безопасность и качество продукции; применение различных физических методов и комбинированных технологий для обработки сельскохозяйственной и пищевой продукции.

Организаторы:

Российская академия наук
Федеральное агентство научных организаций
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии» (ФГБНУ ВНИИРАЭ)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук (ИЯФ СО РАН)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН)

Н.Г. Айрапетова

Перспективы развития "калужского кластера ядерных технологий".

Международная научно-практическая конференция «Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности: состояние и перспективы», Обнинск, 26-28 сентября 2018 г.

Показаны основные принципы развития кластеров, а также преимущества кластерного подхода в качестве основной модели развития региона. Представлены основные этапы создания Ассоциации «Калужский Кластер ядерных технологий», ее цели и задачи. В Калужский кластер ядерных технологий объединились крупнейшие предприятия области в сфере атомной энергетики. Неэнергетическое применение ядерных технологий является одним из перспективных направлений атомной отрасли.

Д.В. Чередниченко, В.А. Савилов, Р.В. Федосенко, Н.В. Вишнева

Основные тренды на международном рынке радиационных технологий.

Акционерное общество «Русатом Хэлскеа» (АО «РХК»), принимая во внимание новую волну интереса к радиационным методам обработки со стороны производителей медицинских изделий, продуктов питания и сельскохозяйственной продукции и выявленные перспективы развития данного направления, создало и продвигает на международные рынки отраслевой продукт «Многоцелевой центр облучения». Продукт создан в формате адаптируемого к конкретным потребностям будущего заказчика Типового решения и станет основой для создания коммерчески привлекательного бизнеса по оказанию услуг радиационной обработки. Успешная реализация подобных проектов возможна лишь при поддержке со стороны ведущих российских поставщиков радиационного оборудования и научно-исследовательских институтов: расширении линейки отечественного радиационного оборудования, проведении широкого спектра исследований влияния радиационных методов обработки на различные виды продукции и формировании рекомендаций к параметрам технологического процесса.

Н.И. Санжарова, Г.В. Козьмин, А.Н. Павлов, В.О. Кобялко, Н.Н. Лой, П.Н. Цыгвинцев

Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности: история, современное состояние и перспективы.

Представлен анализ применения ионизирующего излучения в технологиях производства, переработки и хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции. Отмечено, что радиационные технологии активно разрабатываются с 40-50-х годов прошлого столетия. На всех этапах их разработки и применения особое внимание уделялось безопасности облученной продукции. Разработана международная нормативная база под эгидой ФАО, МАГАТЭ и ВОЗ. Определены основные требования к условиям облучения продукции. Во всем мире отмечается увеличение спроса на использование радиационных технологий, включая сельское хозяйство, пищевую и перерабатывающую промышленность. В Российской Федерации рынок облучения сельскохозяйственной и пищевой продукции находится в начальной стадии формирования. При этом в стране имеются приоритетные научные и технические разработки, что создает все предпосылки для технологического прорыва в области применения радиационных технологий.

Д.Б. Никитюк, С.А. Хотимченко, О.В. Багрянцева

Вопросы нормирования качества и безопасности облученной пищевой продукции.

Известно, что с целью повышения безопасности пищевой продукции и увеличения ее сроков годности широко используются методы ее обработки при помощи ионизирующего облучения. В этой связи существует возможность несанкционированного поступления на рынки страны облученной пищевой продукции. Гармонизированные в соответствие с международным законодательством требования к безопасности облученных пищевых продуктов для здоровья потребителей находятся на рассмотрении стран-членов евразийского экономического союза (Изменение №2 в ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции»). Учитывая высокий приоритет проблемы качества и безопасности облученной пищевой продукции, считаем целесообразным решение следующих задач: проведение медико-биологических исследований облученных продуктов; изучение влияния поглощенной дозы облученных пищевых продуктов на показатели их пищевой ценности, физико-химические свойства, структурную целостность, функциональные свойства, показатели безопасности; расширение спектра используемых методов выявления факта облученности пищевой продукции; разработка и утверждение регламентов качества и безопасности облученной пищевой продукции.

А.В. Агаева, Э.С. Джафаров

Исследование влияния γ-радиации в области стерилизационной дозы на рост, развитие и синтез хлорофиллов у некоторых сельскохозяйственных растений.

