Sergey Banadysev, doctor în științe agricole, Doka Gene Technologies LLC
Minitubercii de cartofi (MK) sunt primii descendenți tuberoși ai plantelor sterile de cartofi. Obținerea mini-tuberculilor este primul an al schemei de semințe de cartofi în toate țările cu producție dezvoltată de cartofi. Mini-tuberculii de cartofi sunt cultivați numai în condiții de sol protejate, ceea ce exclude riscurile de reinfectare a plantelor cu boli virale, fungice și bacteriene (dacă tuberculii din plante sterile sunt cultivați în sol deschis, atunci nu se obțin mini-tuberculi ca un rezultat, dar prima generație de câmp).
Este în general acceptat că diametrul unui mini-tubercul ar trebui să fie de cel puțin 10 mm, orice mai puțin este un micro-tubercul.
Nevoia de mini-tuberculi pentru producția a 10 mii de tone de elită este: cu o schemă de cinci ani de OS și ES (producție de semințe originale și de elită) - 50 de mii de bucăți; cu o schemă de patru ani de OS și ES - 400 de mii de bucăți; cu o schemă de trei ani - 3 milioane de bucăți.
Federația Rusă are propria sa bază științifică și inovatoare solidă în acest domeniu. Introducerea pe scară largă a celor mai moderne tehnologii pentru cultivarea mini-tuberculilor în Federația Rusă a fost întotdeauna efectuată înaintea altor țări cu creșterea cartofilor dezvoltate: așa că tehnologia substratului a fost introdusă acum 40 de ani, 15 centre biotehnologice au lucrat la ea; hidroponic - acum 30 de ani, este folosit de Doka - Tehnologii Gene, Culturi Meristematice; aeroponic - dezvoltat la Institutul de Cercetare All-Russian de Biotehnologie Agricolă (All-Russian Research Institute of Agricultural Biotehnology) la începutul anilor 2000, din 2010 această tehnologie a fost promovată de Centrul Internațional pentru Cartofi și răspândită activ în întreaga lume. În Federația Rusă se produc plante industriale pentru cultivarea mini-tuberculilor: Arborele de cartofi și Meristem. În același timp, majoritatea întreprinderilor autohtone de creștere a semințelor mai produc mini-tuberculi în volume mici, în limita necesității unei scheme pe cinci ani pentru obținerea elitei. Doar compania FAT-Agro a atins nivelul de peste 2 milioane de unități pe an, ceea ce este suficient pentru a trece la o schemă de trei ani.
O creștere completă a producției de mini-tuberculi pentru a reduce schema de producție a semințelor și a îmbunătăți calitatea produsului este o modalitate strategică de dezvoltare a producției de semințe de cartofi. Având în vedere această perspectivă, în ultimii ani s-au făcut multe încercări de îmbunătățire a tehnicilor de cultivare. Scopul principal al inovațiilor este de a obține cât mai mulți mini-tuberculi pe plantă in vitro și pe unitatea de suprafață a serei. Pentru realizarea acesteia se folosesc multe metode de producere a culturilor, dar nu toate soluțiile propuse pe baza rezultatelor cercetării științifice dau rezultate în producția industrială.
Multe aspecte ale producției eficiente de minituberi de mare volum sunt know-how. Producția rusă de mini-tuberculi de cartofi a fost întotdeauna realizată pe cea mai eficientă și avansată bază științifică și tehnologică. Și acum țara are disponibile și aplicate tehnologii care sunt semnificativ superioare nivelului mondial.
Condiția principală pentru producția calificată de mini-tuberculi este respectarea regulilor și reglementărilor actuale. Cadrul de reglementare al Federației Ruse pe această temă este de natură consultativă, în regulamentul actual privind certificarea culturilor agricole, de exemplu, nu există niciun cuvânt despre regulile de producție și certificare a mini-tuberculilor de cartofi. Într-o astfel de situație, este necesar să ne concentrăm pe experiența internațională. În toate țările cu producție dezvoltată de semințe de cartofi au fost adoptate cerințe obligatorii pentru organizarea, tehnologia și calitatea mini-tuberculilor produși, aprobate oficial și respectate cu strictețe.
Aceste cerințe ar trebui luate ca bază de către întreprinderile autohtone specializate în producția de mini-tuberculi, în format de standarde de întreprindere, pentru autocontrol, până când statul își va forma un cadru oficial de reglementare în acest domeniu. De exemplu, în Federația Rusă există norme pentru proiectarea tehnologică a complexelor de reproducere și a serelor de reproducere NTP-APK 1.10.09.001-02. Cu toate acestea, dezvoltatorii NTP nu au inclus în document o secțiune privind caracteristicile obligatorii ale structurilor destinate creșterii mini-tuberculilor. Și există multe astfel de caracteristici, de exemplu: o seră ar trebui să aibă o ușă dublă cu un dressing pentru schimbarea hainelor. Zona de schimbare ar trebui să fie echipată cu tampoane pentru picioare și detergent pentru spălarea și dezinfectarea mâinilor. Ușile de intrare și toate deschiderile de ventilație trebuie acoperite cu plasă de protecție a afidelor (dimensiunea ochiului de maxim 0,5 x 0,9 mm). Camera trebuie să fie controlată corespunzător pentru temperatură și umiditate (aplicabil pentru o casă de sticlă). Pentru adaptarea plantelor sterile trebuie folosit un mediu fără sol. Dacă se utilizează un amestec sol/sol, acesta trebuie tratat/sterilizat corespunzător pentru a asigura absența agenților patogeni ai solului.
Cultura minituberică trebuie să fie obținută din microplante certificate oficial sau microtuberi cultivați în mediu aseptic din țesutul meristematic al materialului sursă, testați pentru absența virușilor, viroizilor și bacteriilor care infectează cartofii într-un laborator de testare acreditat corespunzător.
Metodele, procedura, frecvența de testare a calității materialului în toate etapele producției de mini-tuberculi sunt strict reglementate.
S-au acumulat o mulțime de informații practic semnificative cu privire la optimizarea protocoalelor de micropropagare a cartofului. Cercetările în acest domeniu arată oportunități ample de îmbunătățire a creșterii și dezvoltării plantelor pe baza modificărilor concentrației și raportului de nutrienți. S-a stabilit că utilizarea regulatorilor de creștere în cultura meristemelor de cartofi nu este necesară, dar adăugarea anumitor substanțe, chiar și la concentrații mici, crește și accelerează producția materialului. Este important să se optimizeze condițiile de incubație ale plantelor de cartofi micropropagate folosind diverse surse de lumină, moduri de iluminare și ventilație a încăperii. Odată cu apariția lămpilor LED, capacitățile acestora au început să fie studiate în mod activ în legătură cu micropropagarea cartofului. Spectrul luminii roșii și roșii îndepărtate măresc caracteristicile de creștere; totuși, combinația dintre roșu + albastru + roșu îndepărtat/alb are un efect mai bun asupra formării tuberculilor și acumulării metaboliților primari.
Tehnologiile pentru cultivarea mini-tuberculilor sunt împărțite în două grupe principale: substrat (mare varietate) și non-substrat (cultură de apă și aeroponică). Principalele tehnologii pentru producerea de mini-tuberculi: pe substraturi naturale (80% din volum), hidroponică și aeroponică. Obținerea de microtuberi este, de asemenea, legată de tema MC și este din ce în ce mai folosită pentru reproducerea în masă a materialului sursă. Diferența dintre microtuberi și minituberi constă în modul de mediu (microtuberculii sunt cultivați numai în condiții sterile in vitro și minituberi numai în condiții protejate ex vitro) și dimensiunea tuberculului. Rezultatele și concluziile obținute în experimente practice în multe cazuri nu corespund cu postulate teoretice privind posibilitățile de stimulare a tuberculării în cultura in vitro. Acest lucru se aplică atât dietelor, utilizării regulatorilor de creștere, cât și condițiilor de creștere și folosirii factorilor de stres. Dacă informațiile disponibile publicului privind reglementările tehnologice pentru producția de microtuberi permit, în majoritatea cazurilor, obținerea unor rezultate destul de mediocre - aproximativ sau puțin mai mult de un microtuber cu o greutate de 200-400 mg per plantă, atunci ajustarea profesională a tehnologiei în raport cu anumite condiţiile de producţie măresc eficienţa procesului uneori. În Federația Rusă, există know-how în acest domeniu cu producția a cel puțin trei microtuberi cu o greutate mai mare de 0,5 g dintr-o plantă într-o eprubetă standard.
