Sergey Banadysev, doktor in landbouwetenskappe, Doka Gene Technologies LLC
Aartappel-miniknolle (MT) is die eerste knolagtige nageslag van steriele aartappelplante. Die verkryging van mini-knolle is die eerste jaar van die aartappelmoerproduksieskema in alle lande met ontwikkelde aartappelverbouing. Aartappel-miniknolle word slegs in beskermde grondtoestande gekweek, wat die risiko van herbesmetting van plante met virus-, swam- en bakteriële siektes uitskakel (as knolle van steriele plante in oop grond gekweek word, is die resultaat nie mini-knolle nie, maar die eerste veldgenerasie).
Dit word algemeen aanvaar dat die deursnee van 'n miniknolle minstens 10 mm moet wees; enigiets kleiner is mikroknolle.
Die behoefte aan mini-knolle vir die produksie van 10 duisend ton elite is: met 'n vyf-jaar OS- en ES-skema (oorspronklike en elite saadproduksie) - 50 duisend stukke; met 'n vierjarige OS- en ES-skema - 400 duisend eenhede; met 'n drie-jaar skema - 3 miljoen eenhede.
Die Russiese Federasie het sy eie soliede wetenskaplike en innovasiebasis op hierdie gebied. Die grootskaalse bekendstelling van die mees moderne tegnologieë vir die kweek van mini-knolle in die Russiese Federasie was nog altyd voor ander lande met ontwikkelde aartappelverbouing: die substraattegnologie is 40 jaar gelede ingestel, 15 biotegnologiesentrums het daaraan gewerk; hidroponies – 30 jaar gelede word dit deur die maatskappye “Doka – Gene Technologies”, “Meristematic Cultures” gebruik; aeroponic - ontwikkel by die All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology (VNIISKhB) in die vroeë 2000's; sedert 2010 het hierdie tegnologie begin bevorder word deur die Internasionale Aartappelsentrum en aktief oor die wêreld versprei. In die Russiese Federasie word industriële installasies vir die kweek van mini-knolle vervaardig: "Potato Tree" en Meristem. Terselfdertyd produseer die meeste plaaslike saadondernemings steeds mini-knolle in klein volumes, binne die vereistes van die vyfjaar-eliteproduksieskema. Die FAT-Agro-maatskappy alleen het 'n vlak van meer as 2 miljoen eenhede per jaar bereik, dit is genoeg om na 'n driejaarskema oor te skakel.
’n Omvattende toename in die produksie van miniknolle om die saadproduksieskedule te verminder en produkgehalte te verbeter, is ’n strategiese pad vir die ontwikkeling van aartappelmoerproduksie. Met hierdie perspektief in gedagte, is baie pogings die afgelope jare aangewend om verbouingstegnologieë te verbeter. Die hoofdoel van innovasie is om soveel moontlik mini-knolle per plant in vitro en per eenheid oppervlakte van die kweekhuis te verkry. Om dit te bereik, word baie plantgroeitegnieke gebruik, maar nie alle oplossings wat as gevolg van wetenskaplike navorsing voorgestel word, lewer resultate in industriële produksie nie.
Baie aspekte van doeltreffende grootskaalse produksie van mini-knolle is 'n kwessie van know-how. Russiese produksie van aartappel-miniknolle is nog altyd op die mees doeltreffende en gevorderde wetenskaplike en tegnologiese basis uitgevoer. En tans is tegnologieë beskikbaar en gebruik in die land wat die wêreldvlak aansienlik oorskry.
Die primêre voorwaarde vir die gekwalifiseerde produksie van mini-knolle is nakoming van huidige reëls en regulasies. Die regulatoriese raamwerk van die Russiese Federasie oor hierdie onderwerp is van advies van aard; in die huidige regulasies oor die sertifisering van landbougewasse, byvoorbeeld, is daar nie 'n woord oor die reëls vir die produksie en sertifisering van aartappel-miniknolle nie. In so 'n situasie moet jy op internasionale ervaring fokus. In alle lande met ontwikkelde aartappelsaadproduksie is verpligte vereistes vir die organisasie, tegnologie en kwaliteit van geproduseerde mini-knolle aangeneem, amptelik goedgekeur en streng nagekom.
Hierdie vereistes moet as basis geneem word deur binnelandse ondernemings wat spesialiseer in die produksie van mini-knolle, in die formaat van ondernemingstandaarde, vir selfbeheer, totdat die amptelike regulatoriese raamwerk op hierdie gebied deur die staat gevorm word. Byvoorbeeld, in die Russiese Federasie is daar standaarde vir tegnologiese ontwerp van teelkomplekse en reproduktiewe kweekhuise NTP-APK 1.10.09.001-02. Die ontwikkelaars van die NTP het egter nie 'n afdeling oor die verpligte kenmerke van strukture wat bedoel is vir die kweek van mini-knolle in die dokument ingesluit nie. En daar is baie sulke kenmerke, byvoorbeeld: die kweekhuis moet 'n dubbeldeur met 'n kleedkamer hê. Die kleedkamer moet toegerus wees met kussings om voete te ontsmet en skoonmaakmiddel om hande te was en te ontsmet. Ingangsdeure en alle ventilasie-openinge moet bedek wees met 'n gaas wat teen plantluise beskerm (maasgrootte - maksimum 0,5 by 0,9 mm). Die kamer moet behoorlik beheer word vir temperatuur en humiditeit (van toepassing op 'n glashuis). ’n Grondlose medium moet gebruik word om steriele plante te akklimatiseer. Indien grond/grondmengsel gebruik word, moet dit toepaslik behandel/gesteriliseer word om die afwesigheid van grondgedraagde patogene te verseker.
Die mini-knolle-oes moet verkry word van amptelik gesertifiseerde mikroplante of mikroknolle, gekweek in 'n aseptiese omgewing van die meristematiese weefsel van die beginmateriaal, getoets vir die afwesigheid van virusse, viroïede en bakterieë wat aartappels affekteer in 'n behoorlik geakkrediteerde toetslaboratorium.
Die metodes, prosedure en frekwensie om die kwaliteit van die materiaal te toets in alle stadiums van mini-knolproduksie word streng gereguleer.
Baie prakties betekenisvolle inligting is opgehoop oor die optimalisering van aartappelmikrovoortplantingsprotokolle. Navorsing op hierdie gebied toon ruim geleenthede vir die verbetering van plantegroei en -ontwikkeling gebaseer op veranderinge in die konsentrasie en verhouding van voedingstowwe. Daar is vasgestel dat die gebruik van groeireguleerders in aartappelmeristeemkultuur nie nodig is nie, maar die byvoeging van sekere stowwe, selfs in lae konsentrasies, verhoog en versnel die produksie van die materiaal. Dit is belangrik om die inkubasietoestande vir mikrovermeerderde aartappelplante te optimaliseer deur verskillende ligbronne, beligtingsmodusse en kamerventilasie te gebruik. Met die koms van LED-lampe het hul vermoëns aktief begin bestudeer word met betrekking tot aartappelmikrovoortplanting. Rooi en ver-rooi spektrumlig verhoog groei-eienskappe; die kombinasie van rooi + blou + ver-rooi/wit lig het egter 'n beter effek op knolvorming en ophoping van primêre metaboliete.
Tegnologieë vir die kweek van mini-knolle word in twee hoofgroepe verdeel: substraatgebaseer (wye verskeidenheid) en substraatvry (waterkultuur en aeroponika). Die belangrikste tegnologieë vir die produksie van mini-knolle: op natuurlike substrate (80% van volumes), hidroponies en aëroponies. Die produksie van mikroknolle hou ook verband met die onderwerp van mikroknolle en word toenemend gebruik vir massavermeerdering van die beginmateriaal. Die verskil tussen mikroknolle en miniknolle is die omgewing (mikroknolle word slegs in steriele toestande in vitro gekweek, en miniknolle word slegs in beskermde toestande ex vitro gekweek) en die grootte van die knol. Die resultate en gevolgtrekkings wat in praktiese eksperimente verkry is, stem in baie gevalle nie ooreen met teoretiese postulate aangaande die moontlikhede om knolvorming in in vitro kultuur te stimuleer nie. Dit geld vir beide voedingsregimes, die gebruik van groeireguleerders, en groeitoestande en die gebruik van stresfaktore. As publiek beskikbare inligting oor tegnologiese regulasies vir die produksie van mikroknolle dit in die meeste gevalle moontlik maak om taamlik middelmatige resultate te verkry - ongeveer of effens meer as een mikroknol wat 200-400 mg per plant weeg, dan professionele aanpassing van die tegnologie met betrekking tot spesifieke produksie toestande verhoog die doeltreffendheid van die proses aansienlik. In die Russiese Federasie is daar kundigheid in hierdie gebied met die produksie van ten minste drie mikroknolle wat meer as 0,5 g weeg van een plant in 'n standaard proefbuis.
Vir die hele jaar deur verbouing van mikroknolle en die verbetering van hul kwaliteit, word verskeie verskillende ontwerpe van bioreaktore oor die hele wêreld massavervaardig. Hierdie semi-outomatiese stelsels verminder intensiewe handverwerking en verhoog dus produktiwiteit en verlaag produksiekoste. Mikroknolle wat in bioreaktore verkry word, het 'n baie groter massa en groter deursnee. Die nuutste tegnologie op hierdie gebied is die ontwikkeling van Japannese wetenskaplikes en ontwerpers.
’n Grootskaalse mikroknolleproduksiestelsel wat plastiekkultuursakke gebruik, produseer suksesvol 100 tot 300 mikroknolle per sak, afhangend van die verskeidenheid. Veranderinge in die konsentrasie van voedingstowwe in terme van 'n laer inhoud van sukrose, stikstof en 'n toename in die vlak van kaliumfosfaat in die medium het dit moontlik gemaak om die totale aantal en gemiddelde gewig van mikroknolle te verhoog. Japannese tegnologie laat die produksie van 250 000 mikroknolle per jaar toe (in drie oessiklusse) in 'n 66 mXNUMX-verbouingskamer2. en 80% van mikroknolle wat met hierdie tegnologie verkry word, het 'n massa van meer as 1 g, d.w.s. geskik om direk in die veld te plant.
Die produksie van mini-knolle op natuurlike substrate oorheers oor die hele wêreld. Hierdie tegnologie, hoewel goed gevestig, kan steeds aansienlik verbeter word. Genotipe, tydsduur en in vitro-kultuurtoestande, plantgrootte, blootstelling aan voedingstowwe en groeireguleerders beïnvloed miniknolproduksie merkbaar. Die ouderdom en voorbehandeling van saailinge tydens plant, die toestande en verhardingstydperk, die seisoen van plant en groei, die samestelling van die grondomgewing, plantmetode, plantdigtheid, kunsmisdosisse, beligting beïnvloed ook die intensiteit van miniknolproduksie .
Baie natuurlike stowwe en materiale is geskik as medium vir die kweek van mini-aartappelknolle. Die hoofkomponent van kweekhuissubstrate is tradisioneel turf. Alternatiewe komponente soos perliet, vermikuliet en vermikompos het ook onlangs gewild geword vanweë hul redelike deurlugting en waterhouvermoë.
In die meeste gevalle, wanneer mini-knolle in 'n substraatkultuur gekweek word, is dit nodig om makro- en mikrokunsmisstowwe te gebruik. Onder spesialiste word die tegnologie wat periodieke water gebruik en onvrugbare substrate met voedingstowwe bemes, hidroponika genoem. Hidroponiese tegnologieë vir die groei van mini-aartappelknolle het variëteite wat inerte substrate (sand, boombas, klapper, ens.) en suiwer waterkultuur (dun voedingsfilm) gebruik.
Alle bepalings van die teorie van aartappelvoeding met betrekking tot die moontlikheid om tuberisering te beheer kan op hidroponiese verbouing toegepas word, maar daar is 'n begrip van die behoefte om die konsentrasie en verhouding van voedingstowwe vir elke variëteit en in verskillende stadiums van vegetatiewe groei aansienlik te verander , aanvang van knolvorming en groei van plantknolle. Die samestellings van die voedingsoplossing word in die meeste publikasies gegee. Boonop verskil die aantal knolle wat van 'n plant en van 'n oppervlakte-eenheid verkry word, verskeie kere. Wat betref die maak van doelgerigte aanpassings aan die samestelling van die voedingsoplossing om die aantal knolle radikaal te verhoog (en dit is juis die voordeel van hidroponika), is daar baie min oop inligting. In onlangse jare is slegs enkele publikasies gepubliseer, nie met verwysings na bekende komposisies van die afgelope jare nie, maar met oorspronklike materiaal.
Die mees moderne - aëroponiese - tegnologie vir die kweek van mini-knolle het 'n aantal fundamentele kenmerke. Tot op hede is alle opeenvolgende stadiums van die implementering daarvan uitgewerk, maar verkennende navorsing gaan voort. Die besondere waarde van die tegnologiese inligting oor aeroponika is dat dit die rigting van ontwikkeling van mini-knolle regoor die wêreld vandag toon. Hierdie ontwikkelings is van toepassing of kan aangepas word by ander tegnologieë vir die kweek van mini-knolle.
Die keuse van mini-knolproduksietegnologie vir spesifieke toestande moet gebaseer word op 'n ontleding van produksie-aanwysers, risikovlakke, arbeidshulpbronvereistes, vergelyking van beleggingskoste, koste en winsgewendheid. Elke tegnologie het variasies en beduidende variasies in produksiedoeltreffendheid, afhangende van baie faktore. Alle tegnologieë gebruik en is gebaseer op aanvanklike plantmateriaal van 'n steriele kultuur of mikroknolle. Hierdie stadium is byna universeel en kan as standaard beskou word. In die tegnologie om mini-knolle self te kweek, moet jy kies uit 'n groot aantal veranderlikes.
Die oorgrote meerderheid groot saadverbouingsmaatskappye kweek tans mini-knolle in glas- of filmgrondkweekhuise op natuurlike organiese-minerale substrate met uitgebreide gebruik van turf. Hierdie tegnologie het die laagste koste van 'n mini-knol. Tipies word een gewas per jaar verbou. In Europa word dit as normaal beskou om 4-5 knolle van een plant te kry. Gedifferensieerde gebruik van mikrobemestingstowwe, biologies aktiewe stowwe en RPP's maak dit moontlik om die reproduksiefaktor tot 8-10 te verhoog.
Argumente ten gunste van die bioreaktor is steriliteit, maksimum opbrengs van mikroknolle per oppervlakte-eenheid. Die nadele van 'n bioreaktor is die behoefte aan 'n groot aantal plante, die klein grootte van knolle, die probleem van rypwording en gemeganiseerde aanplanting in die veld.
Die voordele van hidroponika is vervaardigbaarheid, 'n werklike moontlikheid om knolvorming te stimuleer, industriële toerusting; nadele - swak ontwikkeling van die wortelstelsel, gevaar om infeksie deur die voedingsoplossing te versprei, arbeidsintensief. Aeroponika vereis meer spasie en algehele duisternis vir die wortelstelsel; as gevolg van die beter ontwikkeling en lugtoevoer kan meer knolle gevorm word in vergelyking met hidroponika. Aëroponiese tegnologie is egter die veeleisendste; die kragtoevoer moet nie langer as 'n halfuur onderbreek word nie.
Bogenoemde kort oorsig toon dat die ontwikkeling van 'n driejaarskema vir die produksie van elite-aartappels wat 'n groot aantal miniknolle gebruik, reeds 'n werklikheid is. Verhoging van volumes en intensivering van produksie word bereik deur die maksimum aantal miniknolle per eenheidsoppervlakte met 'n minimum aantal aanvanklike plante te verkry. Binneshuise grond en bronmateriaal is duur, so om slegs 2-3 knolle van een plant te kry, is 'n hopelose opsie, hoewel die meerderheid mini-knolle in die wêreld tot dusver op hierdie manier geproduseer word. Met substraattegnologie word die werklike produksievlak volgens die volgende parameters beoordeel: normaal - 100 st./m2, goed – 200 stuks/m2; hoog – 300 stuks/m2 vir die groeiseisoen. Hidroponiese tegnologie het die potensiaal om 500 mini-knolle te produseer, aëroponiese tegnologie - 1000 mini-knolle per vierkante meter. m installasie area gedurende die groeiseisoen. Ter verwysing: die koste van verbouingsfasiliteite vir substraattegnologie in 2021 was 50 duisend roebels. per vierkante meter, vir hidroponiese - 100 duisend roebels, vir aeroponies - 150 duisend roebels.
Die hoofprobleem van die kweek van mini-knolle binnenshuis is om 'n kombinasie van aktiewe vegetatiewe ontwikkeling met intensiewe knolvorming te bereik. Die intensiteit van knolvorming kan verhoog word deur die mikroklimaat (temperatuur, humiditeit, fotoperiode) te optimaliseer, minerale voeding te optimaliseer; die gebruik van tuberiseringstimuleerders, wat vegetatiewe groei beperk. Terselfdertyd is die verkryging van mini-knolle in groot volumes 'n komplekse organisatoriese en tegnologiese taak. Die nuanses van intensiewe verbouing van mini-knolle word al vir meer as 20 jaar as kommersiële inligting geklassifiseer. Daar is geen publieke beskikbare professionele regulasies nie; dit is die know-how van elke individuele onderneming.
In die tweede kwartaal van 2022 word die boek “Aartappelminiknolle” gepubliseer met 'n aanbieding en ontleding van beskikbare wetenskaplike en kommersiële inligting oor die onderwerp en met die klem op effektiewe tegnieke om die intensiteit van miniknolleproduksie te verhoog. Die volume inligting beslaan meer as 400 bladsye. Die boek sal slegs deur intekening beskikbaar wees. Aansoeke moet gestuur word aan: s.banadysev@dokageneru