Технология получения безвирусного картофеля
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 21.09.2024
На днях завершилась посадка черенков безвирусного семенного картофеля на опытных полях филиала возле села Николаевка Уфимского района, сообщила пресс-служба ведомства.
На начальном этапе роста картофеля наблюдается наименьшая концентрация вирусов, поэтому именно в этот период наиболее эффективно выращивать маточные растения для лучшего результата, сообщила Виктория Егорова, главный микробиолог Россельхозцентра.
Выросшие из меристемы растения проверяются на вирусы методом ИФА и разделяются на отдельные черенки в стерильных условиях ламинар-боксов. Черенки выращиваются в пробирках с питательной средой при специальном освещении на стеллажах-фитотронах.
Пробирочные растения картофеля высадили в искусственный торфо-песчаный грунт в летние теплицы-изоляторы, где обеспечивается изоляция картофеля от переносчиков вирусной инфекции. Ежедекадно в теплицах растения подкармливают, опрыскивают инсектицидами и фунгицидами. Регулярно проводятся фитопрочистки и текущий контроль зараженности методом ИФА. Осенью из теплиц собираются тепличные мини-клубни и проводится полный клубневой на болезни и вирусы.
Миниклубни мы выращиваем для получения семенного материала, которые потом идут на реализацию. Так, закупив клубни, можно многие годы высаживать их, и при должном уходе и условиях, приближенных к идеальным, картофель будет сохранять свои качественные и сортовые показатели, утверждает техник-лаборант Гулия Давлеткулова.
Урожай прошлогодних мини-клубней сотрудники высадили на специальном полевом участке, где никогда не было картофеля и который удален от ближайших посадок картофеля на 2-3 км (питомник 1-го года). На участке соблюдается вся технология выращивания картофеля с повышенной частотой обработок от вредителей и фитофторы.
Разработка методики выращивания безвирусного картофеля в условиях аэропонной установки и ее использование для формирования биотехнологических компетенций у учащихся сельской школы
1 Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Баганская средняя общеобразовательная школа №1
1 Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Баганская средняя общеобразовательная школа №1
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Актуальность
Картофель – одна из основных сельскохозяйственных культур, требующая при возделывании значительных затрат на проведение агротехнических мероприятий, а также на поддержание качества семенного материала. Возделывание картофеля сопряжено с высоким риском поражения болезнями. Потери от вирусных и бактериальных болезней могут составлять от нескольких процентов до полной гибели всего урожая. Степень зараженности зависит от соблюдения многих мероприятий и многих факторов, таких как сорт растения, вид вируса. [1]
В Российской Федерации в последнее время семеноводству картофеля уделяется повышенное внимание. В настоящее время на первый план выходят инновационные технологии получения мини–клубней картофеля, позволяющие максимально ускорить процесс получения семяни делают его устойчивым к болезням, вредителям и вирусам.[2].
Оздоровление семенного материала картофеля биотехнологическими методами является важным этапом семеноводства. При получении мини–клубней в условиях теплиц велика вероятность вторичного их заражения, а коэффициент размножения недостаточно высокий.
Аэропонный метод получения мини–клубней является альтернативным традиционному и позволяет максимально ускорить процесс получения семян, но процедура выращивания и эффективность метода остаются спорной.[3]
Для практической реализации задач и стратегических направлений была разработана методика выращивания безвирусного картофеля в безсубстратной среде аэропонной установке, которая прошла успешную апробацию за период с марта по 30 апреля 2020 г.
Цель, задачи, новизна и уникальность методики
Цель методики:
Целью исследований является создание эффективной методики получения мини–клубней наиболее распространённых сортов картофеля при выращивании их аэропонным способом.
1. Получение микроклубней безвирусного картофеля в аэропонной установке.
2. Сравнение по сортам и выявление наиболее урожайного сорта картофеля.
3. Расчет рентабельности выращивания.
4. Создание методических рекомендаций по выращиванию клубней в аэропонной установке.
5. Использование возможностей исследовательской лаборатории для развития биотехнологического образования в муниципальном районе и регионе.
2.3. Новизна и уникальность методики.
1. Данная методика впервые применяется в образовательной программе школы на уровне не только района, но и региона.
2. Методика используется как профессиональный навигатор для обучающихся при выборе специальностей биотехнологических направлений.
3. Методика служит платформой для развития проектно-исследовательской деятельности, развития компетенций softskillsandhardskils .
4.Методика содействует распространению аэропоники в получении качественных семян для производства картофеля в районе и регионе.
