Технология производства семенного картофеля
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 21.09.2024
Семеноводство картофеля — дело трудоемкое и ответственное. Проблема качественного семенного материла — одна из базовых в отечественном картофелеводстве. О нюансах эффективного семеноводства картофеля нам рассказала заведующая отделом картофелеводства и плодоводства Гомельской ОСХОС, кандидат сельскохозяйственных наук Сидоренко Тамара Николаевна.
Тамара Николаевна, расскажите об основных этапах семеноводства картофеля на примере Гомельской областной сельскохозяйственной опытной станции НАН Беларуси.
Мы занимаемся семеноводством картофеля на безвирусной основе, микроклональным размножением. В первом клубневом поколении в тепличных условиях отбираются визуально здоровые и хорошо развитые растения. С этих растений берут пробы (выжимается сок с листьев), и проводят диагностику на скрытую вирусную и бактериальную инфекцию методами ПЦР и ИФА. Если растение здоровое, то его клубни (клон) используют для проращивания и введения в меристему. Один росток — это линия. В дальнейшем каждая линия еще несколько раз диагностируется на скрытую инфекцию. В лаборатории микроклонального размножения мы проводим 3 этапа черенкования и получаем до 120 тысяч пробирочных растений. Затем поэтапно они высаживаются в закрытые теплицы с регулируемой средой, которые строго контролируются на предмет попадания вредителей (тля, колорадский жук и др.). К концу октября в теплицах мы начинаем уборку первого клубневого поколения – вручную все выкапываем, подсчитываем количество клубней и завозим их в хранилище. На следующий год после всех проверок первое клубневое поколение высаживается в поле питомник предварительного размножения. На каждом этапе мы постоянно контролируем наличие вирусов (как тяжелых, так и в легкой форме) и бактериальных болезней (кольцевой гнили и черной ножки). Большое внимание нами уделяется прочисткам и сортировке картофеля, которая проходит в несколько этапов:
- непосредственно после уборки: отбирается поврежденный при уборке картофель;
- по окончании лечебного периода при хранении вручную идет выбраковка поврежденных клубней, в том числе и с признаками гнилей;
- перед посадкой ручная сортировка картофеля.
В период вегетации картофеля мы делаем еще 3-4 прочистки на поле: в первую и вторую прочистку убираем недоразвитые кусты и с признаками вирусной и бактериальной инфекции. В период цветения дополнительно смотрим сортовую примесь, выбраковываем больные кусты. И последний проход — перед уборкой ботвы. Во время всех прочисток не просто удаляется куст с поля, а выбираются все клубни из выбракованного куста.
Чем отличается картофель, выращенный на семенные цели, от продовольственного?
В первую очередь, для семенного картофеля требования гораздо выше. Если говорить о размерах, то согласно ГОСТ клубни меньше 28 мм в диаметре — это мелкий картофель (у нас он реализуется как фуражный). Более 60 мм — крупный. Его мы отправляем на реализацию в торговую сеть. Мелкий картофель пользуется большим спросом у частников, в том числе у фермеров, поскольку его стоимость ниже при высоком качестве и большом потенциале урожайности семенного материала.
Как и какие применяете удобрения под картофель?
За много лет выращивания картофеля мы разработали для себя определенную технологию внесения удобрений. Если в севообороте предшественником были зерновые культуры, то по возможности высеваем сидераты. Если есть органические удобрения, то после отрастания сорной растительности, ориентировочно в конце сентября, вносим глифосатсодержащие гербициды и через 2-3 недели – навоз. В этом году внесли 40 т/га полуразложившегося навоза.
В качестве органических удобрений используем соломистый навоз, который заготавливаем с осени или зимой. Кроме того, осенью под зяблевую вспашку применяем хлористый калий и при наличии — фосфорные удобрения.
Весной проводим культивацию (если необходимо закрыть влагу) и чизелевание на глубину 15 см, после чего вносится азот и фосфор. Второе чизелевание проводим по диагонали поля на глубину 25 см, затем нарезаем гребни. Примерно через неделю (время, необходимое для прогревания гребней) начинается посадка картофеля. Наша сажалка КСМ-4 оборудована опрыскивателем с мешалкой и насосом. Протравитель под давлением подается на 4 форсунки (2 форсунки направлены в сошнике на клубень, а 2 — непосредственно в раскрытую борозду). Таким образом, протравителем одновременно обрабатывается и сам клубень, и семенное ложе. Из протравителей предпочтение отдаем препаратам инсектицидно-фунгицидного действия.
Как сказываются в Беларуси заморозки в конце мая — начале июня на всходах раннего картофеля. Можно ли в этом случае поддержать культуру и снизить риски?
В этот период при заморозках, как правило, повреждается молодая ботва, затормаживается развитие растения и есть риск потерять 15-20% урожая. Чтобы минимизировать эти риски, необходимо провести подкормку азотными удобрениями. Лучше в виде мочевины (1,0-1,5 ц/га), поскольку пострадавшие от мороза растения очень чувствительны и даже небольшая передозировка жидкими удобрениями может отрицательно сказаться на их развитии.
Вносите ли Вы микроудобрения под картофель?
Нет. Как правило, микроудобрения нужны при планируемой урожайности 750-770 ц/га и выше. У нас же в силу специфики выращивания семенного картофеля урожайность составляет 400-420 ц/га. Поэтому в условиях сложившегося запаса в почве, достаточно поступления микроэлементов, содержащихся в органических удобрениях, пожнивных остатках, измельченной соломе.
В некоторых хозяйствах и у частных лиц еще существует практика, когда клубни перед посадкой разрезаются. Как Вы это оцениваете?
Я очень отрицательно к этому от ошусь. В клубне может присутствовать скрытая вирусная инфекция, которую невооруженным глазом определить невозможно. А если клубень заражен, к примеру, Y- или L-вирусом? Одним и тем же ножом вы режете и зараженный, и здоровый клубень. В результате получаете уже 4 зараженных куста. Предположим, что клубень заражен черной ножкой или кольцевой гнилью, то при его повреждении в сажалке уже идет обширное зражение. А если при этом применяется протравитель (фактически клубни смачиваются), это обязательно скажется на всхожести такого посевного материала. Поэтому картофель перед посадкой необходимо тщательно перебирать и ни в коем случае не резать.
Часто на полях можно увидеть клубни, полностью или частично находящиеся на поверхности, которые впоследствии зеленеют. В чем допущен просчет?
С большой долей вероятности могу предположить, что в таких случаях не делали глубокого окучивания перед смыканием ботвы. Сейчас в основном все сорта картофеля, выращиваемые в Беларуси, высокоурожайные. Обычно картофель высаживается на глубину 6-8 см, чтобы быстрее взошел. Но чтобы клубни сразу не раскрыли почву, его надо глубоко окучить. Причем следует принимать во внимание и ширину междурядий: если планируется урожайность клубней до 500 ц/га, то 70-75 см ширины междурядий будет достаточно. Если же планируемая урожайность 700-800 ц/га и более, то междурядья должны быть 90 см.
Оригинальное семеноводство включает в себя:
- Питомник первое клубневое поколение — питомник предварительного размножения – питомник супер-супер элиты.
- К элитному семеноводству относятся сегодня только супер элита и элита.
- Репродукционное семеноводство насчитывает только продукции. После этого картофель вырождается, семенной материал необходимо заменить.
Влияет ли размер картофеля на содержание в нем крахмала?
Эти показатели не взаимосвязаны. Содержание крахмала зависит от сорта. Есть высоко крахмальные технические сорта, которые предназначены для производства крахмала. Кроме того, каждому сорту присущ определенный размер крахмальных зерен: есть сорта с мелким и с крупным крахмальным зерном. Получение крахмала от такого сорта также зависит от сит, которые применяются на производстве крахмала. В крупном сите мелкие зерна крахмала не задерживаются и вымываются вместе с патокой. Результат- невысокий выход крахмала.
Температура хранения семен¬ного и продовольственного картофеля должна быть в пределах +1 — +2°С, чтобы исключить прорастание клубней. Если из хранилища пар¬тия продовольственного картофеля идет на реализацию, ее следует прогреть температуре 15°С около 5 дней. Это позволит редуцирующим сахарам, которые образовались клубне в процессе хранения при низких температурах, снова перейти крахмал, что улучшит вкусовые качества картофеля.
Какие сорта картофеля, выращиваемые на станции, пользуются наибольшим спросом, и какие Вы считаете наиболее перспективными для выращивания в Гомельской области?
В 2014 году наиболее востребованными сортами из ранней группы спелости были Манифест, Бриз, Зорачка и Уладар. Из средней группы спелости популярны сорта Янка и Скарб, из среднепоздней группы — Вектар и Рогнеда, очень универсальные, высокоурожайные, пользуется большим спросом, как в Беларуси, так и в РФ. Из новых сортов, которые в ближайшее время должны завоевать рынок, отмечу наши белорусские сорта Волат (включен в Реестр с 2015 года), Богач, Палац и Лель, которые уже второй год проходят госсортоиспытание.
На что следует обращать внимание при хранении картофеля?
В первую очередь, нужно учитывать особенности самого сорта, его период покоя. Например, сорт Рагнеда имеет небольшой период покоя, поэтому его нужно реализовывать одним из первых, а также хранить при температуре +1-2°С.
Самый продолжительный период покоя из вышеперечисленных сортов имеет Скарб. Этот сорт может без особых проблем храниться вплоть до мая. Однако для этого нужно соблюдать технологические требования при хранении. Следует учитывать и особенность этого сорта. Скарб не переносит холода и влаги. Даже небольшой конденсат на клубне картофеля приводит к возникновению очага гниения. Еще одна особенность сорта — его нельзя высаживать в непрогретую почву. Почва должна прогреться хотя бы до +8°С. Если весна затяжная, то при ранней посадке картофель может испортиться.
Какому способу хранения стоит отдать предпочтение — навалом или в контейнерах?
Конечно, предпочтительнее хранение в контейнерах. Это снижает нагрузку на картофель, находящийся внизу. Это давление ограничится лишь объемом контейнера. При хранении навалом картофель, находящийся внизу (50-60 см), всегда будет иметь повреждения, аналогичные повреждениям от ударов при высокой разгрузке транспортера или при механической разгрузке, когда клубни падают. Причем часто речь идет именно о внутренних повреждениях, когда от давления внутри клубня разрываются перегородки и клубень внутри становится темным. Когда только начинали строить типовые хранилища, они были предусмотрены под контейнерное хранение. Сегодня же в погоне за удешевлением стоимости хранения все чаще хранят картофель навалом. Однако надо понимать, что такой способ хранения существенно влияет на качество клубней.
Не секрет, что отдельные хозяйства недовольны качеством за купаемого семенного материала белорусских сортов картофеля (плохая всхожесть, поражаемость болезнями, низкая урожайность) и все чаще выбирают сорта иностранной селекции. С чем это связано?
Давайте начнем с вопроса: где они закупают такие семена? К сожалению, при закупке семенного картофеля чаще всего решающим фактором выступает цена, а не качество. Кроме того, многие хозяйства, выращивая у себя продовольственный картофель, при сортировке выбирают более мелкую фракцию и оставляют ее на будущий год на семена. Однако упускают из вида, что семеноводство картофеля — это процесс значительно более сложный и требует соблюдения многих требований. Немаловажный момент — число репродукционного картофеля сегодня сокращено до 2-х. Другими словами, от стадии пробирки и до последней 2-й репродукции семенной материал должен выращиваться не более 7-ми лет (в том числе оригинальное семеноводство — 3 года, элитное семеноводство — 2 года и репродукционное 2-й репродукции)!
С каждым годом пересева можно потерять до 100-150 ц/га, потому что потенциал сорта уже исчерпан. Это связано с тем, что клубень накапливает не только питательные вещества, которые используются для роста и развития картофеля, но и различные инфекции, содержание которых из года в год увеличивается. Накопление в клубнях вирусной и бактериальной инфекции, которая впоследствии не позволяет получать высокий урожай, — это и есть вырождение сорта. Схема семеноводства потому и сокращена, чтобы клубни были максимально здоровыми. Если семенной материал картофеля белорусской селекции приобретается напрямую на опытных станциях, то никаких проблем с семенами не будет. Затем главное — соблюдать технологию возделывания, очень хорошо знать культуру. Часто простейшее незнание и приводит к неудовлетворительным результатам.
С чем еще, помимо некачественного семенного материала, наиболее часто сталкиваются хозяйства?
Еще одной серьезной проблемой, особенно для фермерских хозяйств (и частников), являются очаги инфекции в почве. На станции мы исследуем почву на наличие нематоды, и клубни — на содержание вирусной и бактериальной инфекции. Частник же это делает не всегда. Поэтому нередко именно в почве накапливается инфекция, создается устойчивый инфекционный фон и картофель поражается различными болезнями. Это могут быть различные формы нематоды, гнили (в том числе и кольцевая гниль, которая является карантинным объектом). Есть проблема и с нормированным применением химических препаратов. Мы не можем продать ни одного килограмма картофеля, не проверив его на радионуклиды (цезий и стронций), остаточное количество пестицидов, предельно допустимое содержание нитратов в продуктах (для раннего картофеля — 250 мг/кг, для позднего картофеля — 150 мг/кг) и т.д. А частные производители это не всегда соблюдают.
Источник:
Журнал "Наше сельское хозяйство", №3, 2015 г.
Простая и недорогая методика позволяет развивающимся странам производить здоровые семенные клубни, необходимые фермерам для устойчивого выращивания картофеля. Ключевые положения Заболевания.
Простая и недорогая методика позволяет развивающимся странам производить здоровые семенные клубни, необходимые фермерам для устойчивого выращивания картофеля.
Ключевые положения
Заболевания картофеля могут существенно снизить его урожайность и качество клубней.
Выращивание культуры ткани in vitro, используемое для производства безвирусного семенного картофеля, требует дорогостоящих методик и наличия высококвалифицированного персонала.
Готовые листоклубни. Размер от горошины до вишни
Недорогой альтернативой является размножение ростков в нестерильных условиях с использованием проростков – небольших частей побега с узлом, пазушной почкой или других небольших участков побега.
Эти черенки легко приживаются и порождают ростки также эффективно, как и при размножении in vitro. Каждый проросток может произвести до 100 000 клонов в течение шести месяцев.
Картофель восприимчив ко множеству заболеваний, снижающих его урожайность и качество клубней. Более того, в клонах картофеля и в почве, в которой они выращиваются, накапливаются патогены. Поэтому производство болезнеустойчивого картофеля зависит от наличия постоянно обновляемого запаса безвирусного семенного материала.
A- 1 неделя, B- 2 недели, C- 3 недели.
После сбора урожая микроклубни должны храниться при низких температурах. Спустя 45 дней и в течение последующих семи месяцев они могут быть помещены в более теплую среду для стимулирования прорастания. Из микроклубней выращивают безвирусный семенной картофель обычного размера, который может использоваться фермерами. (По мере роста растениям требуется защита от насекомых-вредителей с целью избежания новых инфекционных заболеваний.)
Недорогая альтернатива: микрочеренкование
Хотя указанный выше процесс позволяет производить здоровый семенной картофель, микроклональное размножение ростков является дорогостоящей и сложной технологией, требующей наличия квалифицированного персонала. Многие развивающиеся страны нуждаются в более простых и дешевых методах размножения растений. ФАО предлагает многообещающую недорогую альтернативу: микрочеренкование, или использование небольших частей побега с узлом, пазушной почкой и других небольших участков побега длиной около 1,5 см, которые могут выращиваться для производства ростков в коммерческих масштабах.
Культура ткани и микроклональное размножение
Первоначальные методы культуры ткани были разработаны в 1950-х годах, а микроклональное размножение используется в коммерческих масштабах для увеличения запасов семенного материала с конца 1960-х годов. Ежегодный объем растений, полученных путем микроклонального размножения из тканевых культур, оценивается в сотни миллионов и содержит десятки тысяч видов. Как правило, растениями, полученными путем микроклонального размножения, являются цветы, клубника, декоративный кустарник и деревья лесных массивов.
Исходным растительным материалом является небольшое количество безвирусных ростков, произведенных путем микроклонального размножения, которые в таких регионах, как страны Африки южнее Сахары, часто импортируются из развитых стран. Однако их размножение происходит не в условиях in vitro, а in vivo (то есть в нестерильных природных условиях). Проростки размножаются в оранжерее или затененной теплице в смеси торфа и песка (или другой корневой среде) в пластиковых лотках на металлических стеллажах.
Данная технология пользуется преимуществом этиоляции, то есть выращивания ростков в условиях низкого уровня освещения. Этиолированные растения сохраняют свои ювенильные свойства и производят новые ростки для последующего размножения, которые легко приживаются. Кроме того, растения остаются небольшого размера, что позволяет выращивать большое количество растений в ограниченном пространстве; каждый лоток может содержать до 500 проростков на квадратный метр. В течение трех недель проростки дают новые ростки, которые являются источником новых проростков. В течение шести месяцев отдельный проросток может произвести до 100 000 клонов.
После размножения растительного материала до необходимого количества ростки могут быть перемещены в среду, свободную от насекомых-вредителей (в теплицу или на открытое затененное поле). Высаженные в глубокий грунт ростки легко приживаются за неделю, вырастают в абсолютно нормальные растения картофеля и производят микроклубни.
Данная методика позволяет производить ростки аналогично размножению в условиях in vitro с меньшими затратами. Однако очень важно хранить исходный безвирусный растительный материал в условиях in vitro и соблюдать все стандартные фитосанитарные меры в процессе размножения.
Необходимость согласования сроков
Методика микрочеренкования подходит развивающимся странам, которым требуется простой и недорогостоящий способ размножения семенного картофеля. Однако производство исходного растительного материала хорошего качества является лишь одним элементом процесса производства семенного картофеля. Схемы получения семенного картофеля могут потерпеть неудачу, так как процессы размножения проростков и хранения микроклубней могут быть несогласованы с календарем фермерских сельскохозяйственных работ. Если полевая стадия и стадия хранения не будут надлежащим образом спланированы и реализованы, преимущества микроклонального размножения могут быть утрачены.
Проведена сравнительная оценка трех вариантов схем производства оригинального семенного картофеля, отличающихся способами получения in vitro материала для выращивания мини-клубней и показателями их количественного выхода. Показано, что последовательный технологический процесс оригинального семеноводства картофеля по инновационной схеме позволяет обеспечить повышение рентабельности производства супер-суперэлиты на 29% по сравнению с базовой схемой.
Ключевые слова: картофель, оригинальное семеноводство, микрорастения, микроклубни, мини-клубни, инновационная схема.
В современных условиях поиск эффективных путей оптимизации процесса оригинального семеноводства картофеля, особенно на этапах размножения материала в условиях in vitro и выращивания мини-клубней, имеет исключительно большое значение.
В настоящее время в оригинальном семеноводстве картофеля наиболее широко распространены технологии получения и клонального размножения микрорастений, полученных в условиях in vitro в культивационных помещениях (фитотронах) и производства на их основе мини-клубней в условиях контролируемой среды под защитой от насекомых-переносчиков инфекций (каркасные летние теплицы с покрытием из поликарбоната, укрывные тоннели и т. п.) [1].
Выращивание мини-клубней под защитой от насекомых-переносчиков вирусов
Инновации в системе клонального микроразмножения материала в условиях in vitro и новые технологические решения позволили также существенно усовершенствовать способы получения микроклубней in vitro и успешно использовать эти технологии в практике оригинального семеноводства картофеля [2, 3, 4].
Вместе с тем, как при одном, так при другом способах использование культивационных помещений (фитотронов) и оборудования в силу биологических особенностей картофеля существенно ограничено сезонными рамками (4–5 месяцев в году). Микрорастения in vitro обычно выращивают в культивационных сооружениях с января по май, а микроклубни in vitro – с сентября по январь, чтобы до начала посевного сезона они успевали пройти период покоя.
Цель работы – обоснование возможностей совмещения на одних и тех же производственных мощностях последовательного выращивания микроклубней in vitro (сентябрь-январь), а затем микрорастений in vitro (январь-май) и определение экономической эффективности различных вариантов схем последовательного технологического процесса оригинального семеноводства картофеля.
Для сравнительной оценки были выбраны три основных варианта схем производства оригинального семенного картофеля, отличающиеся способами получения материала in vitro для выращивания мини-клубней и показателями их количественного выхода [5].
Схема 1 – базовая, наиболее широко распространенная в многолетней практике безвирусного семеноводства картофеля [6, 7]. Основана на использовании in vitro микрорастений, получаемых в культивационных помещениях с объемом производства 40 тыс. растений в сезон с января по май и выращивании на этой основе до 400 тыс. мини-клубней.
Схема 2 – перспективная. Основана на получении в лабораторных условиях in vitro микроклубней в количестве 55 тыс. шт. в сезон с сентября по январь и последующем выращивании из них свыше 700 тыс. мини-клубней. Заинтересованность производителей в применении этой схемы во многом определяется возможностью освоения новых экономичных систем, позволяющих существенно увеличивать количественный выход in vitro микроклубней оптимальных размеров (диаметром более 9 мм).
Схема 3 – инновационная. Основана на более интенсивном и производительном использовании культивационных помещений и оборудования за счет продления сезонного периода работ при последовательном выращивании микроклубней (сентябрь–январь) и микрорастений (январь–май) с общим объемом их производства в количестве 95 тыс. единиц и выращиванием на этой основе около 1,2 млн мини-клубней.
Количественный выход семенного материала первого полевого поколения при базовой схеме производства составляет 135 т, при перспективной – 250 т, при инновационной – 400 т. Выход супер-суперэлиты при базовой схеме составляет 700 т, при перспективной – 1300 т, при инновационной – 2000 т.
Материальные затраты по вариантам анализируемых схем рассчитывали отдельно для каждого этапа последовательного технологического процесса производства оригинального семенного картофеля.
Амортизацию оборудования и культивационных помещений для клонального микроразмножения по вариантам схем определяли, исходя из объемов производства. Амортизация культивационных помещений (190 м2) составляет около 50 тыс. р. год. Отчисления на амортизацию оборудования оцениваются в пределах 115–117 тыс. р. в год.
Для расчета затрат на производство мини-клубней за основу приняли наиболее распространенный способ их выращивания с использованием каркасных летних теплиц с покрытием из поликарбоната, амортизация которых оценивается в 300 р/м2 в год.
При выращивании первого полевого поколения из мини-клубней и супер-суперэлиты материальные затраты по вариантам схем рассчитывали в соответствии с технологическими картами по проведению работ в полевых питомниках оригинального семеноводства. При этом прямые производственные затраты включали расходы на оплату труда, посадочный материал, электроэнергию, коммунальные платежи, расходные материалы, контроль качества, амортизацию и накладные расходы. В расчетах за основу были взяты усредненные данные, полученные в нашей практической работе по количественному выходу семенного материала в процессе оригинального семеноводства, в том числе:
средний выход in vitro микроклубней в расчете на одно микрорастение – 1,5 шт.;
средний выход мини-клубней в расчете на одно микрорастение при выращивании на почвенном субстрате в каркасных летних теплицах – 10 шт.;
средний выход мини-клубней от одного микроклубня при выращивании на почвенном субстрате в тоннелях с применением легких укрывных материалов – 13 шт.;
средний количественный выход стандартной фракции семенных клубней (30–60 мм) в питомниках первого полевого поколения и супер-суперэлитного картофеля – 18 т/га.
Расчеты показали, что при совмещении по третьему варианту на одних и тех же производственных мощностях последовательного выращивания in vitro микроклубней (сентябрь-январь), а затем in vitro микрорастений (январь-май) себестоимость in vitro материала в среднем снижается на 21% или на 6,3 р/шт. по сравнению с базовым вариантом схемы оригинального семеноводства картофеля (табл. 1).
Себестоимость производства супер-суперэлиты по первому варианту (базовая схема) оценивается на уровне 14,3 р/кг, по второму – 12,0 р/кг и по третьему – 12,3 р/кг.
Чистая прибыль в расчете на планируемые объемы производства супер-суперэлиты при средней цене реализации 35 р/кг в базовом варианте составляет 9,15 млн р, при использовании in vitro микроклубней – 19,39 млн р., при совместном использовании микрорастений и микроклубней – 29,35 млн р. Уровень рентабельности соответственно составил 90%, 123% и 119% (табл. 2).
Таким образом, на основе сравнительной оценки трех вариантов схем, применяемых в процессе производства оригинального семенного картофеля, выявлена реальная возможность значительного увеличения производства in vitro материала за счет продления сезонного периода проведения работ и более производительного использования лабораторного оборудования и площадей культивационных помещений.
В общем виде инновационная схема последовательного технологического процесса оригинального семеноводства картофеля, рекомендуемая для освоения в практике представлена на рисунке.
Предлагаемую для практического внедрения схему с наибольшей эффективностью можно реализовать на базе современных, хорошо оснащенных высокотехнологичных предприятий по оригинальному семеноводству картофеля.
Возможность более интенсивного использования лабораторных производственных мощностей путем получения in vitro микроклубней в течение осенне-зимнего сезона (сентябрь-январь) и клонального размножения микрорастений до необходимых объемов в течение зимне-весеннего сезона (январь-май) с последующим выращиванием мини-клубней в контролируемой среде на почвенном субстрате под защитой от насекомых-переносчиков инфекций (тоннели из легких укрывных материалов) позволяет практически удвоить объем производства супер-суперэлиты стандартного качества и обеспечить повышение рентабельности на 29%.
Библиографический список
Об авторах
Анисимов Борис Васильевич,
канд. биол. наук,
зам. директора по научной работе
Чугунов Виктор Сергеевич,
канд. техн. наук,
зав. отделом экономических исследований
Innovative model of original seed production of potatoes
B.V. Anisimov, PhD, deputy director
V.S. Chugunov, PhD, head of department of economic researches
Summary. Comparative assessment of three models of original seed production of potatoes, which differ in ways of obtaining of in vitro material for mini tubers growing and in their quantitative output, is presented. It is demonstrated that consecutive technological process of original seed production of potato according to innovative model increases profitability of super-superstock production by 29% in comparison with basic model.
Key words: potatoes, original seed production, microplants, microptubers, mini tubers, innovative model.
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.
Читайте также: