Sergejs Banadijevs, Doka Gene Technologies LLC lauksaimniecības zinātņu doktors
Kartupeļu minibumbuļi (MK) ir pirmais sterilo kartupeļu augu bumbuļveida pēcnācējs. Minibumbuļu iegūšana ir pirmais kartupeļu sēklu shēmas gads visās valstīs ar attīstītu kartupeļu audzēšanu. Kartupeļu minibumbuļus audzē tikai aizsargājamos augsnes apstākļos, kas izslēdz augu atkārtotas inficēšanās riskus ar vīrusu, sēnīšu un baktēriju slimībām (ja sterilu augu bumbuļus audzē atklātā zemē, tad kā bumbuļus iegūst nevis mini bumbuļus). rezultāts, bet pirmā lauka paaudze).
Ir vispārpieņemts, ka mini bumbuļu diametram ir jābūt vismaz 10 mm, viss mazāks ir mikrobumbuļu diametrs.
Nepieciešamība pēc mini bumbuļiem 10 tūkstošu tonnu elites ražošanai ir: ar piecu gadu OS un ES shēmu (oriģinālā un elitārā sēklu ražošana) - 50 tūkstoši gabalu; ar četru gadu OS un ES shēmu - 400 tūkstoši gabalu; ar trīs gadu shēmu - 3 miljoni gabalu.
Krievijas Federācijai šajā jomā ir sava stabila zinātniskā un novatoriskā bāze. Mūsdienīgāko minibumbuļu audzēšanas tehnoloģiju vērienīga ieviešana Krievijas Federācijā vienmēr ir bijusi priekšā citām valstīm ar attīstītu kartupeļu audzēšanu: tātad substrātu tehnoloģija tika ieviesta pirms 40 gadiem, pie tās strādāja 15 biotehnoloģijas centri; hidroponisks - pirms 30 gadiem, to izmanto Doka - Gene Technologies, Meristematic Cultures; aeroponika - izstrādāta Viskrievijas Lauksaimniecības biotehnoloģijas pētniecības institūtā (Visas Krievijas Lauksaimniecības biotehnoloģijas pētniecības institūtā) 2000. gadu sākumā, kopš 2010. gada šo tehnoloģiju popularizē Starptautiskais kartupeļu centrs un aktīvi izplatījās visā pasaulē. Krievijas Federācijā ražo rūpnieciskos augus mini bumbuļu audzēšanai: kartupeļu koks un meristema. Tajā pašā laikā lielākā daļa vietējo sēklu audzēšanas uzņēmumu joprojām ražo mini bumbuļus nelielos apjomos, ievērojot nepieciešamību pēc piecu gadu shēmas elites iegūšanai. Tikai uzņēmums FAT-Agro ir sasniedzis vairāk nekā 2 miljonu vienību līmeni gadā, kas ir pietiekami, lai pārietu uz trīs gadu shēmu.
Pilnīga minibumbuļu ražošanas palielināšana, lai samazinātu sēklkopības shēmu un uzlabotu produktu kvalitāti, ir stratēģisks veids, kā attīstīt kartupeļu sēklkopību. Paturot prātā šo perspektīvu, pēdējos gados ir veikti daudzi mēģinājumi uzlabot audzēšanas metodes. Inovāciju galvenais mērķis ir iegūt pēc iespējas vairāk mini bumbuļu uz vienu augu in vitro un siltumnīcas platības vienībā. Lai to panāktu, tiek izmantotas daudzas augkopības metodes, taču ne visi risinājumi, kas piedāvāti, balstoties uz zinātnisko pētījumu rezultātiem, dod rezultātus rūpnieciskajā ražošanā.
Daudzi efektīvas liela apjoma minibumbuļu ražošanas aspekti ir zinātība. Krievijas mini kartupeļu bumbuļu ražošana vienmēr ir bijusi visefektīvākā un progresīvākā zinātniskā un tehnoloģiskā pamata. Un tagad valstī ir pieejamas un pielietotas tehnoloģijas, kas ievērojami pārspēj pasaules līmeni.