Pentru cultivarea microtuberilor pe tot parcursul anului și îmbunătățirea calității acestora, mai multe modele diferite de bioreactoare sunt produse comercial în lume. Aceste sisteme semi-automate vă permit să reduceți procesarea manuală intensivă și, prin urmare, să creșteți productivitatea și să reduceți costurile de producție. Microtubercii obținuți în bioreactoare au o masă mult mai mare și un diametru mai mare. Cea mai recentă tehnologie în acest domeniu este dezvoltarea oamenilor de știință și designerilor japonezi.
Sistemul de producție de microtuberi la scară largă care utilizează pungi de cultură din plastic produce cu succes între 100 și 300 de microtuberi per sac, în funcție de varietate. Modificarea concentrației de nutrienți în ceea ce privește un conținut mai scăzut de zaharoză, azot, creșterea nivelului de fosfat de potasiu în mediu a făcut posibilă creșterea numărului total și a greutății medii a microtuberilor. Tehnologia japoneză permite producerea a 250 de microtuberi pe an (în trei cicluri de recoltare) într-o cameră de cultură de 000 m2. iar 80% dintre microtubercii obținuți prin această tehnologie au o masă mai mare de 1 g, adică. potrivit pentru plantare direct în câmp.
Peste tot în lume predomină producția de mini-tuberculi pe substraturi naturale. Această tehnologie, deși bine stabilită, poate fi încă îmbunătățită semnificativ. Genotipul, durata și condițiile cultivării in vitro, dimensiunea plantei, expunerea la nutrienți și regulatorii de creștere afectează semnificativ producția de minituberi. Vârsta și pre-tratarea răsadurilor în timpul plantării, condițiile și perioada de întărire, sezonul de plantare și creștere, compoziția mediului solului, metoda de plantare, densitatea de amplasare a plantelor, dozele de îngrășământ și iluminatul afectează, de asemenea, intensitatea producţiei de mini-tuberculi.
Multe substanțe și materiale naturale sunt potrivite ca mediu pentru cultivarea tuberculilor de mini-cartofi. Componenta principală a substraturilor de seră este în mod tradițional turba. Ingredientele alternative - cum ar fi perlitul, vermiculitul și vermicompostul - au câștigat, de asemenea, popularitate recent datorită capacității lor acceptabile de aerare și reținere a apei.
În cele mai multe cazuri, atunci când se cultivă mini-tuberculi într-o cultură de substrat, este necesar să se aplice macro și micro îngrășăminte. Dintre specialiști, tehnologia care utilizează udarea periodică și fertilizarea substraturilor infertile cu substanțe nutritive se numește hidroponie. Tehnologiile hidroponice pentru cultivarea mini-tuberculilor de cartofi au soiuri care folosesc substraturi inerte (nisip, scoarță de copac, nucă de cocos etc.) și cultură de apă pură (film subțire nutritiv).
Toate prevederile teoriei nutriției cartofului în legătură cu posibilitatea de control al tuberizării pot fi aplicate și în cultura hidroponică, dar există o înțelegere a necesității unei schimbări semnificative a concentrației și raportului de nutrienți pentru fiecare soi și în diferite etape. a creșterii vegetative, inițierea tuberizării și creșterea tuberculilor de plante. Compozițiile soluțiilor nutritive sunt date în majoritatea publicațiilor. În același timp, numărul de tuberculi obținuți dintr-o plantă și dintr-o unitate de suprafață diferă de câteva ori. În ceea ce privește ajustările vizate ale soluției nutritive pentru a crește radical numărul de tuberculi (și tocmai acesta este avantajul hidroponiei) există foarte puține informații deschise. În ultimii ani, doar câteva publicații au fost publicate nu cu referiri la compozițiile binecunoscute din anii trecuți, ci cu materiale originale.
Cea mai modernă tehnologie - aeroponică - pentru cultivarea mini-tuberculilor are o serie de caracteristici fundamentale. Până în prezent, toate etapele succesive ale implementării sale au fost elaborate, dar cercetările exploratorii continuă. Valoarea specială a informațiilor tehnologice despre aeroponică este că arată direcția de dezvoltare a mini-tuberculilor în întreaga lume în prezent. Aceste evoluții sunt aplicabile sau pot fi adaptate la alte tehnologii pentru creșterea mini-tuberculilor.
Alegerea tehnologiei pentru producerea de mini-tuberculi pentru condiții specifice ar trebui să se bazeze pe o analiză a indicatorilor de producție, nivelul riscurilor, nevoia de resurse de muncă, o comparație a costurilor de investiție, cost și profitabilitate. Fiecare tehnologie are opțiuni de implementare și fluctuații semnificative ale eficienței producției în funcție de mulți factori. Toate tehnologiile folosesc și se bazează pe material vegetal inițial dintr-o cultură sterilă sau microtuberi. Această etapă este aproape universală, poate fi considerată standard. În însăși tehnologia de creștere a mini-tuberculilor, trebuie să alegeți dintr-un număr mare de variabile.
Marea majoritate a companiilor mari de semințe cultivă în prezent mini-tuberculi în sere de sticlă sau peliculă pe substraturi organo-minerale naturale cu utilizarea pe scară largă a turbei. Această tehnologie are cel mai mic cost al unui mini-tubercul. De regulă, se cultivă o recoltă pe an. În Europa, se consideră normal să obțineți 4-5 tuberculi dintr-o plantă. Aplicarea diferențiată de microîngrășăminte, substanțe biologic active, PPP permit creșterea factorului de multiplicare până la 8-10.
Argumentele în favoarea bioreactorului sunt sterilitatea, randamentul maxim de microtuberci pe unitatea de suprafață. Dezavantajele unui bioreactor sunt necesitatea unui număr mare de plante, dimensiunea redusă a tuberculilor, problema coacerii și a plantării mecanizate în câmp.
Avantajele hidroponiei sunt fabricabilitatea, o posibilitate reală de stimulare a tuberizării, echipamente industriale; contra - dezvoltarea slabă a sistemului radicular, riscul de răspândire a infecției prin soluția nutritivă, laboriozitate. Aeroponia necesită mai mult spațiu și umbră completă pentru sistemul radicular, datorită dezvoltării mai bune și alimentării cu aer, se pot forma mai mulți tuberculi în comparație cu hidroponia. Cu toate acestea, tehnologia aeroponică este cea mai pretențioasă, alimentarea cu energie nu trebuie întreruptă mai mult de o jumătate de oră.
Această scurtă trecere în revistă arată că dezvoltarea unei scheme de trei ani pentru producția de cartofi de elită folosind un număr mare de mini-tuberculi este deja o realitate. Creșterea volumelor și intensificarea producției se realizează prin obținerea numărului maxim de mini-tuberculi pe unitatea de suprafață cu un număr minim de plante inițiale. Solul acoperit și materialul sursă sunt scumpe, așa că obținerea a doar 2-3 tuberculi dintr-o plantă este o opțiune nepromițătoare, deși principalele volume de mini-tuberculi din lume sunt încă produse în acest fel. Cu tehnologia substratului, nivelul real de producție este estimat în funcție de următorii parametri: normal - 100 bucăți/m2, bun - 200 buc/m2; inalta - 300 bucati/m2 pentru sezonul de vegetație. Tehnologia hidroponică are potențialul de a produce 500 de mini-tuberculi, aeroponic - 1000 de mini-tuberculi pe mp. m. suprafata de instalare pentru sezonul de vegetatie. Pentru referință: costul instalațiilor de cultivare pentru tehnologia substratului în 2021 a fost de 50 de mii de ruble. pe metru pătrat, pentru hidroponic - 100 de mii de ruble, pentru aeroponic - 150 de mii de ruble.
Principala problemă a creșterii mini-tuberculilor în interior este realizarea unei combinații de dezvoltare vegetativă activă cu formarea intensivă a tuberculilor. Este posibilă creșterea intensității tuberizării prin optimizarea microclimatului (temperatura, umiditate, fotoperioada), optimizarea nutriției minerale; utilizarea stimulentelor de tuberizare, restricții asupra creșterii vegetative. În același timp, obținerea de mini-tuberculi în volume mari este o sarcină organizatorică și tehnologică complexă. Nuanțele cultivării intensive a mini-tuberculilor sunt informații comerciale de mai bine de 20 de ani. Nu există reglementări profesionale în domeniul public, acesta este know-how-ul fiecărei întreprinderi individuale.
În al doilea trimestru al anului 2022 va fi publicată cartea „Mini tuberculi de cartofi”, care prezintă și analizează informații științifice și comerciale disponibile pe această temă, și cu accent pe metode eficiente de creștere a intensității producției de mini-tuberculi. Volumul de informații este de peste 400 de pagini.Cartea va fi disponibilă doar prin abonament. Trimiteți aplicațiile la: s.banadysev@dokagene.ru
