Sergey Banadysev,農業科學博士,Doka Gene Technologies LLC
馬鈴薯微型薯(MK)是不育馬鈴薯植物的第一個塊莖後代。 在所有馬鈴薯生產發達的國家,獲得微型塊莖是馬鈴薯種子計劃的第一年。 馬鈴薯微型塊莖僅在受保護的地麵條件下生長,這排除了植物再次感染病毒、真菌和細菌疾病的風險(如果來自不育植物的塊莖在露天種植,則不會獲得微型塊莖作為結果,但第一個字段生成)。
一般認為,小塊莖的直徑至少應為 10 毫米,小於 XNUMX 毫米的就是微型塊莖。
生產 10 萬噸精英的微型塊莖的需求是: 五年計劃的 OS 和 ES(原始和精英種子生產) - 50 萬件; 具有 OS 和 ES 的四年計劃 - 400 萬件; 三年計劃 - 3萬件。
俄羅斯聯邦在這一領域擁有自己堅實的科學和創新基礎。 俄羅斯聯邦大規模引進最先進的微型薯種植技術,一直領先於其他馬鈴薯種植髮達的國家:因此,40年前引進了基質技術,15個生物技術中心進行了研究; hydroponic - 30 年前,Doka - Gene Technologies, Meristematic Cultures 使用它; aeroponic - 全俄農業生物技術研究所(All-Russian Research Institute of Agriculture Biotechnology)於 2000 年代初開發,自 2010 年以來,該技術得到國際馬鈴薯中心的推廣並在世界範圍內積極傳播。 在俄羅斯聯邦,生產用於種植微型塊莖的工業植物:馬鈴薯樹和分生組織。 同時,國內多數種業企業仍小批量生產微型薯,在“五年選優”計劃的範圍內。 僅 FAT-Agro 公司就達到了年產量超過 2 萬台的水平,這足以切換到三年計劃。
全面增產小薯,減少制種方案,提高產品質量,是發展馬鈴薯制種的戰略途徑。 考慮到這一點,近年來已經進行了許多嘗試來改進栽培技術。 創新的主要目標是在體外和溫室的每單位面積上獲得盡可能多的微型塊莖。 為了實現這一目標,使用了許多作物生產方法,但並非所有基於科學研究結果提出的解決方案都能在工業生產中取得成果。
高效大批量微型薯生產的許多方面都是專有技術。 俄羅斯的小馬鈴薯塊莖生產一直是在最高效、最先進的科學技術基礎上進行的。 現在,該國已經擁有明顯優於世界水平的可用和應用技術。
合格生產微型薯的首要條件是遵守現行的規章制度。 俄羅斯聯邦關於這一主題的監管框架本質上是諮詢性的,例如,在目前關於農作物認證的法規中,沒有關於小馬鈴薯塊莖生產和認證的規則。 在這種情況下,有必要關注國際經驗. 在所有馬鈴薯種子生產發達的國家,對生產的小塊莖的組織、技術和質量的強制性要求都得到了通過、正式批准和嚴格遵守。
國內小型薯類生產企業應以此為依據,以企業標準的形式進行自我控制,直至國家正式形成該領域的監管框架。 例如,在俄羅斯聯邦有育種綜合體和繁殖溫室 NTP-APK 1.10.09.001-02 的技術設計規範。 然而,NTP 的開發者並沒有在文件中包含有關用於種植微型塊莖的結構的強制性特徵的部分。 而且有很多這樣的特點,例如:溫室應該有一個雙門,有更衣室,可以換衣服。 更衣區應配備腳墊和清潔劑,用於洗手和消毒雙手。 入口門和所有通風口必須覆蓋防蚜蟲網(網眼尺寸最大為 0,5 x 0,9 毫米)。 房間必須適當控制溫度和濕度(適用於玻璃房)。 不育植物的適應應使用無土培養基。 如果使用土壤/土壤混合物,則必須對其進行適當處理/消毒,以確保不存在土壤病原體。
微型薯作物必須來自官方認證的微型植物或在無菌環境中從源材料的分生組織中生長的微型塊莖,並在經過適當認可的測試實驗室中測試不存在感染馬鈴薯的病毒、類病毒和細菌。
在微型塊莖生產的各個階段對材料質量的測試方法、程序和頻率都有嚴格的規定。
在優化馬鈴薯微繁技術方面已經積累了大量具有實際意義的信息。 該領域的研究表明,根據養分濃度和比例的變化,有很多機會可以改善植物的生長和發育。 已經確定在馬鈴薯分生組織的培養中使用生長調節劑是不必要的,但添加某些物質,即使是低濃度,也會增加和加速材料的生產。 使用各種光源、照明模式和室內通風優化微繁殖馬鈴薯植物的孵化條件非常重要。 隨著 LED 燈的出現,人們開始積極研究它們在馬鈴薯微繁方面的能力。 紅光和遠紅光光譜增加生長特性; 然而,紅+藍+遠紅/白光的組合對塊莖的形成和初級代謝物的積累具有更好的效果。
種植微型塊莖的技術主要分為兩大類:基質(品種繁多)和非基質(水培和氣培)。 微型塊莖生產的主要技術:在天然基質(體積的 80%)上,水培和氣培。 獲得微塊莖也與 MC 的主題有關,並且越來越多地用於源材料的大規模複製。 微型薯和微型薯之間的區別在於培養基的模式(微型薯只能在無菌的體外條件下生長,微型薯只能在受保護的體外條件下生長)和塊莖大小。 在許多情況下,在實際實驗中獲得的結果和結論不符合關於在體外培養中刺激結節的可能性的理論假設。 這適用於飲食、生長調節劑的使用以及生長條件和壓力因素的使用。 如果在大多數情況下,有關微型塊莖生產技術法規的公開信息允許獲得相當平庸的結果 - 每株植物大約或略多於一個重 200-400 毫克的微型塊莖,然後就特定的技術進行專業調整生產條件有時會提高過程的效率。 在俄羅斯聯邦,這方面的技術訣竅是在標準試管中從一株植物中生產至少三個重量超過 0,5 克的微型塊莖。
為了全年種植微型薯並提高其質量,世界上商業生產了幾種不同設計的生物反應器。 這些半自動系統可讓您減少密集的手動處理,從而提高生產力並降低生產成本。 在生物反應器中獲得的微型塊莖具有更大的質量和更大的直徑。 這方面的最新技術是日本科學家和設計師的發展。
使用塑料培養袋的大規模微型薯生產系統每袋成功生產 100 到 300 個微型薯,具體取決於品種。 改變養分濃度,降低蔗糖、氮的含量,增加培養基中磷酸鉀的含量,可以增加微塊莖的總數和平均重量。 日本技術允許在 250 m 的種植室中每年生產 000 個微型薯(三個收穫週期)2. 並且通過該技術獲得的80%的微塊莖質量超過1克,即適合直接在田間種植。
在世界各地,在天然基質上生產迷你塊莖盛行。 這項技術雖然很成熟,但仍然可以顯著改進。 基因型、體外培養的持續時間和條件、植物大小、接觸營養物質和生長調節劑顯著影響微型薯的生產。 種植期間的幼苗年齡和預處理,硬化的條件和時期,種植和生長的季節,土壤環境的組成,種植方法,種植密度,肥料劑量和光照也會影響強度微型塊莖生產。
許多天然物質和材料都適合作為種植迷你馬鈴薯塊莖的培養基。 溫室基質的主要成分傳統上是泥炭。 珍珠岩、蛭石和蚯蚓堆肥等替代成分最近也因其可接受的通氣和保水能力而受到歡迎。
在大多數情況下,當在基質培養中種植小型塊莖時,有必要施用大肥和微肥。 在專家中,使用定期澆水和給不育基質施肥的技術稱為水培法。 種植迷你馬鈴薯塊莖的水培技術有多種使用惰性基質(沙子、樹皮、椰子等)和純水培養(營養薄膜)。
馬鈴薯營養理論中有關控制塊莖的所有規定也可以應用於水培栽培,但需要了解每個品種和不同階段的營養濃度和比例需要顯著變化營養生長、塊莖化的開始和植物塊莖的生長。 大多數出版物中都給出了營養溶液的成分。 同時,從植物和單位面積獲得的塊莖數量相差數倍。 至於有針對性地調整營養液以從根本上增加塊莖的數量(這正是水培的優勢),幾乎沒有公開信息。 近年來,只有少數出版物沒有參考過去幾年的知名作品,而是使用原始材料。
用於種植迷你塊莖的最現代的氣培技術具有許多基本特徵。 迄今為止,其實施的所有後續階段都已完成,但探索性研究仍在繼續。 氣培技術信息的特殊價值在於它顯示了當今世界微型塊莖的發展方向。 這些發展適用於或可適用於種植微型塊莖的其他技術。
針對特定條件的微型薯生產技術的選擇應基於對生產指標、風險水平、勞動力資源需求的分析,以及投資成本、成本和盈利能力的比較。 每種技術都有實施選項和生產效率的顯著波動,這取決於許多因素。 所有技術都使用並基於來自無菌培養物或微型塊莖的初始植物材料。 這個階段幾乎是通用的,可以認為是標準的。 在種植迷你塊莖的技術中,您必須從大量變量中進行選擇。
絕大多數大型種子公司目前在玻璃或薄膜土壤溫室中在天然有機礦物基質上種植微型塊莖,並廣泛使用泥炭。 該技術具有迷你塊莖的最低成本。 通常,每年種植一種作物。 在歐洲,從一株植物中獲得 4-5 個塊莖被認為是正常的。 微肥、生物活性物質、PPP的差異化應用允許將倍增因子提高到8-10。
支持生物反應器的論據是不育,即每單位面積微塊莖的最大產量。 生物反應器的缺點是需要大量的植物,塊莖的體積小,成熟的問題和田間機械化種植的問題。
水培的優點是可製造性,刺激塊莖的真正可能性,工業設備; 缺點 - 根係發育不良,感染通過營養液傳播的風險,費力。 氣培法需要更大的空間和完整的根系遮蔭,由於更好的發育和空氣供應,與水培法相比,可以形成更多的塊莖。 但是,氣培技術要求最高,供電中斷不能超過半小時。
這個簡短的回顧表明,使用大量微型塊莖生產馬鈴薯精英的三年計劃已經成為現實。 產量的增加和生產的集約化是通過以最少的初始植物數量獲得每單位面積的最大微型塊莖數量來實現的。 覆蓋的土壤和原料很昂貴,因此從一株植物中僅獲得 2-3 個塊莖是一個沒有希望的選擇,儘管世界上主要的微型塊莖仍然以這種方式生產。 採用基板技術,實際生產水平根據以下參數估算:正常 - 100片/米2, 好 - 200 件/米2; 高 - 300 件/米2 為生長季節。 水培技術有潛力生產 500 個迷你塊莖,氣培 - 每平方米 1000 個迷你塊莖。 m. 生長季節的安裝面積。 供參考:2021年基質技術的種植設施成本為50萬盧布。 每平方米,水培 - 100 萬盧布,氣培 - 150 萬盧布。
在室內種植小型塊莖的主要問題是實現植物的活躍發育與塊莖密集形成的結合。 可以通過優化小氣候(溫度、濕度、光週期)、優化礦物質營養來增加塊莖的強度; 使用塊莖化興奮劑,限制營養生長。 同時,大量獲取迷你塊莖是一項複雜的組織和技術任務。 20 多年來,小型塊莖的精耕細作已經成為商業信息。 公共領域沒有專業規定,這是每個企業的專有技術。
2022 年第二季度,將出版《迷你馬鈴薯塊莖》一書,介紹和分析有關該主題的現有科學和商業信息,並重點介紹提高迷你馬鈴薯生產強度的有效方法。 信息量400多頁,本書只接受訂閱。 將申請發送至: s.banadysev@dokagene.RU