Primārais nosacījums kvalificētai mini bumbuļu ražošanai ir atbilstība spēkā esošajiem noteikumiem un noteikumiem. Krievijas Federācijas normatīvajam regulējumam par šo tēmu ir ieteikuma raksturs, piemēram, pašreizējā lauksaimniecības kultūru sertifikācijas regulā nav ne vārda par minikartupeļu bumbuļu ražošanas un sertifikācijas noteikumiem. Šādā situācijā ir jākoncentrējas uz starptautisko pieredzi. Visās valstīs, kur ir attīstīta kartupeļu sēklkopība, ir pieņemtas, oficiāli apstiprinātas un stingri ievērotas obligātās prasības ražoto minibumbuļu organizācijai, tehnoloģijai un kvalitātei.
Šīs prasības vietējiem uzņēmumiem, kas specializējas mini-bumbuļu ražošanā, būtu jāņem par pamatu uzņēmumu standartu formātā paškontrolei, līdz valsts būs izveidojusi oficiālu normatīvo regulējumu šajā jomā. Piemēram, Krievijas Federācijā pastāv audzēšanas kompleksu un reprodukcijas siltumnīcu tehnoloģiskās projektēšanas normas NTP-APK 1.10.09.001-02. Tomēr NTP izstrādātāji dokumentā neiekļāva sadaļu par minibumbuļu audzēšanai paredzēto konstrukciju obligātajām iezīmēm. Un šādu funkciju ir daudz, piemēram: siltumnīcai jābūt divviru durvīm ar ģērbtuvi pārģērbšanai. Pārģērbšanās vietai jābūt aprīkotai ar kāju paliktņiem un mazgāšanas līdzekli roku mazgāšanai un dezinfekcijai. Ieejas durvīm un visām ventilācijas atverēm jābūt nosegtām ar laputu aizsargtīklu (acu izmērs maksimāli 0,5 x 0,9 mm). Telpā ir pareizi jākontrolē temperatūra un mitrums (attiecas uz stikla māju). Sterilu augu adaptācijai jāizmanto barotne bez augsnes. Ja tiek izmantots augsnes/augsnes maisījums, tas ir atbilstoši jāapstrādā/sterilizē, lai nodrošinātu, ka tajā nav augsnes patogēnu.
Minibumbuļu raža jāiegūst no oficiāli sertificētiem mikroaugiem vai mikrobumbuļiem, kas audzēti aseptiskā vidē no izejmateriāla meristemātiskajiem audiem, atbilstoši akreditētā testēšanas laboratorijā pārbaudīta, vai tajā nav vīrusu, viroīdu un baktēriju, kas inficē kartupeļus.
Metodes, procedūra, materiāla kvalitātes pārbaudes biežums visos mini bumbuļu ražošanas posmos ir stingri reglamentēts.
Ir uzkrāts daudz praktiski nozīmīgas informācijas par kartupeļu mikropavairošanas protokolu optimizāciju. Pētījumi šajā jomā parāda plašas iespējas uzlabot augu augšanu un attīstību, pamatojoties uz izmaiņām barības vielu koncentrācijā un attiecībās. Konstatēts, ka augšanas regulatoru izmantošana kartupeļu meristēmu kultūrā nav nepieciešama, taču atsevišķu vielu pievienošana pat zemās koncentrācijās palielina un paātrina materiāla rašanos. Svarīgi ir optimizēt mikropavairoto kartupeļu stādu inkubācijas apstākļus, izmantojot dažādus gaismas avotus, apgaismojuma režīmus un telpu ventilāciju. Līdz ar LED lampu parādīšanos sāka aktīvi pētīt to iespējas saistībā ar kartupeļu mikropavairošanu. Sarkanās un tālu sarkanās gaismas spektrs palielina augšanas īpašības; tomēr sarkanās + zilās + tālu sarkanās/baltās gaismas kombinācijai ir labāka ietekme uz bumbuļu veidošanos un primāro metabolītu uzkrāšanos.
