俄羅斯的馬鈴薯種子生產系統的歷史相對較短,例如,與形成時間早幾十年的西歐國家相比。 上世紀 60 年代在蘇聯形成的種薯生產組織結構由三個主要環節代表。
第一個環節包括生產精英 (elitekhozes) 的農場,第二個環節 - 培養精英 (semkhozes) 的農場,第三個環節 - 生產可銷售馬鈴薯的集體農場和國營農場的種子田。
馬鈴薯種子生產領域的第一個規範和監管條款於 60 年代中期制定並實施,包括“馬鈴薯精英條例”和“集體農場和國營農場馬鈴薯種子地塊條例”( 1966 年)。 前兩個環節,在國家農業主管部門的直接管轄下,按照《馬鈴薯精英管理條例》的規定開展優質馬鈴薯種植。 後來,由馬鈴薯種植研究所製定並經蘇聯農業部批准(1971)的《馬鈴薯精英培育初級苗圃條例》獲得通過。
第三個環節,按照《集體農場和國有農場馬鈴薯種田管理辦法》,繁殖種薯(田間制種),用於生產適銷對路的馬鈴薯。 種田被認為是農場種子生產中最重要的環節,滿足農場對已發布品種馬鈴薯種薯的需求,以生產適銷對路的馬鈴薯。 播種地面積約佔農場馬鈴薯總產量的 20-30%。
根據 60 年代建立的種子種植系統,農場購買種薯——精英種植農場提供的精英,或種子農場的第一或第二繁殖的優質馬鈴薯(圖 1)。
Sortsemovoshch 協會在組織和開展與優質種薯和品種種薯的收穫、保存和銷售相關的工作中發揮了重要作用。 Sortsemovoshch 協會的結構分部在其活動領域購買和銷售優良種薯、用於品種更新和品種變更的品種種薯,以及購買、儲存和銷售共和國和地方基金的優良種薯和分區品種的品種種薯。
“Sortsemovoshch”協會的專家與農業主管部門和種子控制實驗室的代表一起,參與了準備出售的作物和優質批次的評估和驗收。 此外,他們還對初繁品種馬鈴薯進行了田間調查、鑑定和塊莖分析,擬採收銷售,用於品種更新和變種。 據蘇聯官方統計,到 80 世紀 300 年代末,Sortsemovoshch 協會收穫和銷售的高繁殖種薯總量超過 100 萬噸,其中 RFSR 超過 70 萬噸。 應該指出的是,直到 25 年代初,RSFSR 的優質馬鈴薯產量極度不足(每年 28-70 千噸),其質量需要顯著提高。 俄羅斯優質馬鈴薯種子生產最密集的發展可以追溯到 80 世紀 2 年代中期和 XNUMX 年代。 正是在這一時期,精英種子生產的組織和方法基礎、技術流程和方案開始發生根本性改進,並實現了精英產量的高增長率(圖 XNUMX)。
70 世紀 XNUMX 年代中期,RSFSR 建立的馬鈴薯種子生產組織結構,基於農場在不同繁殖階段的種子材料生產中更深入的專業化,包括三個階段:
- 在馬鈴薯初級種子生產專業農場培育超級精英;
- 超級超級精英轉移到精英種植農場(elitekhozes),並通過雙重再生產獲得其中的精英;
- 精英直接轉移到集體農場和國營農場進行繁殖和生產不低於 III-V 繁殖的商業馬鈴薯(圖 3)。
已建立的種薯生產專業農場網絡使得在 80 年代初期就可以將 elite 的銷量增加到 100-110 萬噸,這樣集體農場和國有農場每 100 公頃的商業馬鈴薯種植面積農場至少有 5 噸優質馬鈴薯。 全俄馬鈴薯種子種植生產和科學協會“Rossemkartofel”在這項工作中發揮了重要作用,該協會成立於 1976 年,是俄羅斯聯邦社會主義共和國農業部的一個結構單位。
當時的協會包括馬鈴薯種植研究所(NIIKH)、NIIKH 育種中心、NIIKH 的實驗設計局、實驗站和實驗生產農場,以及位於 50 個地區和 17 多個國家專業農場。 6 個自治共和國 RSFSR。 在 24 個專業農場的基礎上,組織了用於初級馬鈴薯種子生產的 NIIKH 實驗室。 “Rossemkartofel”協會的組織使這些地區、領土和自治共和國的種子生產得以顯著提高,當時俄羅斯馬鈴薯總產量的大約 80% 集中在這些地區。
