Sergej Banadysev, doktor kmetijskih znanosti, Doka Gene Technologies LLC
Krompirjevi minigomolji (MK) so prvi gomoljni potomci sterilnih rastlin krompirja. Pridobivanje mini gomoljev je prvo leto semenske sheme krompirja v vseh državah z razvito pridelavo krompirja. Krompirjevi mini gomolji se gojijo le v zaščitenih talnih razmerah, ki izključujejo tveganje ponovne okužbe rastlin z virusnimi, glivičnimi in bakterijskimi boleznimi (če gomolji iz sterilnih rastlin gojimo v odprtem tleh, se mini gomolji ne pridobivajo kot rezultat, vendar prva poljska generacija).
Na splošno velja, da mora biti premer mini gomolja najmanj 10 mm, vse manj pa je mikro gomolj.
Potreba po mini gomoljih za proizvodnjo 10 tisoč ton elit je: s petletno shemo OS in ES (izvirna in elitna semenska proizvodnja) - 50 tisoč kosov; s štiriletno shemo OS in ES - 400 tisoč kosov; s triletno shemo - 3 milijone kosov.
Ruska federacija ima svojo trdno znanstveno in inovativno bazo na tem področju. Obsežna uvedba najsodobnejših tehnologij za gojenje mini gomoljev v Ruski federaciji je bila vedno pred drugimi državami z razvito pridelavo krompirja: tako je bila tehnologija substrata uvedena pred 40 leti, na njej je delalo 15 biotehnoloških centrov; hidroponski - pred 30 leti ga uporabljajo Doka - Gene Technologies, Meristematske kulture; aeroponik - razvit na Vseruskem raziskovalnem inštitutu za kmetijsko biotehnologijo (Vse ruski raziskovalni inštitut za kmetijsko biotehnologijo) v zgodnjih 2000-ih, od leta 2010 to tehnologijo promovira Mednarodni center za krompir in se aktivno širi po vsem svetu. V Ruski federaciji se proizvajajo industrijske rastline za gojenje mini gomoljev: Potato Tree in Meristem. Hkrati večina domačih semenskih podjetij še vedno proizvaja mini gomolje v majhnih količinah, v mejah potrebe po petletni shemi za pridobivanje elite. Samo podjetje FAT-Agro je doseglo raven več kot 2 milijona enot na leto, kar je dovolj za prehod na triletno shemo.
Vsestransko povečanje proizvodnje mini gomoljev z namenom zmanjšanja sheme pridelave semena in izboljšanja kakovosti proizvodov je strateški način za razvoj pridelave krompirjevega semena. Glede na to perspektivo je bilo v zadnjih letih narejenih veliko poskusov za izboljšanje tehnik pridelave. Glavni cilj inovacij je pridobiti čim več mini gomoljev na rastlino in vitro in na enoto površine rastlinjaka. Za dosego tega se uporabljajo številne metode pridelave rastlin, vendar vse rešitve, predlagane na podlagi rezultatov znanstvenih raziskav, ne dajejo rezultatov v industrijski proizvodnji.
Številni vidiki učinkovite proizvodnje minigomoljev v velikih količinah so znanja in izkušenj. Ruska proizvodnja gomoljev mini krompirja je bila vedno izvedena na najučinkovitejši in najnaprednejši znanstveni in tehnološki podlagi. In zdaj ima država na voljo in uporabljene tehnologije, ki so bistveno boljše od svetovne ravni.
Glavni pogoj za kvalificirano proizvodnjo mini gomoljev je skladnost z veljavnimi pravili in predpisi. Regulativni okvir Ruske federacije na to temo je svetovalne narave, v veljavni uredbi o certificiranju kmetijskih pridelkov, na primer, ni niti besede o pravilih za proizvodnjo in certificiranje gomoljev mini krompirja. V takšni situaciji se je treba osredotočiti na mednarodne izkušnje. V vseh državah z razvito pridelavo krompirja so sprejete, uradno odobrene in strogo upoštevane obvezne zahteve za organizacijo, tehnologijo in kakovost pridelanih mini gomoljev.
Te zahteve bi morala domača podjetja, specializirana za proizvodnjo mini gomoljev, vzeti za osnovo v obliki standardov podjetij za samokontrolo, dokler država ne oblikuje uradnega regulativnega okvira na tem področju. Na primer, v Ruski federaciji obstajajo norme za tehnološko načrtovanje kompleksov za vzrejo in razmnoževalnih rastlinjakov NTP-APK 1.10.09.001-02. Vendar razvijalci NTP v dokument niso vključili razdelka o obveznih značilnostih struktur, namenjenih gojenju mini gomoljev. In takšnih funkcij je veliko, na primer: rastlinjak mora imeti dvojna vrata z garderobo za preoblačenje. Prostor za preoblačenje naj bo opremljen z blazinicami za stopala in detergentom za umivanje in razkuževanje rok. Vhodna vrata in vse prezračevalne odprtine morajo biti prekrite z mrežico za zaščito pred ušmi (velikost očesa največ 0,5 x 0,9 mm). Prostor mora biti ustrezno nadzorovan glede temperature in vlažnosti (velja za stekleno hišo). Za prilagoditev sterilnih rastlin je treba uporabiti medij brez zemlje. Če se uporablja mešanica tal/tal, jo je treba ustrezno obdelati/sterilizirati, da se zagotovi odsotnost talnih patogenov.
Pridelek minigomoljev je treba pridobiti iz uradno certificiranih mikrorastlin ali mikrogomoljev, vzgojenih v aseptičnem okolju iz meristematskega tkiva izvornega materiala, testiranega na odsotnost virusov, viroidov in bakterij, ki okužijo krompir, v ustrezno akreditiranem laboratoriju za testiranje.
Metode, postopek, pogostost testiranja kakovosti materiala v vseh fazah proizvodnje mini gomoljev so strogo urejeni.
O optimizaciji protokolov mikrorazmnoževanja krompirja se je nabralo veliko praktično pomembnih informacij. Raziskave na tem področju kažejo veliko možnosti za izboljšanje rasti in razvoja rastlin na podlagi sprememb v koncentraciji in razmerju hranil. Ugotovljeno je bilo, da uporaba rastnih regulatorjev pri gojenju krompirjevih meristemov ni nujna, vendar dodajanje določenih snovi tudi v nizkih koncentracijah poveča in pospeši proizvodnjo materiala. Pomembno je optimizirati inkubacijske pogoje mikrorazmnoženih rastlin krompirja z uporabo različnih svetlobnih virov, načinov osvetlitve in prezračevanja prostorov. S prihodom LED svetilk so se njihove zmogljivosti začele aktivno preučevati v zvezi z mikrorazmnoževanjem krompirja. Rdeči in daljnordeči spekter svetlobe povečata značilnosti rasti; vendar ima kombinacija rdeče + modre + daleč rdeče/bele svetlobe boljši učinek na tvorbo gomoljev in kopičenje primarnih metabolitov.
Tehnologije za gojenje mini gomoljev so razdeljene v dve glavni skupini: substrat (velika raznolikost) in nesubstrat (vodna kultura in aeroponika). Glavne tehnologije za proizvodnjo mini gomoljev: na naravnih substratih (80% prostornine), hidroponski in aeroponski. Pridobivanje mikrogomoljev je povezano tudi s tematiko MC in se vse bolj uporablja za množično razmnoževanje izhodnega materiala. Razlika med mikrogomolji in minigomolji je v načinu gomolja (mikrogomolji se gojijo samo v sterilnih in vitro pogojih, minigomolji pa samo v zaščitenih ex vitro pogojih) in velikosti gomolja. Rezultati in zaključki, pridobljeni v praktičnih poskusih, v mnogih primerih ne ustrezajo teoretičnim postulatom o možnostih stimulacije gomolja v in vitro kulturi. To velja tako za prehrano, uporabo regulatorjev rasti, kot tudi za rastne razmere in uporabo stresnih dejavnikov. Če javno dostopni podatki o tehnoloških predpisih za pridelavo mikrogomoljev omogočajo v večini primerov precej povprečne rezultate - približno ali nekaj več kot en mikrogomolj, ki tehta 200-400 mg na rastlino, potem je strokovna prilagoditev tehnologije glede na specifične proizvodni pogoji včasih povečajo učinkovitost procesa. V Ruski federaciji na tem področju obstaja znanje in izkušnje s proizvodnjo vsaj treh mikrogomoljev, težjih od 0,5 g iz ene rastline v standardni epruveti.
Za celoletno gojenje mikrogomoljev in izboljšanje njihove kakovosti se v svetu komercialno proizvaja več različnih izvedb bioreaktorjev. Ti polavtomatski sistemi vam omogočajo, da zmanjšate intenzivno ročno obdelavo in s tem povečate produktivnost in znižate proizvodne stroške. Mikrogomolji, pridobljeni v bioreaktorjih, imajo veliko večjo maso in večji premer. Najnovejša tehnologija na tem področju je razvoj japonskih znanstvenikov in oblikovalcev.
Sistem velike proizvodnje mikrogomoljev z uporabo plastičnih vrečk za gomolje uspešno proizvede med 100 in 300 mikrogomoljev na vrečko, odvisno od sorte. Sprememba koncentracije hranil v smislu nižje vsebnosti saharoze, dušika, povečanje ravni kalijevega fosfata v mediju je omogočilo povečanje skupnega števila in povprečne mase mikrogomoljev. Japonska tehnologija omogoča pridelavo 250 mikrogomoljev na leto (v treh ciklih žetve) v 000 m dolgem prostoru za gojenje2. in 80 % mikrogomoljev, pridobljenih s to tehnologijo, ima maso večjo od 1 g, t.j. primerna za sajenje neposredno na njivi.
Po vsem svetu prevladuje pridelava mini gomoljev na naravnih substratih. Čeprav je ta tehnologija dobro uveljavljena, jo je mogoče še bistveno izboljšati. Genotip, trajanje in pogoji gojenja in vitro, velikost rastlin, izpostavljenost hranilom in rastnim regulatorjem izrazito vplivajo na pridelavo minigomoljev. Vplivajo tudi starost in predhodna obdelava sadik med sajenjem, pogoji in obdobje utrjevanja, sezona sajenja in gojenja, sestava talnega okolja, način sajenja, gostota zasaditve rastlin, odmerki gnojil in osvetlitev. intenzivnost proizvodnje mini gomoljev.
Številne naravne snovi in materiali so primerni kot medij za gojenje mini gomoljev krompirja. Glavna sestavina rastlinskih substratov je tradicionalno šota. Alternativne sestavine - kot so perlit, vermikulit in vermikompost - so v zadnjem času postale priljubljene tudi zaradi njihove sprejemljive zmogljivosti prezračevanja in zadrževanja vode.
V večini primerov je pri gojenju mini gomoljev v substratni kulturi potrebno uporabiti makro- in mikrognojila. Med strokovnjaki se tehnologija z občasnim zalivanjem in gnojenjem neplodnih substratov s hranili imenuje hidroponika. Hidroponske tehnologije za gojenje mini gomoljev krompirja imajo sorte, ki uporabljajo inertne substrate (pesek, drevesno lubje, kokos itd.) in kulturo čiste vode (tanek hranilni film).
Vse določbe teorije prehranjevanja krompirja v zvezi z možnostjo nadzora gomoljanja lahko uporabimo tudi pri hidroponskem gojenju, vendar obstaja razumevanje potrebe po pomembni spremembi koncentracije in razmerja hranil za vsako sorto in v različnih fazah. vegetativne rasti, začetek gomoljanja in rast rastlinskih gomoljev. Sestavke hranilnih raztopin so navedene v večini publikacij. Hkrati se število gomoljev, pridobljenih iz rastline, in iz enote površine večkrat razlikuje. Kar zadeva ciljno usmerjene prilagoditve hranilne raztopine za radikalno povečanje števila gomoljev (in prav to je prednost hidroponike), je odprtih informacij zelo malo. V zadnjih letih je izšlo le nekaj publikacij, ki niso sklicevale na znane skladbe preteklih let, temveč z izvirnimi materiali.
Najsodobnejša - aeroponska - tehnologija za gojenje mini gomoljev ima številne temeljne značilnosti. Do danes so bile izdelane vse zaporedne faze njegovega izvajanja, vendar se raziskovalne raziskave nadaljujejo. Posebna vrednost tehnoloških informacij o aeroponiki je v tem, da kažejo smer razvoja mini gomoljev po vsem svetu danes. Ti razvoji so uporabni ali pa jih je mogoče prilagoditi drugim tehnologijam za gojenje mini gomoljev.