Minibumbuļu audzēšanas tehnoloģijas iedala divās galvenajās grupās: substrāts (lieliska daudzveidība) un substrāts (ūdens kultūra un aeroponika). Galvenās minibumbuļu ražošanas tehnoloģijas: uz dabīgiem substrātiem (80% no tilpuma), hidroponiskas un aeroponiskas. Arī mikrobumbuļu iegūšana ir saistīta ar MC tēmu un arvien vairāk tiek izmantota izejmateriāla masveida pavairošanai. Atšķirība starp mikrobumbuļiem un minibumbuļiem slēpjas barotnes režīmā (mikrobumbuļus audzē tikai sterilos in vitro apstākļos un minibumbuļus tikai aizsargātos ex vitro apstākļos) un bumbuļu lielumā. Praktiskajos eksperimentos iegūtie rezultāti un secinājumi daudzos gadījumos neatbilst teorētiskajiem postulātiem par tuberkulizācijas stimulēšanas iespējām in vitro kultūrā. Tas attiecas gan uz diētām, gan uz augšanas regulatoru lietošanu, gan uz augšanas apstākļiem un stresa faktoru izmantošanu. Ja publiski pieejamā informācija par mikrobumbuļu ražošanas tehnoloģiskajiem noteikumiem vairumā gadījumu ļauj iegūt diezgan viduvējus rezultātus - par vai nedaudz vairāk par vienu mikrobumbuļu svaru 200-400 mg uz vienu augu, tad profesionāla tehnoloģijas pielāgošana attiecībā uz konkrēto. ražošanas apstākļi reizēm palielina procesa efektivitāti. Krievijas Federācijā šajā jomā ir zināšanas par vismaz trīs mikrobumbuļu ražošanu, kas sver vairāk nekā 0,5 g no viena auga standarta mēģenē.
Mikrobumbuļu audzēšanai visu gadu un to kvalitātes uzlabošanai pasaulē tiek komerciāli ražoti vairāku dažādu dizainu bioreaktori. Šīs pusautomātiskās sistēmas ļauj samazināt intensīvu manuālo apstrādi un tādējādi palielināt produktivitāti un samazināt ražošanas izmaksas. Bioreaktoros iegūtajiem mikrobumbuļiem ir daudz lielāka masa un lielāks diametrs. Jaunākās tehnoloģijas šajā jomā ir Japānas zinātnieku un dizaineru attīstība.
Liela mēroga mikrobumbuļu ražošanas sistēma, kurā izmanto plastmasas kultivēšanas maisiņus, atkarībā no šķirnes veiksmīgi ražo no 100 līdz 300 mikrobumbuļu vienā maisā. Barības vielu koncentrācijas maiņa attiecībā uz zemāku saharozes, slāpekļa saturu, kālija fosfāta līmeņa paaugstināšana barotnē ļāva palielināt kopējo mikrobumbuļu skaitu un vidējo svaru. Japānas tehnoloģija ļauj saražot 250 000 mikrobumbuļu gadā (trīs novākšanas ciklos) 66 m audzēšanas telpā2. un 80% ar šo tehnoloģiju iegūto mikrobumbuļu masa ir lielāka par 1 g, t.i. piemērots stādīšanai tieši uz lauka.
Visā pasaulē dominē mini bumbuļu ražošana uz dabīgiem substrātiem. Lai gan šī tehnoloģija ir labi izveidota, to joprojām var ievērojami uzlabot. Genotips, in vitro kultivēšanas ilgums un apstākļi, auga lielums, barības vielu un augšanas regulatoru iedarbība būtiski ietekmē minibumbuļu ražošanu. Ietekmē arī stādu vecums un pirmapstrāde stādīšanas laikā, sacietēšanas apstākļi un periods, stādīšanas un audzēšanas sezona, augsnes vides sastāvs, stādīšanas metode, stādu izvietošanas blīvums, mēslojuma devas un apgaismojums. mini bumbuļu ražošanas intensitāte.