此外,Rossemkartofel 協會對整個 RFSR 的優質馬鈴薯和品種馬鈴薯生產進行了統一的集中管理,與當地農業主管部門和研究機構就馬鈴薯種子生產進行了直接溝通。
在 Rossemkartofel 協會的專業農場中,為顯著增加分區和有前途的品種的初級種子產量奠定了良好的基礎。 1979年,NIIKH的初級種子生產實驗室在專業化農場的基礎上,組建了生產最需要的44個馬鈴薯品種的初級種子生產苗圃。 根據俄羅斯聯邦農業部官方數據,超級優質馬鈴薯種植面積從 149 年的 1976 公頃增加到 495 年的 1979 公頃,優質馬鈴薯的種植面積分別從 382 公頃增加到 1313 公頃(Anisimov, 1981)。 這要歸功於國家的集中支持和有針對性的分配,根據 RFSSR 部長會議法令(1976 年),大量資金用於發展專業精英種子的物質和技術基礎最大的馬鈴薯種植區的農場,並在其中建立當時設備齊全的實驗室溫室種子種植綜合設施,以及為這些目的建設必要的馬鈴薯儲存能力。
隨著70世紀80年代和1年代馬鈴薯制種組織結構的發展,亟待解決的問題之一是對優良馬鈴薯制種方案的方法和優化的根本性改進。 那些年的既定做法側重於克隆種子生產。 通常,在大多數優質種植農場中,用於初級種子生產的初始植物是在第一年的無性系苗圃中根據對田間植物的目視評估和使用血清診斷方法對葉片樣本進行實驗室分析而選擇的。 然而,選擇當年的部分克隆經常受到新的感染。 同時,在田間試驗時,新感染的植物可能對病毒產生負面反應,通常在感染當年無法檢測和丟棄。 結果,在對病毒產生陰性反應的第一年克隆中選擇的植物在後代中進行測試時,在第二年已經或多或少地被感染,這取決於植被的種類和條件上一年的期間。 通過基於“眼睛測試”(在實驗室溫室條件下從個體塊莖眼睛(指數)生長的植物)的索引方法,在冬季使用額外檢查所選克隆材料的感染獲得了更成功的結果。 這使得在田間種植之前以更高的可靠性識別和拒絕受感染植物和克隆的塊莖成為可能。
全聯盟植物保護研究所 (VIZR) 開展的工作結果表明,在西北地區的條件下,根據嚴格定義的克隆種子生產系統使用血清學方法,可以獲得未感染最常見病毒(X、S、M)的種子材料。 由 V.I. 指揮Sadovnikova (1965) 對數以萬計的植物進行了分析的特殊方法實驗使得得出一個有充分根據的結論成為可能,即在西北地區的條件下,根據克隆種子生產方案獲得的種子材料可以長期保持無病毒感染狀態(圖4)。 還表明,通過從種植中去除受感染的植物而僅使用負選擇不會產生這樣的結果。
在隨後的幾年中,根據 NIIKH 的研究結果和積累的經驗,發現更有效的方法不是使用第一年克隆苗圃中選擇的個體灌木,而是使用健康(未感染)的個體灌木作為培育超級精英的起始材料。塊莖是在一個特殊的選擇苗圃中選擇的,在收穫後控制系統中通過血清學診斷對每個塊莖進行強制性檢測。 對於選擇苗圃的年度更新,建議每 1 噸超級超級精英馬鈴薯種植約 100 個標定塊莖,這可以顯著降低成本和執行的分析次數。米。 圖 5. 評估巢時克隆選擇的分佈和限制,取決於種植模式(品種 Ramensky,1979-1981)
為此,使用重達 100 克或以上的標示大塊莖建立選育苗圃。 這種塊莖的種植行距為 140 厘米,一排塊莖之間的距離為 70 厘米。
在 NIIKH 的 Zavorovo 試驗生產設施的基礎上進行的研究結果表明,這種在選擇苗圃中種植指示塊莖的方案確保了每個初始塊莖作物中塊莖數量的最大增加。 因此,在當時為選擇新品種 Ramensky 而研究各種育苗方案的實驗之一中,獲得了以下結果。 在對照變體(根據 70x30 厘米的常規方案種植,塊莖重 60-80 克)中,45% 的灌木叢(每個灌木叢最多 10 個塊莖)結果被收穫,這些灌木叢通常在選擇過程中被丟棄。 在其餘 55% 的灌木叢中,47% 有 11-20 個塊莖,只有 8% 的每個灌木叢有 21-30 個塊莖。