Izbira tehnologije za proizvodnjo mini gomoljev za posebne pogoje mora temeljiti na analizi proizvodnih kazalnikov, ravni tveganj, potrebe po delovnih virih, primerjavi stroškov naložbe, stroškov in donosnosti. Vsaka tehnologija ima možnosti izvedbe in znatna nihanja v učinkovitosti proizvodnje, odvisno od številnih dejavnikov. Vse tehnologije uporabljajo in temeljijo na začetnem rastlinskem materialu iz sterilne kulture ali mikrogomoljev. Ta stopnja je skoraj univerzalna, lahko jo štejemo za standardno. Pri sami tehnologiji gojenja mini gomoljev morate izbirati med velikim številom spremenljivk.
Velika večina velikih semenskih podjetij trenutno goji mini gomolje v rastlinjakih iz steklene ali filmske zemlje na naravnih organo-mineralnih substratih z obsežno uporabo šote. Ta tehnologija ima najnižjo ceno mini gomolja. Praviloma se goji en pridelek na leto. V Evropi velja, da je iz ene rastline normalno dobiti 4-5 gomoljev. Diferencirana uporaba mikrognojil, biološko aktivnih snovi, FFS omogoča povečanje faktorja razmnoževanja do 8-10.
Argumenti v prid bioreaktorja so sterilnost, največji donos mikrogomoljev na enoto površine. Pomanjkljivosti bioreaktorja so potreba po velikem številu rastlin, majhna velikost gomoljev, problem zorenja in mehanizirana sajenje na polju.
Prednosti hidroponike so proizvodnost, realna možnost spodbujanja gomoljanja, industrijska oprema; slabosti - slab razvoj koreninskega sistema, nevarnost širjenja okužbe s hranilno raztopino, napornost. Aeroponika zahteva več prostora in popolno senco za koreninski sistem, zaradi boljšega razvoja in oskrbe z zrakom lahko v primerjavi s hidroponiko nastane več gomoljev. Je pa aeroponska tehnologija najzahtevnejša, napajanje ne sme biti prekinjeno več kot pol ure.
Ta kratek pregled kaže, da je razvoj triletne sheme za proizvodnjo krompirjeve elite z uporabo velikega števila mini gomoljev že realnost. Povečanje obsega in intenziviranje pridelave se doseže s pridobivanjem največjega števila mini gomoljev na enoto površine z minimalnim številom začetnih rastlin. Pokrita zemlja in izvorni material sta draga, zato je pridobivanje le 2-3 gomoljev iz ene rastline neobetavna možnost, čeprav se glavne količine mini gomoljev na svetu še vedno proizvajajo na ta način. S tehnologijo substrata se dejanska raven proizvodnje oceni po naslednjih parametrih: normalno - 100 kosov / m2, dobro - 200 kosov/m2; visoka - 300 kosov/m2 za rastno sezono. Hidroponska tehnologija ima potencial za proizvodnjo 500 mini gomoljev, aeroponska - 1000 mini gomoljev na kvadratni meter. m površine namestitve za rastno sezono. Za referenco: stroški gojitvenih objektov za tehnologijo substrata v letu 2021 so znašali 50 tisoč rubljev. na kvadratni meter, za hidroponsko - 100 tisoč rubljev, za aeroponično - 150 tisoč rubljev.
Glavni problem gojenja mini gomoljev v zaprtih prostorih je doseči kombinacijo aktivnega vegetativnega razvoja z intenzivnim tvorbo gomoljev. Intenzivnost gomoljanja je mogoče povečati z optimizacijo mikroklime (temperatura, vlažnost, fotoperioda), optimizacijo mineralne prehrane; uporaba stimulansov tuberizacije, omejitve vegetativne rasti. Hkrati je pridobivanje mini gomoljev v velikih količinah zapletena organizacijska in tehnološka naloga. Nianse intenzivnega gojenja mini gomoljev so komercialne informacije že več kot 20 let. Strokovnih predpisov v javnosti ni, to je znanje vsakega posameznega podjetja.
V drugem četrtletju 2022 bo izšla knjiga »Mini gomolji krompirja«, ki bo predstavila in analizirala razpoložljive znanstvene in komercialne informacije na to temo, s poudarkom na učinkovitih metodah za povečanje intenzivnosti pridelave mini gomoljev. Obseg informacij je več kot 400 strani, knjiga bo na voljo samo ob naročnini. Prijave pošljite na: s.banadysev@dokagene.ru