Sergej Banadysev, doktor poljoprivrednih znanosti, Doka Gene Technologies LLC
Minigomolji krumpira (MK) prvi su gomoljasti potomci sterilnih biljaka krumpira. Dobivanje mini-gomolja prva je godina sheme sjemena krumpira u svim zemljama s razvijenom proizvodnjom krumpira. Mini-gomolji krumpira uzgajaju se samo u zaštićenim uvjetima tla, koji isključuju rizik od ponovne zaraze biljaka virusnim, gljivičnim i bakterijskim bolestima (ako se gomolji iz sterilnih biljaka uzgajaju u otvorenom tlu, tada se ne dobivaju mini-gomolji kao rezultat, ali prva terenska generacija).
Općenito je prihvaćeno da promjer mini-gomolja treba biti najmanje 10 mm, sve manje je mikro-gomolj.
Potreba za mini gomoljima za proizvodnju 10 tisuća tona elita je: s petogodišnjom shemom OS i ES (izvorna i elitna sjemenska proizvodnja) - 50 tisuća komada; s četverogodišnjom shemom OS i ES - 400 tisuća komada; s trogodišnjom shemom - 3 milijuna komada.
Ruska Federacija ima svoju čvrstu znanstvenu i inovativnu bazu u ovom području. Masovno uvođenje najsuvremenijih tehnologija za uzgoj mini-gomolja u Ruskoj Federaciji uvijek se provodilo ispred drugih zemalja s razvijenim uzgojem krumpira: tako je tehnologija supstrata uvedena prije 40 godina, na njoj je radilo 15 biotehnoloških centara; hidroponski - prije 30 godina, koristi ga Doka - Gene Technologies, Meristematske kulture; aeroponic - razvijen u Sveruskom istraživačkom institutu za poljoprivrednu biotehnologiju (All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology) početkom 2000-ih, od 2010. ovu tehnologiju promovira Međunarodni centar za krumpir i aktivno se širi diljem svijeta. U Ruskoj Federaciji proizvode se industrijska postrojenja za uzgoj mini gomolja: Potato Tree i Meristem. Istodobno, većina domaćih sjemenarskih poduzeća još uvijek proizvodi mini-gomolje u malim količinama, u granicama potrebe za petogodišnjim planom za dobivanje elite. Samo je tvrtka FAT-Agro dosegla razinu od više od 2 milijuna jedinica godišnje, što je dovoljno za prelazak na trogodišnju shemu.
Sveukupno povećanje proizvodnje mini-gomolja kako bi se smanjila shema proizvodnje sjemena i poboljšala kvaliteta proizvoda strateški je način razvoja proizvodnje sjemena krumpira. Imajući na umu ovu perspektivu, posljednjih godina učinjeno je mnogo pokušaja da se poboljšaju tehnike uzgoja. Glavni cilj inovacija je dobiti što više mini-gomolja po biljci in vitro i po jedinici površine staklenika. Da bi se to postiglo, koriste se mnoge metode biljne proizvodnje, ali ne daju sva rješenja koja se predlažu na temelju rezultata znanstvenih istraživanja u industrijskoj proizvodnji.
Mnogi aspekti učinkovite proizvodnje minigomolja velikih količina predstavljaju znanje i iskustvo. Ruska proizvodnja mini gomolja krumpira uvijek se odvijala na najučinkovitijoj i najnaprednijoj znanstvenoj i tehnološkoj osnovi. A sada zemlja ima dostupne i primijenjene tehnologije koje su znatno superiornije u odnosu na svjetsku razinu.
Primarni uvjet za kvalificiranu proizvodnju mini-gomolja je poštivanje važećih pravila i propisa. Regulatorni okvir Ruske Federacije o ovoj temi je savjetodavne prirode, u trenutnoj uredbi o certificiranju poljoprivrednih kultura, na primjer, nema ni riječi o pravilima za proizvodnju i certificiranje gomolja mini krumpira. U takvoj situaciji potrebno je usredotočiti se na međunarodno iskustvo. U svim zemljama s razvijenom sjemenskom proizvodnjom krumpira usvojeni su, službeno odobreni i strogo poštivani obvezni zahtjevi za organizaciju, tehnologiju i kvalitetu proizvedenih mini gomolja.
Ove zahtjeve trebaju uzeti kao osnovu domaća poduzeća specijalizirana za proizvodnju mini-gomolja, u obliku standarda poduzeća, za samokontrolu, sve dok država ne formira službeni regulatorni okvir u ovom području. Na primjer, u Ruskoj Federaciji postoje norme za tehnološki dizajn kompleksa za uzgoj i reprodukcijskih staklenika NTP-APK 1.10.09.001-02. Međutim, programeri NTP-a nisu uključili u dokument odjeljak o obveznim značajkama struktura namijenjenih uzgoju mini-gomolja. I postoji mnogo takvih značajki, na primjer: staklenik bi trebao imati dvostruka vrata s garderobom za presvlačenje. Prostor za presvlačenje treba biti opremljen jastučićima za stopala i deterdžentom za pranje i dezinfekciju ruku. Ulazna vrata i svi otvori za ventilaciju moraju biti pokriveni mrežicom za zaštitu od lisnih uši (veličina mreže maksimalno 0,5 x 0,9 mm). Prostorija mora biti pravilno kontrolirana za temperaturu i vlagu (primjenjivo za staklenu kuću). Za prilagodbu sterilnih biljaka treba koristiti medij bez zemlje. Ako se koristi mješavina tla/tla, ona se mora na odgovarajući način tretirati/sterilizirati kako bi se osigurala odsutnost patogena u tlu.
Usjev minigomolja mora biti dobiven od službeno certificiranih mikrobiljki ili mikrogomolja uzgojenih u aseptičnom okruženju iz meristematskog tkiva izvornog materijala, ispitanih na odsutnost virusa, viroida i bakterija koje inficiraju krumpir u propisno akreditiranom laboratoriju za ispitivanje.
Metode, postupak, učestalost ispitivanja kvalitete materijala u svim fazama proizvodnje mini-gomolja strogo su regulirani.
O optimizaciji protokola mikrorazmnožavanja krumpira prikupljeno je puno praktički značajnih informacija. Istraživanja u ovom području pokazuju široke mogućnosti za poboljšanje rasta i razvoja biljaka na temelju promjena u koncentraciji i omjeru hranjivih tvari. Utvrđeno je da primjena regulatora rasta u kulturi krumpirovih meristema nije potrebna, ali dodavanje određenih tvari i u malim koncentracijama povećava i ubrzava proizvodnju materijala. Važno je optimizirati uvjete inkubacije biljaka krumpira mikropropagiranog pomoću različitih izvora svjetlosti, načina osvjetljenja i ventilacije prostora. Pojavom LED svjetiljki počele su se aktivno proučavati njihove sposobnosti u odnosu na mikropropagaciju krumpira. Crveni i daleko crveni spektar svjetlosti povećavaju karakteristike rasta; međutim, kombinacija crveno + plavo + daleko crveno/bijelo svjetlo ima bolji učinak na stvaranje gomolja i nakupljanje primarnih metabolita.
Tehnologije uzgoja mini gomolja podijeljene su u dvije glavne skupine: supstrat (velika raznolikost) i nesupstrat (vodena kultura i aeroponika). Glavne tehnologije za proizvodnju mini gomolja: na prirodnim podlogama (80% volumena), hidroponski i aeroponski. Dobivanje mikrogomolja također je povezano s temom MC i sve se više koristi za masovnu reprodukciju izvornog materijala. Razlika između mikrogomolja i minigomolja leži u načinu podloge (mikrogomolji se uzgajaju samo u sterilnim in vitro uvjetima, a minigomolji samo u zaštićenim ex vitro uvjetima) i veličini gomolja. Rezultati i zaključci dobiveni u praktičnim eksperimentima u velikom broju slučajeva ne odgovaraju teorijskim postulatima o mogućnostima poticanja tuberizacije u in vitro kulturi. To se odnosi i na prehranu, na korištenje regulatora rasta, kao i na uvjete rasta i korištenje faktora stresa. Ako javno dostupni podaci o tehnološkim propisima za proizvodnju mikrogomolja omogućuju u većini slučajeva prilično osrednje rezultate - oko ili nešto više od jednog mikrogomolja težine 200-400 mg po biljci, onda je stručno prilagođavanje tehnologije u odnosu na specifične uvjeti proizvodnje povremeno povećavaju učinkovitost procesa. U Ruskoj Federaciji postoji know-how u ovom području s proizvodnjom najmanje tri mikrogomolja težine veće od 0,5 g iz jedne biljke u standardnoj epruveti.
Za cjelogodišnji uzgoj mikrogomolja i poboljšanje njihove kvalitete u svijetu se komercijalno proizvodi nekoliko različitih dizajna bioreaktora. Ovi poluautomatski sustavi omogućuju smanjenje intenzivne ručne obrade i time povećanje produktivnosti i smanjenje troškova proizvodnje. Mikrogomolji dobiveni u bioreaktorima imaju puno veću masu i veći promjer. Najnovija tehnologija u ovom području je razvoj japanskih znanstvenika i dizajnera.
Sustav proizvodnje mikrogomolja velikih razmjera pomoću plastičnih vrećica za kulturu uspješno proizvodi 100 do 300 mikrogomolja po vrećici, ovisno o sorti. Promjena koncentracije hranjivih tvari u smislu nižeg sadržaja saharoze, dušika, povećanje razine kalijevog fosfata u podlozi omogućilo je povećanje ukupnog broja i prosječne mase mikrogomolja. Japanska tehnologija omogućuje proizvodnju 250 mikrogomolja godišnje (u tri ciklusa žetve) u prostoriji za uzgoj od 000 m2. a 80% mikrogomolja dobivenih ovom tehnologijom ima masu veću od 1 g, t.j. pogodan za sadnju izravno u polju.
U cijelom svijetu prevladava proizvodnja mini gomolja na prirodnim podlogama. Ova tehnologija, iako dobro uspostavljena, još uvijek se može značajno poboljšati. Genotip, trajanje i uvjeti in vitro uzgoja, veličina biljke, izloženost hranjivim tvarima i regulatorima rasta značajno utječu na proizvodnju minigomolja. Utječe i starost i prethodna obrada sadnica tijekom sadnje, uvjeti i razdoblje stvrdnjavanja, sezona sadnje i uzgoja, sastav zemljišne sredine, način sadnje, gustoća postavljanja biljaka, doze gnojiva i osvjetljenje. intenzitet proizvodnje mini gomolja.
Mnoge prirodne tvari i materijali prikladni su kao medij za uzgoj mini gomolja krumpira. Glavna komponenta stakleničkih supstrata tradicionalno je treset. Alternativni sastojci - poput perlita, vermikulita i vermikomposta - također su nedavno stekli popularnost zbog prihvatljive prozračnosti i sposobnosti zadržavanja vode.
U većini slučajeva, pri uzgoju mini-gomolja u supstratnoj kulturi, potrebno je primijeniti makro- i mikrognojiva. Među stručnjacima, tehnologija koja koristi periodično zalijevanje i gnojenje neplodnih supstrata hranjivim tvarima naziva se hidroponika. Hidroponske tehnologije za uzgoj mini gomolja krumpira imaju sorte koje koriste inertne supstrate (pijesak, kora drveća, kokos, itd.) i kulturu čiste vode (tanki hranjivi film).
Sve odredbe teorije ishrane krumpira u odnosu na mogućnost suzbijanja gomoljastosti mogu se primijeniti i u hidroponskom uzgoju, ali postoji razumijevanje potrebe za značajnom promjenom koncentracije i omjera hranjivih tvari za svaku sortu iu različitim fazama. vegetativnog rasta, početak gomoljanja i rast biljnih gomolja. Sastavi hranjivih otopina dani su u većini publikacija. Pritom se broj gomolja dobivenih iz biljke i iz jedinice površine razlikuje nekoliko puta. Što se tiče ciljanih prilagodbi hranjive otopine radi radikalnog povećanja broja gomolja (a to je upravo prednost hidroponike) vrlo je malo otvorenih informacija. Posljednjih godina objavljeno je tek nekoliko publikacija ne s referencama na poznate skladbe prošlih godina, već s izvornim materijalima.
Najsuvremenija - aeroponska - tehnologija uzgoja mini gomolja ima niz temeljnih značajki. Do danas su razrađene sve uzastopne faze njegove provedbe, ali se istražna istraživanja nastavljaju. Posebna vrijednost tehnoloških informacija o aeroponici je u tome što pokazuju smjer razvoja mini-gomolja danas diljem svijeta. Ova su dostignuća primjenjiva ili se mogu prilagoditi drugim tehnologijama za uzgoj mini gomolja.
Izbor tehnologije za proizvodnju mini gomolja za specifične uvjete trebao bi se temeljiti na analizi proizvodnih pokazatelja, razine rizika, potrebe za radnim resursima, usporedbi troškova ulaganja, troškova i isplativosti. Svaka tehnologija ima mogućnosti implementacije i značajne fluktuacije u učinkovitosti proizvodnje ovisno o mnogim čimbenicima. Sve tehnologije koriste i temelje se na početnom biljnom materijalu iz sterilne kulture ili mikrogomolja. Ova je faza gotovo univerzalna, može se smatrati standardnom. U samoj tehnologiji uzgoja mini gomolja morate birati između velikog broja varijabli.
Velika većina velikih sjemenarskih tvrtki trenutno uzgaja mini-gomolje u staklenicima ili staklenicima sa filmom na prirodnim organo-mineralnim supstratima uz opsežnu upotrebu treseta. Ova tehnologija ima najnižu cijenu mini-gomolja. U pravilu se uzgaja jedan usjev godišnje. U Europi se smatra normalnim dobiti 4-5 gomolja od jedne biljke. Diferencijalna primjena mikrognojiva, biološki aktivnih tvari, SZB omogućuju povećanje faktora razmnožavanja do 8-10.
Argumenti u korist bioreaktora su sterilnost, maksimalni prinos mikro-gomolja po jedinici površine. Nedostaci bioreaktora su potreba za velikim brojem biljaka, mala veličina gomolja, problem dozrijevanja i mehanizirana sadnja u polju.
Prednosti hidroponike su proizvodnost, realna mogućnost poticanja tuberizacije, industrijska oprema; kontra - loš razvoj korijenskog sustava, rizik od širenja infekcije kroz hranjivu otopinu, trud. Aeroponika zahtijeva više prostora i potpunu hladovinu za korijenski sustav, zbog boljeg razvoja i opskrbe zrakom može se formirati više gomolja u odnosu na hidroponiku. No, aeroponska tehnologija je najzahtjevnija, napajanje strujom ne smije biti prekinuto dulje od pola sata.
Ovaj kratki pregled pokazuje da je razvoj trogodišnjeg plana za proizvodnju elitnog krumpira korištenjem velikog broja mini-gomolja već stvarnost. Povećanje obujma i intenziviranje proizvodnje postiže se dobivanjem maksimalnog broja mini-gomolja po jedinici površine uz minimalan broj početnih biljaka. Pokriveno tlo i izvorni materijal su skupi, pa je dobivanje samo 2-3 gomolja iz jedne biljke neperspektivna opcija, iako se glavne količine mini-gomolja u svijetu još uvijek proizvode na ovaj način. Uz tehnologiju supstrata, stvarna razina proizvodnje procjenjuje se prema sljedećim parametrima: normalno - 100 komada / m2, dobro - 200 kom/m2; visoka - 300 komada/m2 za sezonu rasta. Hidroponska tehnologija ima potencijal za proizvodnju 500 mini gomolja, aeroponska - 1000 mini gomolja po kvadratu. m. površine za ugradnju za vegetaciju. Za referencu: cijena objekata za uzgoj za tehnologiju supstrata u 2021. iznosila je 50 tisuća rubalja. po četvornom metru, za hidroponsku - 100 tisuća rubalja, za aeroponsku - 150 tisuća rubalja.
Glavni problem uzgoja mini-gomolja u zatvorenom prostoru je postići kombinaciju aktivnog vegetativnog razvoja s intenzivnim stvaranjem gomolja. Moguće je povećati intenzitet tuberizacije optimizacijom mikroklime (temperatura, vlažnost, fotoperiod), optimiziranjem mineralne prehrane; korištenje stimulansa tuberizacije, ograničenja vegetativnog rasta. Istodobno, dobivanje mini-gomolja u velikim količinama složen je organizacijski i tehnološki zadatak. Nijanse intenzivnog uzgoja mini-gomolja komercijalne su informacije već više od 20 godina. Ne postoje stručni propisi u javnosti, to je know-how svakog pojedinog poduzeća.
U drugom tromjesečju 2022. izlazi knjiga “Mini gomolji krumpira” u kojoj će biti predstavljene i analizirane dostupne znanstvene i komercijalne informacije o ovoj temi, a s naglaskom na učinkovite metode za povećanje intenziteta proizvodnje mini gomolja. Obim informacija je više od 400 stranica, a knjiga će biti dostupna samo uz pretplatu. Prijave slati na: s.banadysev@dokagene.ru