在實驗變體中(根據 140x70 厘米的方案種植,重 100 克的大塊莖),只有 11% 的灌木叢不適合選擇(每個灌木叢的塊莖少於 10 個)。 其餘 89% 的灌木叢的塊莖數量要多得多,其中 47% 每個灌木叢最多 20 個塊莖,24% 從 21 到 30 個,18% 從每個灌木叢 31 到 50 個塊莖(圖 5)。
同樣重要的是要注意,這樣的種植方案不僅為植物的生長發育創造了最有利的條件,而且在營養生長期間方便對每株植物進行徹底的目視檢查,以及在選擇苗圃中實施所有必要的預防和保護措施。
在進一步完善專業化農場馬鈴薯制種體系的過程中,採取了多項有效措施,提高了當時推出的、有前途的主要品種的質量。 為此,NIIKH 開發並作為廣泛生產測試的一部分,成功測試了當時用於獲取和加速源材料繁殖的新技術,該技術通過頂端分生組織方法得到改進,逐漸成為病毒的基礎- 無馬鈴薯種子生產系統(Trofimets、Boyko、Anisimov 等,1990)。 開發的技術包括以下主要元素:
- 塊莖分離頂端分生組織的製備; 通過酶免疫測定法 (ELISA) 檢查他們的初始感染; 在35-37°C的溫度下在黑暗中發芽一到兩個月;
- 根據 Murashige-Skoog 的說法,在放大 100-200 倍的帶刻度網格的雙目顯微鏡下,在微生物箱中分離大小為 30-50 微米的分生組織,並將它們種植在試管中的具有礦物質基質的營養培養基上激動素含量高;
- 在溫度、濕度和光照受控條件(溫度 23°C,空氣濕度 70%,光照 5-10 勒克斯,光照 12 小時)的室內試管中種植植物;
- 根據節間的數量切割獲得的植物並將插條種植在試管中的營養培養基上; 在每株植物的基部使用一個切口,通過電子顯微鏡和酶免疫測定法 (ELISA) 確定侵染;
- 嫁接過程中用ELISA對株系病毒感染情況反複檢測XNUMX-XNUMX次;
- 將植物從試管移植到溫室以獲得塊莖作物;
- 通過 ELISA 驗證溫室植物;使用體外加速繁殖方法以獲得種子生產所需的大批量初始材料(植物頂部和腋芽的生根,種植面積有限的插條 - 6x6 cm ,塊莖等長期發芽後的芽苗插條等);
- 與任何其他馬鈴薯種植園嚴格空間隔離的溫室分生組織無性系的田間試驗和繁殖。
開發技術的應用使得在一年內獲得數千個分生組織克隆成為可能,並將它們用於馬鈴薯的初級種子生產。
在廣泛掌握獲得脫毒種薯分生組織原料技術的過程中,NIIKH開展了專項研究,旨在改進脫毒植株順次繁殖的工藝流程,在初級階段進行後代檢測。實地托兒所,並將他們帶到超級超級精英和精英。 同時,任務是減少培養精英(特別是新的和有前途的品種)的時間,提高質量並降低其生產成本的可能性。 為了解決 1972 年至 1977 年設定的任務,NIIKH 種子培育部研究了各種精英培養方案的變體:兩年的克隆試驗(傳統方案),一年的克隆苗圃,如以及一年克隆選擇和使用塊莖單元方法繁殖組合克隆材料的各種實驗方案。
根據 V.N. 進行的研究結果。 Akatiev在莫斯科地區的條件下,利用頂端分生組織方法改進的源材料,為在實踐中廣泛使用,推薦了一種通過一年的無性系試驗進行優良種子生產的方案,包括:
- 分生組織克隆的田間試驗。
- 混合克隆的預繁殖。
- 再現。
- 超級超級精英的培養。
- 培養超級精英。
- 培養精英。
圖 6 顯示了在這種優良種子生產方案下執行的工作範圍和順序。
為了在苗圃、分生組織克隆的田間試驗和預繁殖中實現更高的繁殖率,在使用塊莖單位方法生長健康(無感染)材料時獲得了顯著的積極效果。 該方法的實質如下:在種植之前,將每個無性系中重達60克的塊莖切成若干部分,使每個部分的重量至少為30克,具有一隻或兩隻眼。 來自構成“塊莖單元”的每個切割塊莖的所有部分被放置在單獨的袋子中。 所有帶有來自一個克隆的塊莖單元的袋子都放在一個單獨的容器中。 以這種方式製備的克隆種植在一排中。 栽植時,無性系間分界線,分界線內也劃定塊莖單位。 在每個無性系中,首先種植具有大量種子部分的塊莖單位,然後種植較小數量的種子(按降序排列),最後種植 25-50 克的未切割小塊莖(圖 7)。 在實踐中,經常使用一種更簡單的方法,即在種植前幾週切割塊莖,在塊莖的中心或基部留下連接橋。 在這種情況下,塊莖的各個部分仍然相互擠壓。 最後,在種植時直接將塊莖分成幾部分。
不需要額外的塊莖容器。
在生長季節,對植物進行視覺和血清學評估和病毒測試。 如果在一個塊莖單元中發現至少一株病株,則將其完全丟棄;但不剔除整個克隆,僅去除相應的塊莖單元; 從單一塊莖衍生的一組植物。 獲得的數據表明,對於大多數品種而言,使用塊莖單元方法種植無性系苗圃可以將倍增係數提高一倍半至兩倍,相應地,顯著減少了所選植物和無性系的數量,並顯著降低了成本每100噸超級超級精英馬鈴薯。 同時,用無性系初育苗圃替代勞動強度最大的第二年無性系苗圃取得了顯著效果。
類比塊莖法,在初種苗圃採用塊莖切塊種植的基礎上,在使用分生組織原料時,其他提高倍數的方法在實踐中也變得相當普遍,尤其是馬鈴薯育苗從泥炭盆中的新芽插條隨後在田間種植、壓條繁殖、插條等(Anisimov、Maksakova,1975)。
通過對多種良種生產方案的對比試驗表明,當使用分生組織培養法獲得的原料結合無性系微繁時,良種馬鈴薯的生產時間可縮短至三至四年,這在新品種和有前途的品種的實踐中,對於加速繁殖和推廣尤為重要。 在莫斯科地區條件下的 NIIKH 試點生產農場,根據所有研究的實驗方案變體,獲得了一批批次的優質馬鈴薯。 根據該方案進行為期一年的克隆試驗獲得的超級超級精英,根據品種的不同,擁有 90% 至 99% 的健康植物,即幾乎和超級超級精英一樣,根據方案用兩年的克隆試驗獲得。 各種方案獲得的馬鈴薯超級超級精英的生產力水平也相差無幾,都在300-350c/ha範圍內。
馬鈴薯脫毒種子生產系統發展的最重要方向之一是組織大量集中生產初始脫毒材料,為初級種子生產提供專業農場。 為此,在 Rossemkartofel 協會的框架內,計劃在無病毒的基礎上生產當時最需要的 7,5 個品種的 34 噸超級精英。 根據表 1 中的計算,為了在 NIIKH 的溫室中使用加速繁殖方法從分生組織源材料中種植計劃數量的超級超級精英,每年在 1,2 公頃的土地上種植 400 萬個塊莖,每個收穫種植在一個單獨的袋子裡。 由此產生的材料被轉移到研究所的實驗生產設施,在那裡它們被種植在克隆苗圃中 - 面積為 8 公頃,嚴格遵守既定的空間隔離規範,與下層種植至少 0,5 公里種薯。 在生長季節,所有必要的農業技術和植物檢疫措施都在孤立的田間地塊中特別小心地進行。
由此產生的 160 噸組合克隆材料被分配給 24 個帶有實驗室的特殊農場用於初級種子生產(以每 2 噸超級超級精英生產 100 噸的速度)。 初級種子生產專用農場初步繁殖苗圃總面積為40公頃,從中獲得了800噸種子材料。 次年,該材料在育種苗圃面積 200 公頃上種植,獲得塊莖 3000 噸,次年用於種植面積 750 公頃,獲得 7500 噸超級塊莖-超級精英標準種子部分(表 1)。
表 1. 基於 NIIKH 的專業馬鈴薯種子生產專業農場的組織(Trofimets、Anisimov、Litun,1978)
產量 | |||
工作類型 | 表演者 | 著陸區,公頃 | |
Получение 實驗室中的分生組織克隆 溫室條件 | NIIKH 獲得無病毒初始材料的實驗室 研究所無病毒克隆材料的加速繁殖和現場測試實驗室 | 1,2 | 400萬塊莖 |
實地測試 克隆的 材料與 應用 結節法 單位 | 研究所 OPH 的無病毒克隆材料現場測試加速繁殖實驗室 | 8 | 160噸 |
初步的 育種聯合 克隆自 應用 結節法 單位 | 初級種子生產專用農場 PNO "Rossemkartofel" | 40 | 800噸 |
複製 材料 | 同樣的 | 200 | 3000噸 |
養殖 超級超級精英 | 750 | 7500噸 |
據 NIIKH 稱,在根據無病毒源材料集中生產方案培育超級超級精英時,由於質量提高,所有測試品種的精英及其繁殖的產量平均提高了 20-25% .