5.Отработка методики по производству высоких урожаев картофеля (до 10 раз выше),осуществляется более быстро, и с меньшей стоимостью, чем традиционные методы выращивания.
3. Материал и метод
3.1.Аэропонная установка OverGrower.
Аэропонная установка OverGrower представляет собой автоматический прибор, конструктивно выполненный по модульной схеме. В состав установки входят следующие блоки:
3.1.1. Головное устройство с сенсорным экраном
Головное устройство OverGrower корректирует параметры роста, формируя оптимальные условия для наилучшего роста и развития растения. Благодаря не сложному интерфейсу можно с легко и быстро корректировать условия роста растений. Также пользователь может создать свой профиль выращивания, если выращиваемая культура отсутствует в базе данных.
3.1.2. Блок регуляции роста и развития растений
Блок розеток, состоит из 10 гнезд, которые управляются головным устройством, автоматически включаются и обесточиваются от цепи электропитания, обеспечивая таким образом включение и выключение, по мере надобности, любого компонента установки обеспечивающего поддержание микроклимата и орошения.
Блок микроклимата отвечает за постоянство заданной температуры и влажности. Состоит из кондиционера и увлажнителя воздуха.
Блок питания состоит из источника бесперебойного питания, который отвечает за работу аэропонной установки в случае отключение электроэнергии.
Блок датчиков состоит из датчика измерения кислотности pH, датчика измерения минерализации TDS, а также датчика температуры и влажности воздуха.
В процессе выращивания, в зависимости от стадии роста такие параметры, как количество и состав микроэлементов, температура окружающей среды и концентрация СО2 в воздухе, меняются. В то время как кислотно-щелочной баланс, температура воды, уровень влажности и уровень воды, должны быть стабильны. Управление гидропонной установкой и контроль параметров осуществляется:
С помощью сенсорного экрана на головном устройстве;
Через WEB-интерфейс, при подключении OverGrower к сети интернет по кабелю или wi-fi.
3.2. Описание используемых сортов растений. [5]
Использовались микрорастения сорта Импала и Розара. Данные сорта выращивались учебно-опытной бригадой в открытом грунте на полевом участке площадью 4,2 сотки. Другие сорта картофеля - Красавчик, Невский, Кузнечанка, Виктория, Романо, Скарлет заняли площадь 1,5 га.
3.2.1. Картофель Импала считают раннеспелым. Он относится к столовым сортамПолностью созревает картофель через 60 или максимум 75 суток после посадки, но огородники говорят, что первый картофель можно выкапывать из-под кустов и есть уже с 45 дня от посадки, а то и с 40.
Описание сорта Импала.
До 75 см вырастают картофельные кусты. Они густые, на 4 или 5 стеблях множество средней листвы. Она насыщенная зелёная. По краям листики немного волнистые. В соцветиях белого тона цветы, у которых жёлтая серединка. Картофель овальный с мелкими глазками. Они лишь немного углублены в овощ, у которого светлая жёлтая и гладкая на ощупь кожица. 1 овощ весит от 120 до 160 г, но встречаются и более мелкие или крупные экземпляры. Импала относится к среднеранним сортам. Считается, что овощи полностью созревают с 60 по 75 день после того, как взойдут картофельные ростки.
Урожайность, вкусовые качества
Картофель сорта импала выращивали на 1 сотке, собрали 86 кг, урожайность составила 7,25 т/г. Кожура у корнеплодов плотная. Импала отлично растёт на любых почвах. При термической обработке рассыпчатость у картофеля малая.
3.2.2. Картофель Розара – ранний высокоурожайный картофель с отличными вкусовыми качествами, устойчивый к болезням. Принят Госреестром в 1996 году, оригинаторами выступили немецкое предприятие SaKaPflanzenzuchtGbR, ряд отечественных семеноводческих фирм и аграрных институтов.
Описание сорта картофеля Розара.
Выращивали в открытом грунте. Розара формирует среднераскидистый куст с розово-фиолетовыми цветками . Продолговато-овальные клубни Розары покрыты гладкой красной кожурой. Оттенок может меняться в зависимости от состава грунта. На поверхности находятся несколько мелких неглубоких глазков, что является особенностью сортов столового назначения. Мякоть плотная, желтая.
Сорт Розара дружно формирует клубни примерно через 45 дней после появления полных всходов. Выращивали на 3 сотках. Собрали 260 кг, урожайность составила 7,53т/га.
Достоинства сорта Розара - раннее созревание, высокая урожайность, отличный вкус, одномерные красивые клубни, возможность получения хорошего урожая в зонах рискованного земледелия, устойчивость к основным болезням культуры.
