Sergei Banadysev, maataloustieteiden tohtori, Doka Gene Technologies LLC
Perunan minimukulat (MK) ovat steriilien perunakasvien ensimmäisiä mukulaperäisiä jälkeläisiä. Minimukuloiden hankkiminen on perunan siemenohjelman ensimmäinen vuosi kaikissa kehittyneen perunan tuotantomaissa. Perunan minimukuloita kasvatetaan vain suojatussa maaperässä, mikä sulkee pois riskin kasvien tartunnasta uudelleen virus-, sieni- ja bakteeritaudeilla (jos steriilien kasvien mukuloita kasvatetaan avoimessa maassa, minimukuloita ei saada tulos, mutta ensimmäinen kenttäsukupolvi).
On yleisesti hyväksyttyä, että minimukulan halkaisijan tulee olla vähintään 10 mm, mikä tahansa pienempi on mikromukula.
Minimukuloiden tarve 10 tuhannen tonnin eliitin tuotantoon on: viiden vuoden OS- ja ES-järjestelmällä (alkuperäinen ja eliittisiementuotanto) - 50 tuhatta kappaletta; neljän vuoden OS- ja ES-järjestelmällä - 400 tuhatta kappaletta; kolmivuotisella järjestelmällä - 3 miljoonaa kappaletta.
Venäjän federaatiolla on tällä alalla oma vankka tieteellinen ja innovatiivinen perusta. Uusimpien minimukuloiden viljelytekniikoiden laajamittainen käyttöönotto Venäjän federaatiossa on aina toteutettu muita maita, joissa on kehittynyt perunanviljely: joten substraattitekniikka otettiin käyttöön 40 vuotta sitten, 15 bioteknologiakeskusta työskenteli sen parissa; hydroponic - 30 vuotta sitten, sitä käytti Doka - Gene Technologies, Meristematic Cultures; aeroponic - kehitetty All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology -instituutissa (All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology) 2000-luvun alussa, vuodesta 2010 lähtien Kansainvälinen perunakeskus on edistänyt tätä tekniikkaa ja levinnyt aktiivisesti ympäri maailmaa. Venäjän federaatiossa tuotetaan teollisuuslaitoksia minimukuloiden kasvattamiseksi: perunapuu ja meristem. Samanaikaisesti useimmat kotimaiset siemenviljelyyritykset tuottavat edelleen minimukuloita pieninä määrinä viiden vuoden eliitin hankkimisjärjestelmän tarpeen rajoissa. Vain FAT-Agro-yhtiö on saavuttanut yli 2 miljoonan yksikön tason vuodessa, mikä riittää siirtymään kolmivuotiseen järjestelmään.
Minimukuloiden tuotannon täydellinen lisääminen siemententuotantosuunnitelman vähentämiseksi ja tuotteiden laadun parantamiseksi on strateginen tapa kehittää perunan siementuotantoa. Tämä näkökulma mielessä, viime vuosina on tehty monia yrityksiä parantaa viljelytekniikoita. Innovaatioiden päätavoitteena on saada mahdollisimman monta minimukulaa kasvia kohden in vitro ja kasvihuoneen pinta-alayksikköä kohti. Sen saavuttamiseksi käytetään monia kasvinviljelymenetelmiä, mutta kaikki tieteellisen tutkimuksen tulosten perusteella ehdotetut ratkaisut eivät tuota tulosta teollisessa tuotannossa.
Monet tehokkaan suurivolyymin minimukulatuotannon osa-alueet ovat osaamista. Venäjän miniperunan mukuloiden tuotanto on aina tapahtunut tehokkaimmalla ja edistyneimmällä tieteellisellä ja teknologisella pohjalla. Ja nyt maassa on saatavilla ja sovellettavia tekniikoita, jotka ovat huomattavasti maailman tasoa parempia.