90世紀90年代以來,在農工綜合體改革進程中,一些初級種子生產專業農場和精英農場不復存在,精英馬鈴薯產量急劇下降,這使得複雜和由於馬鈴薯商業化生產農場的高繁殖種子嚴重短缺,在很大程度上破壞了定期品種更換和馬鈴薯品種定期更新的既定係統。 直到 2003 年代末,俄羅斯的馬鈴薯種子生產系統才逐漸開始建立在市場關係原則的基礎上,該原則基於當時在農業植物育種和種子生產領域創建的立法和監管框架(Malko , Anisimov 等人,XNUMX 年)。
在此期間,特別重視發展和改進馬鈴薯質量控制和認證領域的監管框架,同時考慮到世界最佳實踐中積累的經驗。 這使得在統一和接近現代國際商定監管要求的方向上,大大優化各類種薯商業質量的監管要求成為可能(Anisimov,1999 年;Anisimov,2005 年;Simakov,Anisimov,2006 年,2007 年) )
俄羅斯聯邦《種子生產法》(1997)出台後,建立了統一的標準化種薯分類體系,包括三類種子材料:微型塊莖和超級超級良種馬鈴薯(二代田間代)由該品種的發明者或經他授權並打算用於生產優良種薯的人。
良種馬鈴薯:由原種薯連續繁殖得到的種薯(超良種、良種)。
繁殖種薯:由優良種薯連續繁殖得到的種薯(1-2次繁殖)。
對俄羅斯和歐盟國家採用的分類系統的比較分析表明,原始種薯的類別可以有條件地等同於前基本種薯(PB)的類別。 因此,優良種薯類別可等同於基本種薯類別(SE 和 E 類),繁殖種薯類別可與認證種薯類別(A 1-2 類)相媲美。 同時,在比較俄羅斯聯邦和歐盟國家馬鈴薯田間代數方面的可比類別時,可以清楚地看到顯著差異(表 2)。
表 2. 俄羅斯聯邦和歐盟國家按田間世代數比較可比種薯類別
馬鈴薯種子 | 代數 | 名稱 |
俄羅斯分類系統 | ||
原始(操作系統) | 2 | PP-1 和 SSE |
精英級 (ES) | 2 | SE和E |
生殖 (RS) 總代數 | 2 6 | PC1-2 |
歐盟國家分類 | ||
Prebaseline 基線 認證 | 4 3 2 | PB – PB 4 S、SE、E A1 – A2 |
總代數 | 9 |
在根據 GOST 33996-2016“種薯”的現代俄羅斯種薯分類系統中。 質量測定規範和方法”的最大田間世代數不應超過 6 個育種階段,包括類別 OS - 2、ES - 2 和 RS - 2 代。 在歐盟國家,根據歐洲種子協會 (ESA) 的建議,最多允許 9 代田間世代,包括基礎種子類別 - 4,基礎 - 3 和認證 - 2 田間世代(Anisimov,2007 年) ; Simakov, Anisimov 2008).
總的來說,原始、優良和繁殖種薯生產連續階段的現代方案如圖 8 所示。
圖中展示的現代種子生產組織結構的主要優勢在於,原始、優良和繁殖種薯生產連續階段的所有三個結構塊都通過直接鏈接密不可分。 這為所有參與實體(包括專業科學組織和商業結構)之間發展最有效的合作形式開闢了新的真正機會。
在現代條件下,馬鈴薯規模化生產的進一步發展,離不開為馬鈴薯種植農業企業、農(場)企業和個體經營者提供良種優質良種和高繁育品種的完善體系。 在這方面,增加產量和大幅提高原始優質種薯的質量正成為馬鈴薯行業穩定和盈利管理的關鍵優先事項之一。
利用國內馬鈴薯品種現有潛力的現狀需要加速增加種子材料的產量。 因此,採取有效措施使馬鈴薯種子生產的物質和技術基礎現代化,建立必要的選種基礎設施和種子生產中心,正成為俄羅斯馬鈴薯生產發展中最緊迫的任務之一。 與此同時,在 2017 年聯邦農業發展科學技術計劃子計劃“馬鈴薯選種和種子生產的發展”框架內成功實施了綜合科學技術項目 (KSTP) 2030 年將非常重要。 在不久的將來成功實施該領域的關鍵優先決策將極大地促進該行業的創新發展,確保穩定的馬鈴薯總產量,建立現代物流系統以將俄羅斯原產地的最佳品種推向市場,減少進口依賴和確保俄羅斯的糧食安全。