Недостатки сорта Розара - клубни плохо хранятся зимой; картофель поражается колорадским жуком; все ранние сорта, включая Розару, не предназначены для длительного хранения.
Процесс выращивания
Получение микрорастений
Микрорастения, предназначенные для клональногомикроразмножения, должны быть зеленой окраски с хорошо развитой корневойсистемой и листовым аппаратом, с числом междоузлий не менее четырех. Черенки помещали в питательную смесь и через 4-7 дней получали самостоятельные микрорастения с корешками.
Картофель является одной из основных продовольственных культур, а во многих странах мира по важности он занимает вторую позицию после зерновых. Традиционно данная культура размножается вегетативно – клубнями. Но этот способ имеет два основных недостатка. Первый состоит в относительно низком коэффициенте воспроизводства, что не позволяет быстро увеличивать площади посадки при изменении экономических условий или потребительского спроса. А во-вторых, картофель весьма восприимчив к вирусным, бактериальным и грибным болезням. При этом труднее всего избавить посадочный материал от вирусов, способных привести к существенному снижению урожая. Установлено, что некоторые из них (PLRV и некоторые варианты PVY) снижают урожай клубней на 50-80%. Единственным известным на сегодня способом избавления посадочного материала картофеля от вирусов является меристемная культура.
Зачем нужна меристемная культура
Меристемная культура позволяет достаточно быстро получить точные генетические копии растений, не зараженные вирусными, грибными и бактериальными инфекциями. Для ее осуществления создается хорошо контролируемая искусственная среда. Данный метод получил широкое распространение для вегетативного размножения многих видов растений. Среди основных его преимуществ следует отметить:
1. Возможность получения большого количества вегетативного посадочного материала, не зараженного вирусами, бактериями и грибами.
2. Возможность проведения работ на протяжении всего года.
3. Работы осуществляются на относительно ограниченной площади.
Эти факторы и стали причиной разработки и распространения технологии меристемного размножения картофеля. Состоит она из нескольких ключевых стадий:
1. Получение не зараженной вирусами меристемной культуры картофеля;
2. Несколько этапов размножения культуры черенкованием;
3. Стимуляция образования микро- или миниклубней из культуры тканей;
4. Высадка мини- или микроклубней в ростовую среду;
5. Вегетативное размножение посадочного материала традиционным методом (клубнями) на протяжении нескольких поколений.
Меристемная безвирусная культура
Материалом для меристемной культуры служит апикальная (верхушечная) меристема, как правило, с двумя пазушными почками (размером 0,1-0,3 мм). Перед ее срезанием, поверхность ткани стерилизуется. Отделение небольшого участка меристемы, размер которого не превышает несколько сот микрон, и его перевод в культуру тканей требует значительного уровня мастерства. Следует также отметить, что формирование даже небольшого растения из апикальной меристемы занимает довольно продолжительный период – от четырех до восьми месяцев.
Если отбирается маленький самый верхний участок меристемной ткани, то риск заражения вирусом резко снижается, но не исключает его полностью. Поэтому на следующей стадии осуществляют дополнительные операции по избавлению от инфекции – нагревание ткани (до 37°C) или ее обработка противовирусными химическими препаратами (например, рибавирин или виразол). Показано, что рибавирин эффективно справляется с наиболее важными вирусами, поражающими картофель – PVX, PVS и PVY. Кроме того, предварительное содержание растения-реципиента при повышенной температуре служит дополнительным средством избавления от вирусов.
Систематически в меристемной культуре отбираются образцы для анализа на присутствие вирусов в клетках растений. Для диагностики в большинстве случаев используют иммуноферментный твердофазный анализ (ELISA), позволяющий выявить даже незначительные количества специфических для вирусов белков, а также обратно-транскриптазный ПЦР анализ, выявляющий вирусную РНК.
Размножение регенерирующих растений
Побеги, вырастающие в пробирке из верхушечных и боковых почек, используют для получения новых растений. За счет этого удается существенно увеличить количество растений-регенератов (их называют мериклонами). Приблизительно за три недели из черенков образуются новые растения. Их можно снова разделить и пересадить на свежую среду. Если предположить, что за каждую такую операцию растение разделяется минимум на три новых зачатка, а интервал между разделениями составляет 25 дней, то, теоретически, за год может быть получено более 14 млн растений из одного меристемного зачатка.
Выращивание микроклубней
Микроклубнями называются небольшие (средний вес 0,10-0,15 г.) клубни, выращенные в пробирке. Их можно хранить продолжительное время, а также перевозить на большие расстояния. Появление микроклубней из мериклонов стимулируется изменением химического состава культуральной среды.
Перед посадкой микроклубни должны пройти период покоя на протяжении 3-4 месяцев при температуре 5-6° С. Отклонение условий хранения микроклубней от оптимальных может привести к значительным потерям из-за преждевременного прорастания. Выставление микроклубней на рассеянный свет для позеленения за 10-15 дней до высадки приводит к накоплению в них гликоалколоидов, что существенно повышает устойчивость к грибным и бактериальным болезням.
Миниклубни
Миниклубни могут быть получены из микроклубней или меристемной культуры. Они являются стадией производства безвирусного посевного материала картофеля, разделяющей лабораторные операции и размножение в полевых условиях. В настоящее время для получения миниклубней из культуры тканей преимущественно используется гидропоника или аэропоника. Это позволяет снизить затраты, вести работы круглый год и уменьшить потери.
Миниклубни получают из микроклубней при их плотной высадке на рассадочную грядку. Данный подход требует меньших усилий на пред- и постпосадочные процедуры, но отнимает несколько дополнительных месяцев на дозревание микроклубней.
Обычно размер миниклубней составляет 1,0-1,5 см, что идеально подходит для хранения, перевозки и механизированной посадки.
Размножение посадочного материала
Изредка в мировой практике наработанные миниклубни используют в качестве посадочного материала при коммерческом выращивании картофеля. Но это не оправдано с экономической точки зрения. Поэтому урожай, полученный из миниклубней, становится преэлитой, которая проходит еще несколько стадий размножения в полевых условиях (супер-суперэлита, суперэлита, элита, первая репродукция), пока не будет получено достаточное количество посадочного материала.
В странах с умеренным климатом посадочный материал, вышедший из лаборатории, должен пройти стадию закаливания. Поэтому на первом этапе его высаживают в теплицы-изоляторы в искусственный торфяно-песчаный грунт. Специалисты тщательно следят за состоянием растений, обеспечивают им оптимальные условия для роста и развития, отбраковывают экземпляры с признаками болезни. По окончании данного этапа отбираются образцы для анализа на зараженность вирусами.
Следующие этапы размножения посадочного материала проходят в открытом грунте. При этом стараются подбирать такие участки, где риск заражения вирусами и грибами, поражающими картофель, минимален. В течение вегетационного сезона уделяется особое внимание защите растений от вредителей и грибных заболеваний (фитофторы). Заболевшие растения тут же удаляются. За несколько недель до уборки ботва картофеля обычно срезается, что снижает риск заражения вирусами, которые могут переноситься насекомыми-вредителями.
Меристемная культура картофеля в России
Именно картофель стал той сельскохозяйственной культурой, в отношении которой были впервые использованы биотехнологические методы для избавления посадочного материала от вирусов. Сегодня этот метод оздоровления посадочного материала широко распространен практически во всех странах, где картофель имеет существенную долю в севообороте.
К сожалению, внедрение данной технологии в России происходит не так быстро, как хотелось бы. Хотя и созданы региональные лаборатории оригинального семеноводства картофеля, но в регионах существуют проблемы с высококвалифицированными кадрами (микробиологами, физиологами растений, специалистами по ИФА-анализу). Кроме того, полученный в лаборатории материал должен пройти несколько стадий репродукции. Это подразумевает наличие значительных площадей, отвечающих ряду довольно жестких условий, а такие поля далеко не всегда имеются поблизости.
Мировая практика показала, что здесь наиболее целесообразно разделение труда. Лаборатория оздоравливает посадочный материал и продает миниклубни на размножение следующему звену производителей посадочного материала. Оно получает супер-суперэлиту и передает ее дальше. И уже только следующее звено реализует элиту и первую репродукцию. Причем все они выращивают картофель почти исключительно на цели воспроизводства. Такое разделение труда позволяет повысить эффективность работы всей цепочки.
Организации, занимающиеся производством безвирусного посадочного материала картофеля с использованием методов биотехнологии, как правило, реализуют не только клубни первой или второй генерации, но и предлагают заказчикам более ранние поколения, которые предстоит размножить собственными силами. За счет этого они избавляются от необходимости обработки значительных площадей, на которых выращивается посадочный материал поздних генераций, а заказчик может заметно снизить собственные затраты.
Следует отметить, что отечественный рынок оздоровленного посадочного материала картофеля заполнен еще очень слабо, и его развитие должно сопровождаться увеличением производительности картофелеводства и переходом отрасли на качественно новую основу.
В настоящее время картофель — один из важнейших источников питания для человека и кормления животных. В мире он занимает пятое место среди источников энергии в питании человека после пшеницы, кукурузы, риса и ячменя.
Низкая урожайность картофеля в России обусловлена комплексом экономических факторов и биологическими особенностями культуры. Одна из главных причин низких урожаев — плохое качество посадочного материала [1].
Одним из резервов повышения урожайности картофеля является его оздоровление от вирусной инфекции, так как вирусные болезни играют основную роль в снижении продуктивности картофеля. Накапливаясь из года в год, они вызывают болезнь, снижающую потенциальную урожайность сортов на 30–80 %, способствуют вырождению. Вирусы легко передаются от больных растений картофеля к здоровым контактным путем, насекомыми, нематодами и т. д. [2].
Существуют различные методы получения оздоровленного картофеля. До недавнего времени основным при выращивании супер-суперэлитного и элитного картофеля являлся клоновый отбор по визуальным признакам и по результатам диагностики скрытой инфекции.
Опыт многих научных учреждений нашей страны показал, что клоновый отбор с применением методов диагностики летальной вирусной инфекции позволяет добиться хороших результатов при условии относительной устойчивости сорта к вирусам. После прекращения клонового отбора зараженность материала повышается и через несколько репродукций восстанавливается до исходной [3].
Новым этапом в решении задачи получения безвирусного исходного материала для выращивания элиты стала разработка метода оздоровления с помощью термотерапии и культуры тканей. Около 30 лет назад было установлено, что в зараженных вирусами растениях, в апикальной меристеме верхушек побегов, имеются зоны, свободные от вирусной инфекции. Апикальная меристемная ткань представляет собой активно делящиеся клетки, образующие ткань купола, расположенного на самой верхушке побега и имеющего обычно диаметр 0,1 и длину 0,25–0,30 мм. Впервые такая возможность получения здоровых растений была реализована на георгине; вскоре этим методом были получены безвирусные растения из зараженных сортов картофеля.
Немирова Н. А., Балуева Н. П., Семеноводство картофеля на безвирусной основе. Главный агроном №6 2019. 2019;6.
Чтобы получить хороший урожай картофеля, надо посадить здоровые семенные клубни. Самый здоровый посадочный материал получают из пробирки в специальных семенных хозяйствах. Из пробирочных растений получают мини-клубни, которые используют для дальнейшего размножения безвирусного картофеля.
На второй год из мини-клубней получают суперсуперэлиту, на третий год суперэлиту, на четвертый год – элиту…
Покупать суперэлиту не нужно, так как стоит она очень дорого, а для наших целей можно ограничиться элитой. Нам достаточно элиты или картофеля первой репродукции. По большому счету можно сажать и клубни третьей-четвертой репродукции.
Настоящие безвирусные семена картофеля можно купить в различных НИИСХ, где ведется их оздоровление. Элиту можно приобрести на крупных садовых выставках. Стоят такие семена не менее 40 рублей за 1 кг. Но ваши затраты с лихвой окупятся значительной прибавкой урожая.
Сегодня в большом почете голландские сорта. Они довольно урожайны и, самое главное, клубни очень красивые, ровные, с незаглубленными глазками. Особенно популярны сорта Фреска, Импала, Ред Скарлет, Романо, Кондор, Латона и прочие.
Кстати, самым урожайным из отечественных сортов считается Невский.
Лучшими для посадки считаются клубни весом 60-80 г, ведь более крупные клубни требуют большей площади питания, больше удобрений, только тогда они дают высокий урожай.
Если покупаете суперэлиту, значит надо выбирать мелкие клубни размером 30-40 г. В одном таком килограмме более 30-35 клубней. Таким образом можно быстро размножить понравившийся сорт.
Если хотите получить ранний картофель, тогда надо брать клубни весом 100-130 г. В них большой запас питательных веществ, что позволяет растениям быстрее развиваться.
Если клубни купили весной, то их надо положить на проращивание на солнце. Освещают клубни не менее 18 часов, температура при этом должна быть не менее +15…+20° С.
Полезно обрабатывать клубни различными микроэлементами – борной и янтарной кислотами, медным и железным купоросами и т.д.
Для садоводов, которые не имеют возможности приобрести качественные картофельные клубни, есть более дешевый способ получения здоровых клубней картофеля. В этом случае можно приобрести ботанические сорта. То есть клубни, полученные из семян картофеля.
Читайте также: