Sergey Banadysev, doktor poľnohospodárskych vied, Doka Gene Technologies LLC
Zemiakové minihľuzy (MK) sú prvé hľuzovité potomstvo sterilných zemiakových rastlín. Získavanie minihľúz je prvým rokom schémy osiva zemiakov vo všetkých krajinách s rozvinutou produkciou zemiakov. Zemiakové minihľuzy sa pestujú iba v chránených pôdnych podmienkach, ktoré vylučujú riziká opätovnej infekcie rastlín vírusovými, hubovými a bakteriálnymi chorobami (ak sa hľuzy zo sterilných rastlín pestujú na otvorenom priestranstve, nezískavajú sa minihľuzy ako výsledok, ale prvá poľná generácia).
Všeobecne sa uznáva, že priemer minihľuzy by mal byť aspoň 10 mm, čokoľvek menej je mikrohľuza.
Potreba minihľúz na výrobu 10 tisíc ton elity je: s päťročnou schémou OS a ES (pôvodná a elitná produkcia semien) - 50 tisíc kusov; so štvorročnou schémou OS a ES - 400 tisíc kusov; s trojročnou schémou - 3 milióny kusov.
Ruská federácia má v tejto oblasti vlastnú solídnu vedeckú a inovačnú základňu. Rozsiahle zavádzanie najmodernejších technológií na pestovanie minihľúz v Ruskej federácii sa vždy uskutočňovalo pred ostatnými krajinami s rozvinutým pestovaním zemiakov: technológia substrátu bola zavedená pred 40 rokmi, pracovalo na nej 15 biotechnologických centier; hydroponický - pred 30 rokmi ho používa Doka - Gene Technologies, Meristematic Cultures; aeroponické - vyvinuté v All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology (All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology) na začiatku 2000-tych rokov, od roku 2010 túto technológiu propaguje International Potato Center a aktívne ju šíri po celom svete. V Ruskej federácii sa vyrábajú priemyselné závody na pestovanie minihľúz: Potato Tree a Meristem. Väčšina domácich semenárskych podnikov zároveň stále vyrába minihľuzy v malých objemoch v medziach potreby päťročnej schémy na získanie elity. Len spoločnosť FAT-Agro sa dostala na úroveň viac ako 2 miliónov jednotiek ročne, čo je dosť na prechod na trojročnú schému.
Všestranné zvýšenie produkcie minihľúz s cieľom znížiť schému výroby osiva a zlepšiť kvalitu produktov je strategickým spôsobom rozvoja výroby osiva zemiakov. S ohľadom na túto perspektívu sa v posledných rokoch uskutočnilo veľa pokusov zlepšiť pestovateľské techniky. Hlavným cieľom inovácií je získať čo najviac minihľúz na rastlinu in vitro a na jednotku plochy skleníka. Na jeho dosiahnutie sa používa množstvo metód rastlinnej výroby, no nie všetky riešenia navrhnuté na základe výsledkov vedeckého výskumu dávajú výsledky v priemyselnej výrobe.
Mnohé aspekty efektívnej veľkoobjemovej výroby minihrúb sú know-how. Ruská výroba hľúz minizemiakov sa vždy uskutočňovala na najefektívnejšom a najvyspelejšom vedeckom a technologickom základe. A teraz má krajina dostupné a aplikované technológie, ktoré výrazne prevyšujú svetovú úroveň.
Prvoradou podmienkou kvalifikovanej výroby minihľúz je dodržiavanie platných pravidiel a predpisov. Regulačný rámec Ruskej federácie k tejto téme má poradný charakter, v aktuálnom nariadení o certifikácii poľnohospodárskych plodín napríklad nie je ani slovo o pravidlách výroby a certifikácie hľúz minizemiakov. V takejto situácii je potrebné zamerať sa na medzinárodné skúsenosti. Vo všetkých krajinách s rozvinutou produkciou osiva zemiakov boli prijaté, oficiálne schválené a prísne dodržiavané povinné požiadavky na organizáciu, technológiu a kvalitu vyrábaných minihľúz.
Tieto požiadavky by mali brať za základ domáce podniky špecializujúce sa na výrobu minihľúz, vo formáte podnikových noriem, na sebakontrolu, kým štát nevytvorí oficiálny regulačný rámec v tejto oblasti. Napríklad v Ruskej federácii existujú normy pre technologický dizajn chovných komplexov a reprodukčných skleníkov NTP-APK 1.10.09.001-02. Vývojári NTP však do dokumentu nezahrnuli časť o povinných vlastnostiach štruktúr určených na pestovanie minihľúz. A takýchto funkcií je veľa, napríklad: skleník by mal mať dvojité dvere so šatňou na prebaľovanie. Priestor na prebaľovanie by mal byť vybavený podložkami na nohy a čistiacim prostriedkom na umývanie a dezinfekciu rúk. Vstupné dvere a všetky vetracie otvory musia byť zakryté sieťkou proti voškám (veľkosť oka maximálne 0,5 x 0,9 mm). V miestnosti musí byť riadne kontrolovaná teplota a vlhkosť (platí pre sklenený dom). Na adaptáciu sterilných rastlín by sa malo použiť médium bez pôdy. Ak sa použije zmes pôda/pôda, musí sa vhodne ošetriť/sterilizovať, aby sa zabezpečila neprítomnosť pôdnych patogénov.
Úroda minihľúz musí byť získaná z úradne certifikovaných mikrorastlín alebo mikrohľúz pestovaných v aseptickom prostredí z meristematického tkaniva východiskového materiálu, testovaných na neprítomnosť vírusov, viroidov a baktérií, ktoré infikujú zemiaky, v riadne akreditovanom skúšobnom laboratóriu.
Metódy, postup, frekvencia skúšania kvality materiálu vo všetkých fázach výroby minihľúz sú prísne regulované.
O optimalizácii protokolov mikropropagácie zemiakov sa nazhromaždilo množstvo prakticky významných informácií. Výskum v tejto oblasti ukazuje bohaté možnosti na zlepšenie rastu a vývoja rastlín na základe zmien koncentrácie a pomeru živín. Zistilo sa, že použitie rastových regulátorov pri pestovaní meristémov zemiakov nie je nevyhnutné, ale pridanie určitých látok, dokonca aj v nízkych koncentráciách, zvyšuje a urýchľuje produkciu materiálu. Je dôležité optimalizovať inkubačné podmienky mikropropagovaných rastlín zemiaka pomocou rôznych svetelných zdrojov, režimov osvetlenia a vetrania miestnosti. S príchodom LED svietidiel sa ich schopnosti začali aktívne skúmať v súvislosti s mikropropagáciou zemiakov. Červené a ďaleko červené spektrum svetla zvyšuje rastové charakteristiky; avšak kombinácia červeného + modrého + ďaleko červeného/bieleho svetla má lepší vplyv na tvorbu hľúz a akumuláciu primárnych metabolitov.
Technológie pestovania minihľúz sú rozdelené do dvoch hlavných skupín: substrátové (veľká rozmanitosť) a nesubstrátové (vodná kultúra a aeropónia). Hlavné technológie výroby minihľúz: na prírodných substrátoch (80% objemu), hydroponické a aeroponické. S tematikou MC súvisí aj získavanie mikrohľúz, ktoré sa čoraz častejšie využívajú na masovú reprodukciu východiskového materiálu. Rozdiel medzi mikrohľuzami a minihľuzami spočíva v režime média (mikrohľuzy sa pestujú iba v sterilných podmienkach in vitro a minihľuzy iba v chránených podmienkach ex vitro) a veľkosti hľúz. Výsledky a závery získané v praktických experimentoch v mnohých prípadoch nezodpovedajú teoretickým postulátom týkajúcim sa možností stimulácie tuberizácie v in vitro kultúre. Týka sa to ako diét, používania rastových regulátorov, tak aj podmienok pestovania a používania stresových faktorov. Ak verejne dostupné informácie o technologických predpisoch na výrobu mikrohľúz umožňujú vo väčšine prípadov získať skôr priemerné výsledky - približne alebo o niečo viac ako jedna mikrohľuza s hmotnosťou 200-400 mg na rastlinu, potom odborné prispôsobenie technológie vo vzťahu ku konkrétnemu výrobné podmienky občas zvyšujú efektivitu procesu. V Ruskej federácii existuje v tejto oblasti know-how s výrobou minimálne troch mikrohľúz s hmotnosťou nad 0,5 g z jednej rastliny v štandardnej skúmavke.
Pre celoročné pestovanie mikrohľúz a zlepšovanie ich kvality sa vo svete komerčne vyrába niekoľko rôznych prevedení bioreaktorov. Tieto poloautomatické systémy umožňujú znížiť intenzívne manuálne spracovanie a tým zvýšiť produktivitu a znížiť výrobné náklady. Mikrohľuzy získané v bioreaktoroch majú oveľa väčšiu hmotnosť a väčší priemer. Najnovšou technológiou v tejto oblasti je vývoj japonských vedcov a dizajnérov.
Veľký systém výroby mikrohľúz s použitím plastových kultivačných vrecúšok úspešne produkuje 100 až 300 mikrohľúz na jedno vrecko, v závislosti od odrody. Zmena koncentrácie živín v zmysle nižšieho obsahu sacharózy, dusíka, zvýšenie hladiny fosforečnanu draselného v médiu umožnilo zvýšiť celkový počet a priemernú hmotnosť mikrohľúz. Japonská technológia umožňuje vyprodukovať 250 000 mikrohľúz ročne (v troch zberových cykloch) v 66 m pestovateľskej miestnosti2. a 80 % mikrohľúz získaných touto technológiou má hmotnosť vyššiu ako 1 g, t.j. vhodné na výsadbu priamo na pole.
Na celom svete prevláda produkcia minihľúz na prírodných substrátoch. Táto technológia, aj keď je dobre zavedená, môže byť stále výrazne vylepšená. Genotyp, trvanie a podmienky kultivácie in vitro, veľkosť rastlín, pôsobenie živín a regulátorov rastu výrazne ovplyvňujú produkciu minihľúz. Ovplyvňuje aj vek a predúprava sadeníc pri výsadbe, podmienky a obdobie otužovania, ročné obdobie výsadby a pestovania, zloženie pôdneho prostredia, spôsob výsadby, hustota umiestnenia rastlín, dávky hnojív, osvetlenie. intenzita produkcie minihľúz.
Mnohé prírodné látky a materiály sú vhodné ako médium na pestovanie hľúz minizemiakov. Hlavnou zložkou skleníkových substrátov je tradične rašelina. Alternatívne prísady - ako perlit, vermikulit a vermikompost - si v poslednej dobe tiež získali popularitu vďaka svojej prijateľnej prevzdušňovacej schopnosti a schopnosti zadržiavať vodu.
Vo väčšine prípadov je pri pestovaní minihľúz v substrátovej kultúre potrebné aplikovať makro- a mikrohnojivá. Medzi odborníkmi sa technológia využívajúca periodickú zálievku a hnojenie neúrodných substrátov živinami nazýva hydropónia. Hydroponické technológie na pestovanie hľúz minizemiakov majú odrody využívajúce inertné substráty (piesok, kôra stromov, kokos atď.) a čistú vodnú kultúru (tenký živný film).
Všetky ustanovenia teórie výživy zemiakov vo vzťahu k možnosti kontroly tubezovania možno aplikovať aj pri hydroponickom pestovaní, je však pochopená potreba výraznej zmeny koncentrácie a pomeru živín pre každú odrodu a v rôznych štádiách. vegetatívneho rastu, iniciácie tuberózy a rastu hľúz rastlín. Zloženie živných roztokov je uvedené vo väčšine publikácií. Zároveň sa počet hľúz získaných z rastliny a z jednotky plochy niekoľkonásobne líši. Pokiaľ ide o cielené úpravy živného roztoku s cieľom radikálne zvýšiť počet hľúz (a to je práve výhoda hydropónie), otvorených informácií je veľmi málo. V posledných rokoch vyšlo len niekoľko publikácií nie s odkazmi na známe skladby minulých rokov, ale s pôvodnými materiálmi.
Najmodernejšia – aeroponická – technológia pestovania minihľúz má množstvo zásadných vlastností. K dnešnému dňu sú rozpracované všetky po sebe nasledujúce etapy jeho implementácie, ale prieskumný výskum pokračuje. Špeciálna hodnota technologických informácií o aeropónii je v tom, že ukazujú smer vývoja minihľúz na celom svete dnes. Tento vývoj je použiteľný alebo sa dá prispôsobiť iným technológiám pestovania minihľúz.
Výber technológie na výrobu minihľúz pre konkrétne podmienky by mal vychádzať z analýzy výrobných ukazovateľov, úrovne rizík, potreby pracovných zdrojov, porovnania investičných nákladov, nákladov a ziskovosti. Každá technológia má možnosti implementácie a výrazné kolísanie efektívnosti výroby v závislosti od mnohých faktorov. Všetky technológie využívajú a sú založené na počiatočnom rastlinnom materiáli zo sterilnej kultúry alebo mikrohľúz. Táto etapa je takmer univerzálna, možno ju považovať za štandardnú. V samotnej technológii pestovania minihľúz si musíte vyberať z veľkého množstva premenných.
Prevažná väčšina veľkých semenárskych spoločností v súčasnosti pestuje minihľuzy v sklenených alebo fóliových pôdnych skleníkoch na prírodných organo-minerálnych substrátoch s rozsiahlym využitím rašeliny. Táto technológia má najnižšie náklady na minihľuzu. Spravidla sa pestuje jedna plodina ročne. V Európe sa považuje za normálne získať 4-5 hľúz z jednej rastliny. Diferencovaná aplikácia mikrohnojív, biologicky aktívnych látok, PPP umožňujú zvýšiť multiplikačný faktor až na 8-10.
Argumentmi v prospech bioreaktora sú sterilita, maximálny výnos mikrohľúz na jednotku plochy. Nevýhodami bioreaktora je potreba veľkého počtu rastlín, malá veľkosť hľúz, problém dozrievania a mechanizovaného vysádzania na poli.
Výhody hydropónie sú vyrobiteľnosť, reálna možnosť stimulácie tuberózy, priemyselné vybavenie; nevýhody - zlý vývoj koreňového systému, riziko šírenia infekcie cez živný roztok, pracnosť. Aeropónia vyžaduje väčší priestor a úplný tieň pre koreňový systém, vďaka lepšiemu vývinu a prísunu vzduchu možno v porovnaní s hydropóniou vytvoriť viac hľúz. Najnáročnejšia je však aeroponická technológia, napájanie by nemalo byť prerušené na viac ako pol hodiny.
Tento krátky prehľad ukazuje, že vypracovanie trojročnej schémy na výrobu zemiakovej elity s použitím veľkého počtu minihľúz je už realitou. Zvýšenie objemov a zintenzívnenie výroby sa dosahuje získaním maximálneho počtu minihľúz na jednotku plochy s minimálnym počtom počiatočných rastlín. Zakrytá pôda a zdrojový materiál sú drahé, takže získanie iba 2-3 hľúz z jednej rastliny je neperspektívnou možnosťou, hoci hlavné objemy minihľúz vo svete sa stále vyrábajú týmto spôsobom. Pri technológii substrátu sa skutočná úroveň výroby odhaduje podľa nasledujúcich parametrov: normálna - 100 kusov / m2, dobrý - 200 kusov/m2; vysoká - 300 kusov/m2 pre vegetačné obdobie. Hydroponická technológia má potenciál produkovať 500 minihľúz, aeroponická - 1000 minihľúz na štvorcový meter. m inštalačnej plochy pre vegetačné obdobie. Pre informáciu: náklady na pestovateľské zariadenia pre technológiu substrátu v roku 2021 boli 50 100 rubľov. na meter štvorcový, pre hydroponické - 150 tisíc rubľov, pre aeroponické - XNUMX tisíc rubľov.
Hlavným problémom pestovania minihľúz v interiéri je dosiahnuť kombináciu aktívneho vegetatívneho vývoja s intenzívnou tvorbou hľúz. Intenzitu tuberizácie je možné zvýšiť optimalizáciou mikroklímy (teplota, vlhkosť, fotoperióda), optimalizáciou minerálnej výživy; používanie tuberizačných stimulantov, obmedzenia vegetatívneho rastu. Zároveň je získavanie minihľúz vo veľkých objemoch komplexnou organizačnou a technologickou úlohou. Nuansy intenzívneho pestovania minihľúz sú komerčnou informáciou už viac ako 20 rokov. Vo verejnej sfére neexistujú žiadne profesionálne predpisy, toto je know-how každého jednotlivého podniku.
V druhom štvrťroku 2022 vyjde kniha „Mini hľuzy zemiakov“, ktorá prezentuje a analyzuje dostupné vedecké a komerčné informácie na danú tému s dôrazom na efektívne metódy zvyšovania intenzity produkcie minihľúz. Objem informácií je viac ako 400 strán.Kniha bude dostupná len na základe predplatného. Prihlášky posielajte na: s.banadysev@dokagene.ru