Daudzas dabīgas vielas un materiāli ir piemēroti kā barotne mini kartupeļu bumbuļu audzēšanai. Siltumnīcu substrātu galvenā sastāvdaļa tradicionāli ir kūdra. Alternatīvās sastāvdaļas – piemēram, perlīts, vermikulīts un vermikomposts – pēdējā laikā ir kļuvušas populāras arī to pieņemamās aerācijas un ūdens aizturēšanas spējas dēļ.
Vairumā gadījumu, audzējot mini bumbuļus substrāta kultūrā, ir nepieciešams izmantot makro un mikro mēslojumu. Speciālistu vidū tehnoloģiju, kas izmanto periodisku laistīšanu un neauglīgu substrātu mēslošanu ar barības vielām, sauc par hidroponiku. Hidroponiskām tehnoloģijām mini kartupeļu bumbuļu audzēšanai ir šķirnes, kurās izmanto inertus substrātus (smiltis, koku mizu, kokosriekstu utt.) un tīrūdens kultūru (plānu barības vielu plēvi).
Visus kartupeļu barošanās teorijas nosacījumus saistībā ar iespēju kontrolēt bumbuļu veidošanos var izmantot arī hidroponiskajā audzēšanā, taču ir izpratne par nepieciešamību būtiski mainīt katras šķirnes un dažādos posmos barības vielu koncentrāciju un attiecību. veģetatīvās augšanas, bumbuļu veidošanās sākšanās un augu bumbuļu augšana. Uzturvielu šķīdumu kompozīcijas ir norādītas lielākajā daļā publikāciju. Tajā pašā laikā bumbuļu skaits, kas iegūts no auga un no platības vienības, atšķiras vairākas reizes. Kas attiecas uz mērķtiecīgiem barības vielu šķīduma pielāgojumiem, lai radikāli palielinātu bumbuļu skaitu (un tieši tā ir hidroponikas priekšrocība), atklātas informācijas ir ļoti maz. Pēdējos gados tikai dažas publikācijas ir izdotas nevis ar atsaucēm uz labi zināmiem pagājušo gadu skaņdarbiem, bet gan ar oriģinālmateriāliem.
Vismodernākajai - aeroponiskajai - tehnoloģijai mini bumbuļu audzēšanai ir vairākas būtiskas iezīmes. Līdz šim visi secīgie tā ieviešanas posmi ir izstrādāti, bet pētnieciskā izpēte turpinās. Aeroponikas tehnoloģiskās informācijas īpašā vērtība ir tā, ka tā parāda minibumbuļu attīstības virzienu mūsdienās visā pasaulē. Šīs izstrādes ir piemērojamas vai var tikt pielāgotas citām tehnoloģijām mini bumbuļu audzēšanai.
Tehnoloģijas izvēle mini bumbuļu ražošanai īpašiem apstākļiem jābalsta uz ražošanas rādītāju analīzi, risku līmeni, nepieciešamību pēc darbaspēka resursiem, investīciju izmaksu, izmaksu un rentabilitātes salīdzinājumu. Katrai tehnoloģijai ir ieviešanas iespējas un ievērojamas ražošanas efektivitātes svārstības atkarībā no daudziem faktoriem. Visas tehnoloģijas izmanto un ir balstītas uz sākotnējo augu materiālu no sterilas kultūras vai mikrobumbuļiem. Šis posms ir gandrīz universāls, to var uzskatīt par standarta. Pašā mini bumbuļu audzēšanas tehnoloģijā ir jāizvēlas no liela skaita mainīgo lielumu.
Lielākā daļa lielo sēklu uzņēmumu šobrīd audzē mini bumbuļus stikla vai plēves augsnes siltumnīcās uz dabīgiem organiski minerāliem substrātiem, plaši izmantojot kūdru. Šai tehnoloģijai ir viszemākās mini bumbuļu izmaksas. Parasti gadā audzē vienu kultūru. Eiropā tiek uzskatīts par normālu no viena auga iegūt 4-5 bumbuļus. Diferencēta mikromēslu, bioloģiski aktīvo vielu, AAL izmantošana ļauj palielināt reizināšanas koeficientu līdz 8-10.
Argumenti par labu bioreaktoram ir sterilitāte, maksimālā mikrobumbuļu raža no platības vienības. Bioreaktora trūkumi ir nepieciešamība pēc liela augu skaita, bumbuļu mazais izmērs, nogatavināšanas problēma un mehanizēta stādīšana uz lauka.
Hidroponikas priekšrocības ir izgatavojamība, reāla iespēja stimulēt bumbuļu veidošanos, rūpnieciskās iekārtas; mīnusi - slikta sakņu sistēmas attīstība, infekcijas izplatīšanās risks ar barības vielu šķīdumu, darbietilpība. Aeroponika prasa vairāk vietas un pilnīgu ēnu sakņu sistēmai, pateicoties labākai attīstībai un gaisa padevei, var izveidoties vairāk bumbuļu, salīdzinot ar hidroponiku. Tomēr aeroponiskā tehnoloģija ir visprasīgākā, strāvas padevi nevajadzētu pārtraukt ilgāk par pusstundu.
Šis īsais pārskats parāda, ka trīs gadu shēmas izstrāde elites kartupeļu ražošanai, izmantojot lielu skaitu mini bumbuļu, jau ir realitāte. Apjomu pieaugums un ražošanas intensifikācija tiek panākta, iegūstot maksimālo minibumbuļu skaitu uz platības vienību ar minimālu sākotnējo stādījumu skaitu. Noklāta augsne un izejmateriāls ir dārgi, tāpēc no viena auga iegūt tikai 2-3 bumbuļus ir neperspektīvs variants, lai gan pasaulē joprojām šādi tiek ražoti galvenie minibumbuļu apjomi. Izmantojot substrāta tehnoloģiju, faktiskais ražošanas līmenis tiek novērtēts pēc šādiem parametriem: normāls - 100 gab / m2, labs - 200 gab./m2; augsts - 300 gab./m2 augšanas sezonai. Hidroponiskā tehnoloģija spēj saražot 500 mini bumbuļus, aeroponic - 1000 mini bumbuļus uz kvadrātmetru. m uzstādīšanas platība augšanas sezonai. Uzziņai: substrātu tehnoloģijas audzēšanas iekārtu izmaksas 2021. gadā bija 50 tūkstoši rubļu. par kvadrātmetru, hidroponikai - 100 tūkstoši rubļu, aeroponikai - 150 tūkstoši rubļu.
Galvenā minibumbuļu audzēšanas iekštelpās problēma ir panākt aktīvās veģetatīvās attīstības kombināciju ar intensīvu bumbuļu veidošanos. Tuberizācijas intensitāti iespējams palielināt, optimizējot mikroklimatu (temperatūra, mitrums, fotoperiods), optimizējot minerālo uzturu; bumbuļu veidošanās stimulantu lietošana, veģetatīvās augšanas ierobežojumi. Tajā pašā laikā mini bumbuļu iegūšana lielos apjomos ir sarežģīts organizatorisks un tehnoloģisks uzdevums. Minibumbuļu intensīvās audzēšanas nianses ir komerciāla informācija jau vairāk nekā 20 gadus. Publiski nav profesionālu noteikumu, tā ir katra atsevišķa uzņēmuma know-how.
2022. gada otrajā ceturksnī tiks izdota grāmata “Mini kartupeļu bumbuļi”, kurā tiks prezentēta un analizēta pieejamā zinātniskā un komerciālā informācija par šo tēmu, un uzsvars likts uz efektīvām metodēm minibumbuļu audzēšanas intensitātes palielināšanai. Informācijas apjoms ir vairāk nekā 400 lpp.. Grāmata būs pieejama tikai abonementā. Pieteikumus sūtīt uz: s.banadysev@dokagene.ru