В работе представлены результаты фенологических наблюдений, изучены биометрические показатели, а также исследована динамика доза-зависимого изменения содержания хлорофиллов в фасоли, баклажане, огурце, томате, а также в картофеле, семена и корнеплоды которых перед посевом были обработаны γ-лучами в области стерилизационной дозы.

С.Н. Андреев, А.Н. Евдокимов, Е.В. Наумов, К.Ю. Сахаров, А.И. Алешко, Л.Г. Корнева, С.С. Санин, Н.С. Репкина, В.В. Таланова, Т.М. Ярошенко, Д.Н. Никиточкин, О.А. Сырицо

Импульсное электромагнитное излучение, как средство повышения резистентности растений.

Обработка семян производилась с помощью излучателя сверхкоротких электромагнитных импульсов. На примере озимой пшеницы сорта «Московская-39» и яровой сорта «Амир» показано, что существует оптимальная экспозиция воздействия на семена, при которой полученные из них растения активно противодействуют ряду грибковых заболеваний. Для этих же сортов получено увеличение устойчивости растений к отрицательным температурам. На примере яровой пшеницы сорта «Добрыня» показано увеличение засухоустойчивости растений после предварительной обработки их семян. На примере рассады земляники сорта «Эстафета» показана возможность увеличения устойчивости соцветий к ночным заморозкам.

С.В. Битаришвили, В.С. Бондаренко

Анализ транскрипционной активности генов метаболизма гиббереллинов после γ-облучения семян ячменя.

Проведен анализ транскрипционной активности генов метаболизма гиббереллинов HvGA3ox2 (биосинтез) и HvGA2ox3 (катаболизм) в зародышах семян ячменя сорта Нур после γ-облучения в дозах 4-50 Гр. Выявлено, что транскрипционная активность увеличивалась у обоих исследованных генов, однако у гена биосинтеза гиббереллинов в большей степени. Максимальное значение экспрессии наблюдалось у гена фактора биосинтеза гиббереллинов при использовании стимулирующей дозы 20 Гр. На 18 часах экспозиции отмечалась активация транскрипционной активности как в контроле, так и в облученной группе.

В.С. Бондаренко, О.А. Гусева

Оценка генетического полиморфизма сосны обыкновенной старших возрастных групп на территории полесского государственного радиационно-экологического заповедника при помощи ssr-маркеров.

Получены новые данные о генетическом полиморфизме сосен старших возрастных групп из популяций Полесского государственного радиационно-экологического заповедника по маркерам SPAC 11.4, SPAC 11.6, SPAC 11.8, SPAC 11.5, SPAC 12.5, SPAG 7.14, SPAG 3.7. Обнаружены 15 уникальных аллелей. Рассмотрен уровень генотипического разнообразия исследованных популяций по индексам Животовского.

В.С. Бондаренко, М.Ю. Татарова

Полиморфизм irap-маркеров в зародышах семян ячменя при радиационном воздействии.

Для маркеров IR1, IR2, IR3, IR4, IR5 выявлена группа аллелей, встречающихся только в зародышах семян ячменя, подвергшихся воздействию стимулирующих доз гамма-облучения. В группе индуцированных аллелей идентифицирован 21 уникальный аллель. Показана чувствительность и информативность IRAP-маркеров при изучении механизмов радиационного гормезиса.

В.С. Бондаренко, Д.С. Чурюкин

ДЕТЕКЦИЯ мРНК E. coli В ЖИДКОЙ СРЕДЕ ПРИ ПОМОЩИ ОТ-ПЦР.

В результате проведенных исследований подтверждена высокая чувствительность метода детекции микробиологических объектов посредством ПЦР. Специфические фрагменты мРНК E. coli детектировались во всем диапазоне использованных разведений, включая 10 клеток на мл. Доказано сохранение ферментативной активности РНКаз в жидкой среде после воздействия γ-облучения дозой 3 кГр. Показана принципиальная возможность использования метода ОТ-ПЦР для оценки уровня микробиологической обсемененности субстрата после радиационной обработки.

В.А. Бударков, А.С. Зенкин, Г.В. Козьмин

Особенности биологического действия искусственных радиоактивных частиц.

Сельскохозяйственные животные при содержании на радиоактивно загрязненной территории могут подвергаться воздействию продуктов ядерного деления (ПЯД), попавших с кормами внутрь, и внешнему γ- облучению. Для моделирования сценария внутреннего облучения использованы «урановые» (на основе продуктов ядерного деления U²³⁵), «трехкомпонентные» (продукты нейтронной активации: Dy¹⁶⁵, Pr¹⁴²и Y⁹⁰) и «рениевые» (продукты нейтронной активации: Re¹⁸⁵и Re¹⁸⁷) искусственные оплавленные радиоактивные частицы (ОРЧ). В работе приведена сравнительная оценка их биологического действия. В экспериментах на овцах и крупном рогатом скоте, подвергнутых внутреннему облучению радиоактивными частицами, диагностирован радиационный язвенный гастрит. Степень поражения и сроки развития заболевания связаны с особенностями энергетического спектра β-излучения и наличием γ-излучающей компоненты у модельных радиоактивных частиц и их удельной массовой активностью. В радиобиологических экспериментах на сельскохозяйственных животных для моделирования различных сценариев радиоактивного загрязнения, разработки методов диагностики и лечения целесообразно использовать разные модельные ОРЧ.

М.З. Велиджанова, Дж.Р. Оруджева, Э.С. Джафаров

Влияние солевого стресса на содержание малондиальдегида в листьях нута (cicer arietinum l.), семена которого перед посевом подверглись γ - облучению при разных дозах.

Представленная работа посвящена исследованию влияния солевого стресса на содержание малондиальдегида (МДА), продукта перекисного окисления липидов мембран в листьях нута. Было установлено, что радиоактивное излучение при высоких дозах, а солевой стресс при низких концентрациях вызывает значительные изменения в содержании MDA. При этом в случае двойного радиационного и солевого стресса предпосевное облучение семян в какой-то мере облегчает воздействие солевого стресса.

П.Ю. Волкова, Г.Т. Дуарте, С.А. Гераськин

Дифференциальная экспрессия генов в популяциях сосны обыкновенной в условиях хронического радиационного воздействия.

Приведены результаты полевого эксперимента по оценке влияния многолетнего хронического облучения на дифференциальную экспрессию генов в популяциях сосны обыкновенной - референтного вида радиационной защиты. Показано, что хроническое облучение изменяет активность нескольких сотен генов, в особенности связанных с поддержанием окислительно-восстановительного и ионного внутриклеточного баланса.

С.А. Гераськин, П.Ю. Волкова, Р.С. Чурюкин, С.В. Битаришвили, В.С. Бондаренко, Е.А. Казакова

Механизмы формирования адаптивных реакций при облучении семян сельскохозяйственных культур низкими дозами ионизирующего излучения.

Представлены результаты многолетних исследований механизмов формирования адаптивных реакций при облучении семян сельскохозяйственных растений низкими дозами ионизирующего излучения. Оценен диапазон доз, в котором наблюдается стимуляция развития растений. Показано, что γ-облучение приводит к сдвигам в фитогормональном балансе проростков ячменя, а также в соотношении активности антиоксидантных и метаболических ферментов. Изучена экспрессия генов факторов биосинтеза и катаболизма гиббереллинов и АБК в зародышах γ-облученных семян. Проанализировано влияние мощности дозы, сортового качества семян, их влажности и срока хранения на проявление эффектов облучения. Результаты четырехлетнего полевого эксперимента показали, что облучение семян существенно влияет на развитие растений ячменя в течение всего вегетационного периода, значимо изменяя структуру урожая. В целом, полученные в рамках наших исследований результаты позволят восстановить цепочку событий и установить молекулярные и биохимические механизмы формирования адаптивных реакций при облучении семян, а результаты полевых экспериментов создадут необходимую базу для анализа закономерностей модификации стимулирующего эффекта облучения погодными условиями.

Э.Н. Денисова, А.С. Снегирев, В.А. Бударков, Ю.А. Кураченко, Г.В. Козьмин

Прецизионная модель щитовидной железы телят для моделирования радиобиологического эксперимента.

С применением численных моделей: (a) камерной модели желудочно-кишечного тракта телят и (b) прецизионной модели транспорта излучений в области щитовидной железы получены радиобиологические характеристики облучения щитовидной железы телят в заданных условиях реального эксперимента. В результате сопоставления экспериментальных и расчетных данных дана оценка критических дозовых нагрузок, приводящих к радиационному разрушению паренхиматозной ткани щитовидной железы.