Minimukuloiden pätevän tuotannon ensisijainen edellytys on nykyisten sääntöjen ja määräysten noudattaminen. Venäjän federaation sääntelykehys tästä aiheesta on luonteeltaan neuvoa-antava, esimerkiksi nykyisessä maatalouskasvien sertifiointia koskevassa asetuksessa ei ole sanaakaan miniperunan mukuloiden tuotantoa ja sertifiointia koskevista säännöistä. Tällaisessa tilanteessa on välttämätöntä keskittyä kansainväliseen kokemukseen. Kaikissa maissa, joissa perunan siementuotanto on kehittynyt, on otettu käyttöön, virallisesti hyväksytty ja tiukasti noudatettu pakollisia vaatimuksia tuotettujen minimukuloiden organisaatiolle, teknologialle ja laadulle.
Kotimaisten minimukuloiden tuotantoon erikoistuneiden yritysten tulee ottaa nämä vaatimukset yritysstandardien muodossa itsevalvontaan, kunnes valtio on muodostanut virallisen sääntelykehyksen tälle alueelle. Esimerkiksi Venäjän federaatiossa on normeja jalostuskompleksien ja lisääntymiskasvihuoneiden tekniselle suunnittelulle NTP-APK 1.10.09.001-02. NTP:n kehittäjät eivät kuitenkaan sisällyttäneet asiakirjaan osiota minimukuloiden kasvattamiseen tarkoitettujen rakenteiden pakollisista ominaisuuksista. Ja tällaisia ominaisuuksia on monia, esimerkiksi: kasvihuoneessa tulisi olla pariovi, jossa on pukuhuone vaatteiden vaihtamista varten. Pukuhuoneessa tulee olla jalkapehmusteet ja käsien pesuun ja desinfiointiin tarkoitettu pesuaine. Ulko-ovet ja kaikki tuuletusaukot tulee peittää kirvasuojaverkolla (silmäkoko enintään 0,5 x 0,9 mm). Huoneen lämpötilaa ja kosteutta on säädettävä kunnolla (koskee lasitaloa). Steriilien kasvien sopeuttamiseen tulee käyttää maaperätöntä alustaa. Jos käytetään maaperän/maaperän seosta, se on käsiteltävä/steriloitava asianmukaisesti, jotta maaperän taudinaiheuttajia ei esiinny.
Pienoismukulasato on hankittava virallisesti sertifioiduista mikrokasveista tai mikromukuloista, jotka on kasvatettu aseptisessa ympäristössä lähdemateriaalin meristemaattisesta kudoksesta ja jotka on testattu perunoita tartuttavien virusten, viroidien ja bakteerien puuttumisen varalta asianmukaisesti akkreditoidussa testauslaboratoriossa.
Menetelmiä, menettelyä ja materiaalin laadun testaustiheyttä minimukuloiden tuotannon kaikissa vaiheissa säännellään tiukasti.
Perunan mikrolisäysprotokollien optimoinnista on kertynyt paljon käytännössä merkittävää tietoa. Alan tutkimus osoittaa runsaasti mahdollisuuksia parantaa kasvien kasvua ja kehitystä ravinnepitoisuuden ja -suhteen muutoksiin perustuen. Kasvunsäätelyaineiden käyttö perunameristeemien viljelyssä ei ole todettu tarpeelliseksi, mutta tiettyjen aineiden lisääminen pieninäkin pitoisuuksina lisää ja nopeuttaa materiaalin tuotantoa. Mikrolisättyjen perunakasvien inkubointiolosuhteet on tärkeää optimoida erilaisilla valonlähteillä, valaistustapoilla ja huoneilmanvaihdolla. LED-lamppujen myötä niiden ominaisuuksia alettiin aktiivisesti tutkia perunan mikrolisäyksen suhteen. Punaisen ja kaukopunaisen valon spektri lisäävät kasvuominaisuuksia; punaisen + sinisen + kaukaa punaisen/valkoisen valon yhdistelmällä on kuitenkin parempi vaikutus mukuloiden muodostumiseen ja primaaristen metaboliittien kertymiseen.
Minimukuloiden viljelytekniikat on jaettu kahteen pääryhmään: substraatti (suuri valikoima) ja ei-substraatti (vesiviljely ja aeroponiikka). Tärkeimmät minimukuloiden tuotantotekniikat: luonnollisilla substraateilla (80% tilavuudesta), hydroponic ja aeroponic. Mikromukuloiden saaminen liittyy myös MC-aiheeseen ja sitä käytetään yhä enemmän lähdemateriaalin massatuotantoon. Mikromukuloiden ja minimukuloiden välinen ero piilee alustan muodossa (mikromukuloita kasvatetaan vain steriileissä in vitro -olosuhteissa ja minimukuloita vain suojatuissa ex vitro -olosuhteissa) ja mukuloiden koosta. Käytännön kokeissa saadut tulokset ja johtopäätökset eivät monissa tapauksissa vastaa teoreettisia oletuksia mahdollisuuksista stimuloida tuberisaatiota in vitro -viljelmässä. Tämä koskee niin ruokavalioita, kasvunsäätelyaineiden käyttöä kuin kasvuolosuhteita ja stressitekijöiden käyttöä. Jos julkisesti saatavilla oleva tieto mikromukuloiden tuotantoon liittyvistä teknisistä määräyksistä mahdollistaa useimmissa tapauksissa melko keskinkertaisten tulosten saavuttamisen - noin tai hieman enemmän kuin yksi mikromukula, joka painaa 200-400 mg kasvia kohden, niin tekniikan ammattimainen säätäminen suhteessa tiettyyn tuotantoolosuhteet lisäävät toisinaan prosessin tehokkuutta. Venäjän federaatiossa tällä alueella on taitotietoa, jossa yhdestä kasvista tavallisessa koeputkessa tuotetaan vähintään kolme yli 0,5 g painavaa mikromukulaa.
Mikromukuloiden ympärivuotiseen viljelyyn ja niiden laadun parantamiseen valmistetaan maailmassa kaupallisesti useita erimuotoisia bioreaktoreita. Näiden puoliautomaattisten järjestelmien avulla voit vähentää intensiivistä manuaalista käsittelyä ja siten lisätä tuottavuutta ja alentaa tuotantokustannuksia. Bioreaktoreissa saaduilla mikromukuloilla on paljon suurempi massa ja suurempi halkaisija. Viimeisin teknologia tällä alalla on japanilaisten tutkijoiden ja suunnittelijoiden kehitystä.
Muovisia viljelypusseja käyttävä laajamittainen mikromukuloiden tuotantojärjestelmä tuottaa onnistuneesti 100-300 mikromukulaa pussia kohden lajikkeesta riippuen. Ravinteiden pitoisuuden muuttaminen sakkaroosin, typen alemman pitoisuuden suhteen, kaliumfosfaatin pitoisuuden lisääminen alustassa mahdollisti mikromukuloiden kokonaismäärän ja keskipainon lisäämisen. Japanilainen teknologia mahdollistaa 250 000 mikromukulan tuottamisen vuodessa (kolmessa sadonkorjuujaksossa) 66 m:n viljelyhuoneessa2. ja 80 % tällä tekniikalla saaduista mikromukuloista on massa yli 1 g, so. sopii istutettavaksi suoraan peltoon.
Kaikkialla maailmassa minimukuloiden tuotanto luonnollisilla alustoilla vallitsee. Vaikka tämä tekniikka on vakiintunut, sitä voidaan edelleen parantaa merkittävästi. Genotyyppi, in vitro -viljelyn kesto ja olosuhteet, kasvin koko, altistuminen ravintoaineille ja kasvunsäätelyaineille vaikuttavat merkittävästi minimukuloiden tuotantoon. Myös taimien ikä ja esikäsittely istutuksen aikana, kovettumisolosuhteet ja -aika, istutus- ja kasvukausi, maaperän koostumus, istutustapa, istutustiheys, lannoiteannokset ja valaistus vaikuttavat myös. minimukuloiden tuotannon intensiteetti.
Monet luonnonaineet ja materiaalit soveltuvat miniperunan mukuloiden kasvatusalustaksi. Kasvihuonealustojen pääkomponentti on perinteisesti turve. Vaihtoehtoiset ainesosat - kuten perliitti, vermikuliitti ja vermikomposti - ovat myös saavuttaneet suosiota viime aikoina niiden hyväksyttävän ilmastus- ja vedenpidätyskyvyn ansiosta.
Useimmissa tapauksissa, kun kasvatetaan minimukuloita substraattiviljelmässä, on tarpeen levittää makro- ja mikrolannoitteita. Asiantuntijoiden keskuudessa tekniikkaa, jossa käytetään säännöllistä kastelua ja hedelmättömien substraattien lannoitusta ravinteilla, kutsutaan hydroponiikaksi. Miniperunan mukuloiden kasvattamiseen tarkoitettujen hydroponisten tekniikoiden avulla on olemassa lajikkeita, joissa käytetään inerttejä substraatteja (hiekka, puunkuori, kookospähkinä jne.) ja puhdasta vesiviljelyä (ohut ravinnekalvo).
Kaikkia perunan ravitsemusteorian säännöksiä, jotka liittyvät mukuloinnin hallintamahdollisuuksiin, voidaan soveltaa myös hydroponisessa viljelyssä, mutta ymmärretään tarve muuttaa merkittävästi ravinteiden pitoisuutta ja suhdetta jokaisessa lajikkeessa ja eri vaiheissa. kasvusta, mukuloiden muodostumisen alkamisesta ja kasvien mukuloiden kasvusta. Ravinneliuoskoostumukset on annettu useimmissa julkaisuissa. Samaan aikaan kasvista ja pinta-alayksiköstä saatujen mukuloiden määrä eroaa useita kertoja. Mitä tulee ravinneliuoksen kohdennettuihin säätöihin mukuloiden määrän radikaali lisäämiseksi (ja tämä on juuri hydroponiikan etu), avointa tietoa on hyvin vähän. Viime vuosina vain muutamia julkaisuja on julkaistu ei viittauksin menneiden vuosien tunnettuihin sävelluksiin, vaan alkuperäismateriaaliin.
Modernimmalla - aeroponisella - minimukuloiden viljelytekniikalla on useita perusominaisuuksia. Toistaiseksi sen täytäntöönpanon kaikki peräkkäiset vaiheet on käsitelty, mutta tutkiva tutkimus jatkuu. Aeroponiikan teknologisen tiedon erityinen arvo on, että se näyttää minimukuloiden kehityksen suunnan ympäri maailmaa nykyään. Nämä kehitystyöt ovat sovellettavissa tai niitä voidaan mukauttaa muihin minimukuloiden viljelytekniikoihin.
Teknologian valinnan minimukuloiden tuotantoon tietyissä olosuhteissa tulisi perustua tuotantoindikaattoreiden analyysiin, riskitasoon, työvoimaresurssien tarpeeseen, investointikustannusten, kustannusten ja kannattavuuden vertailuun. Jokaisella tekniikalla on toteutusvaihtoehtoja ja merkittäviä tuotannon tehokkuuden vaihteluita useista tekijöistä riippuen. Kaikki tekniikat käyttävät ja perustuvat alkuperäiseen kasvimateriaaliin steriilistä viljelmästä tai mikromukuloista. Tämä vaihe on melkein yleinen, sitä voidaan pitää vakiona. Minimukuloiden kasvatustekniikassa sinun on valittava suuresta määrästä muuttujia.
Suurin osa suurista siemenyrityksistä kasvattaa tällä hetkellä minimukuloita lasi- tai kalvomaakasvihuoneissa luonnollisilla organomineraalisilla alustoilla, joissa käytetään runsaasti turvetta. Tällä tekniikalla on minimukulan halvimmat kustannukset. Pääsääntöisesti viljellään yksi sato vuodessa. Euroopassa pidetään normaalina saada 4-5 mukulaa yhdestä kasvista. Mikrolannoitteiden, biologisesti aktiivisten aineiden ja kasvinsuojeluaineiden eriytetty käyttö mahdollistaa kertoimen nostamisen 8-10:een.
Argumentteja bioreaktorin puolesta ovat steriiliys, mikromukuloiden enimmäissaanto pinta-alayksikköä kohti. Bioreaktorin haittoja ovat suuren kasvimäärän tarve, mukuloiden pieni koko, kypsymisongelma ja koneellinen istutus pellolle.
Hydroponiikan etuja ovat valmistettavuus, todellinen mahdollisuus stimuloida tuberisointia, teollisuuslaitteet; haitat - juurijärjestelmän huono kehitys, infektion leviämisen riski ravinneliuoksen kautta, työläisyys. Aeroponiikka vaatii juuristolle enemmän tilaa ja täydellistä varjoa, paremman kehityksen ja ilmansaannin ansiosta mukuloita voidaan muodostaa enemmän kuin vesiviljelyssä. Aeroponinen tekniikka on kuitenkin vaativin, virransyöttö ei saa katketa yli puoleksi tunniksi.
Tämä lyhyt katsaus osoittaa, että kolmivuotisen järjestelmän kehittäminen perunaeliittien tuotantoon, jossa käytetään suurta määrää minimukuloita, on jo todellisuutta. Volyymien lisäys ja tuotannon tehostaminen saavutetaan saamalla mahdollisimman paljon minimukuloita pinta-alayksikköä kohden minimimäärällä alkukasveja. Peitetty maa ja raaka-aine ovat kalliita, joten vain 2-3 mukulan saaminen yhdestä kasvista on lupaamaton vaihtoehto, vaikka suurimmat määrät minimukuloita maailmassa tuotetaan edelleen tällä tavalla. Substraattitekniikalla todellinen tuotantotaso arvioidaan seuraavien parametrien mukaan: normaali - 100 kpl / m2, hyvä - 200 kpl/m2; korkea - 300 kpl / m2 kasvukaudeksi. Hydroponisella tekniikalla voidaan tuottaa 500 minimukulaa, aeroponisella - 1000 minimukulaa neliömetriä kohti. m asennusaluetta kasvukaudelle. Viite: substraattiteknologian viljelytilojen kustannukset vuonna 2021 olivat 50 tuhatta ruplaa. neliömetriä kohti, vesiviljely - 100 tuhatta ruplaa, aeroponiikka - 150 tuhatta ruplaa.
Minimukuloiden sisätiloissa kasvatuksen pääongelma on aktiivisen kasvullisen kehityksen ja intensiivisen mukulanmuodostuksen yhdistelmä. On mahdollista lisätä mukuloinnin intensiteettiä optimoimalla mikroilmasto (lämpötila, kosteus, valojakso), optimoimalla mineraaliravintoa; mukuloiden muodostumista stimuloivien aineiden käyttö, kasvullisen kasvun rajoitukset. Samaan aikaan minimukuloiden hankkiminen suurissa määrissä on monimutkainen organisatorinen ja teknologinen tehtävä. Minimukuloiden intensiivisen viljelyn vivahteet ovat olleet kaupallista tietoa yli 20 vuoden ajan. Julkisia ammatillisia määräyksiä ei ole, tämä on jokaisen yrityksen osaamista.
Vuoden 2022 toisella neljänneksellä ilmestyy kirja ”Mini Perunamukulat”, jossa esitellään ja analysoidaan aiheesta saatavilla olevaa tieteellistä ja kaupallista tietoa ja painotetaan tehokkaita menetelmiä minimukulatuotannon intensiteetin lisäämiseksi. Sivuja on yli 400. Kirja on saatavilla vain tilauksella. Lähetä hakemukset osoitteeseen: s.banadysev@dokagene.ru
