Данная программа нацелена на решение проблем, связанных с повышением урожайности сельскохозяйственных культур и сохранением дикой флоры, содержащей ценные генетические ресурсы, путем внедрения современной методов мониторинга, контроля и мер защиты растений от карантинных организмов, ограниченно распространенных на территории Казахстана.В данной работе предлагается разработка цифровых решений, основанных на искуственном интелекте, для быстрой и точной идентификации вредителей и сорняков методами дистанционного зондирования, высокочувствительных тест-систем для детекции карантинных вирусных патогенов и вредителей. Выявление новых энтомофагов с высокой активностью борьбы с карантинными организмами. Апробацию высокоэффективных биологических методов защиты от карантинных организмов. Определение механизмов взаимодействия вредителя и его хищника в контролируемых и естественных условиях. Выявления гетерогенности популяций вредителей и сорняков и определения уровня эффективности биологических агентов в заивисимости от генетического профиля популяции.

Целью программы является научно-обоснованное управление распространением и снижением вредоносности ограниченно распространенных карантинных вредных организмов, адаптивных в условиях Казахстана.

Разработана цифровая технология фитосанитарного мониторинга для выявления карантинных вредителей. Созданы архитектуры цифровой системы, включая компьютерную программу с мобильным приложением, а также набор структур нейронных сетей для идентификации карантинных вредителей. Разработаны дифференциальные модули для администрирования электронной системы и дизайн электронного банка хранения фотоизображений с автоматической системой сортировки. Были подготовлены большие наборы данных, а фотоснимки использованы для обучения нейронной сети, ориентированной на распознавание карантинных вредителей. Точность классификации составила 92,2% на обучающем наборе данных и 89,1% на валидационном. Для проведения исследований карантинных объектов, таких как мраморный клоп (Halyomorpha halys), восточная плодожорка (Grapholita molesta) и южноамериканская томатная моль (Tuta absoluta), калифорнийская щитовка (Quadraspidiotus perniciosus), были созданы искусственные экосистемы, максимально приближенные к естественным условиям обитания этих организмов. Это позволило изучать их биологию и поведение в контролируемой среде. Для каждого вида карантинного объекта были сформированы контрольные группы и четыре опытных. Был выполнен компьютерный анализ доступных генетических баз данных по непарному шелкопряду, для определения специфических участков генов для идентификации подвида исследуемого организма. На основе результатов анализа разработан набор праймеров для молекулярной идентификации и классификации вредителя Lymantria dispar. Было собрано 208 образцов непарного шелкопряда с различных регионов Казахстана, включаю Акмолинскую, Алматинскую и Восточно-Казахстанскую области. Идентифицировано 47 образцов чистой европейской расы и 161 экземпляр с признаками азиатской интрогрессии. Проведен мониторинг распространения карантинных объектов на территории Юго-Восточного Казахстана, а также приграничных и трансграничных территорий, включая Китай, Кыргызстан и Узбекистан. В ходе исследований обследовано 43 сада, установлено 66 ловчих поясов и размещены феромонные ловушки, что позволило собрать 154 образца плодожорки, из которых 127 экземпляров были получены с использованием ловчих поясов.

Разработана и протестирована цифровая технология фитосанитарного мониторинга на основе нейронных сетей EfficientNetB0 и YOLO. Проведённое обучение показало устойчивое снижение функции потерь и рост точности, что подтверждает эффективность предложенной архитектуры и контроль переобучения. Модель продемонстрировала высокие результаты при классификации изображений вредителей как в лабораторных, так и полевых условиях, обеспечив корректное распознавание в 74–92% случаев. Использование методов Grad-CAM и SHAP подтвердило биологическую интерпретируемость решений сети.
Было собрано около 8 200 образцов карантинных и инвазивных организмов, включая вредителей и сорные растения, с использованием феромонных ловушек, энтомологических сачков и ручного отбора. Географически охват включал Алматинскую, Туркестанскую, Жетысуйскую и Жамбылскую области, где были зафиксированы ключевые очаги распространения. Первичная идентификация проводилась морфологическими методами по видоспецифическим дескрипторам, а для уточнения и подтверждения применялись молекулярно-генетические подходы, основанные на секвенировании маркерных локусов COI, 16S rRNA, matK и ITS. Эффективность идентификации молекулярно-генетическим методом составило выше 98%. Была проведена оценка эффективности биологических агентов против основных карантинных вредителей.
В процессе проведения исследования было собрано и проанализировано 1500 образцов настоящих щитников с разных регионов Южного Казахстана. Был проведен компьютерный анализ доступных генетических баз данных COI-гена у коричневого мраморного клопа и других щитников, распространенных на территории южного Казахстана, и выявлены оптимальные участки генов для дизайна специфичных праймеров для обнаружения мраморного клопа. Была проведена разработка новых праймеров для ПЦР идентификации Halyomorpha halys. Эффективность идентификации мраморного клопа разработанными праймерами составила более 98%. В результате кросс валидации ложноположительных результатов выявлено не было.
Проведеная оценка генетического разнообразия с применением молекулярно-генетических маркеров SSR и RAPD для сорняков, маркеров Cytb и COI-COII для вредителей показали, что все изученные виды — амброзия полыннолистная, повилика полевая, восточная плодожорка и калифорнийская щитовка — характеризуются высоким уровнем генетического разнообразия, отражающим их значительный эволюционный и адаптивный потенциал. В совокупности полученные данные подтверждают, что как сорные, так и вредные виды обладают широкими адаптивными возможностями, высокой генетической пластичностью и способностью к быстрой эволюционной реакции на изменения среды. Установлены оптимальные нормы расхода гербицидов для эффективного уничтожения горчака ползучего и повилики. Для достижения максимального эффекта борьбы с сорной растительностью рекомендуется проводить обработку в фазе бутонизации — цветения горчака ползучего, а также в период активного роста до начала цветения амброзии полыннолистной и повилики.