俄罗斯马铃薯种子生产系统的历史相对较短,例如与几十年前形成的西欧国家相比。 上世纪60年代苏联形成的种薯生产组织结构主要由三个环节组成。
第一个环节包括生产精英的农场 (elitkhozes),第二个环节 - 繁殖精英的农场 (semkhozes),第三个环节 - 生产商业马铃薯的集体和国营农场的种子地。
马铃薯种子生产领域的第一部监管规定于 60 年代中期制定并实施,包括《马铃薯精英条例》和《集体和国营农场马铃薯种田条例》(1966 年)。 前两级,在国家农业主管部门直接管辖下,按照《优良马铃薯管理条例》进行优良马铃薯的种植。 后来,通过了由马铃薯种植研究所制定并经苏联农业部批准的《优质马铃薯初级苗圃条例》(1971年)。
第三环节,按照《集体农场、国营农场马铃薯良种地管理规定》,进行马铃薯种薯繁殖(农场制种),用于生产商品马铃薯。 种田被认为是农场种子生产中最重要的环节,满足农场对分区品种种薯的需求,以生产商品马铃薯。 种田面积约占农场马铃薯总产量的20-30%。
根据60年代发展起来的种子生产系统,农场从良种种植农场购买种薯-良种,或者从种子农场购买第一代和第二代繁殖的品种马铃薯(图1)。
在组织和开展与优质优质种薯的采购、保存和销售相关的工作中,Sortsemovosch 协会发挥了重要作用。 Sortsemovosch 协会的结构部门在其活动领域购买和销售优良品种马铃薯用于品种更新和品种变更,以及购买、储存和销售划定品种的优良品种马铃薯的共和国和地方基金。
Sortsemovosh 协会的专家与农业当局和种子控制实验室的代表一起参加了准备出售的农作物和精英批次的评估和验收。 此外,他们还对初繁殖的品种种薯进行了实地调查、测试和块茎分析,用于品种更新和品种变更的采购和销售。 据苏联官方统计,截至80世纪300年代末,Sortsemovosh协会收获和销售的高繁殖种薯总量超过100万吨,其中RSFSR超过70万吨。 值得注意的是,直到25世纪28年代初,俄罗斯优质马铃薯的产量极其不足(每年70至80万吨),其质量需要大幅提高。 俄罗斯优质马铃薯种子生产最密集的发展可以追溯到 2 年代和 XNUMX 年代中期。 正是在这一时期,良种生产的组织和方法基础、技术流程和方案开始发生根本性的改进,良种产量实现了高速增长(图XNUMX)。
70 世纪 XNUMX 年代中期,俄罗斯苏维埃社会主义共和国建立了马铃薯种子生产的组织结构,其基础是农场在不同繁殖阶段生产种子材料的更加深入的专业化,包括三个阶段:
- 在马铃薯初级种子生产专业农场中培养超级精英;
- 将超级超级精英转移到精英种植农场(elithoses),并通过双重繁殖获得其中的精英;
- 将精英直接转移到集体和国营农场,以繁殖和生产至少 III-V 种的商业马铃薯(图 3)。
为生产种薯而建立的专业农场网络使得早在 80 年代初就可以将精英种薯的销量增加到 100-110 万吨,这样一来,集体农场和国营农场每 100 公顷的商业马铃薯种植面积就可以实现至少有5吨优质马铃薯。 全俄马铃薯种子生产科学协会“Rossemkartofel”在这项工作中发挥了重要作用,该协会成立于 1976 年,是俄罗斯联邦农业部的一个结构单位。
当时的协会包括马铃薯种植研究所(NIIKH)、NIIKH选育中心、实验设计局、NIIKH试验站和试点生产农场,以及分布在50个国家的17多个专业国营农场。地区和 6 个俄罗斯联邦自治共和国。 在24个专业农场的基础上,组建了农业研究所马铃薯初级种子生产实验室。 Rossemkartofel 协会的组织使得这些地区、领土和自治共和国的种子产量得以显着提高,当时全俄罗斯马铃薯产量的 80% 左右都集中在这些地区。
此外,Rossemkartofel协会对整个俄罗斯联邦的优质马铃薯种薯生产进行统一集中管理,与当地农业主管部门和研究机构就马铃薯种子生产问题进行直接沟通。
Rossemkartofel 协会的专业农场为分区和有前途品种的初级种子产量的显着增加奠定了良好的基础。 1979年,化学化学研究所初级制种实验室在专业农场的基础上,组建了44个马铃薯主栽品种的初级制种苗圃。 根据俄罗斯联邦农业部的官方数据,超级马铃薯的种植面积从149年的1976公顷增加到495年的1979公顷,精英马铃薯的种植面积分别从382公顷增加到1313公顷(Anisimov,1981)。 这要归功于国家的集中支持以及根据俄罗斯联邦部长会议决议(1976年)有针对性地分配大量资金,这些资金旨在发展专业精英种子种植农场的物质和技术基础在最大的马铃薯种植区,并在其中建造当时设备精良的实验室温室种子种植综合体,以及为此目的建造必要的马铃薯储罐。
随着70-80年代马铃薯种子生产组织结构的发展,迫切需要解决的问题之一是需要从根本上改进马铃薯优良种子生产的方法和优化方案。 那些年的既定实践集中于克隆种子生产。 通常,在大多数精英种植农场中,根据对田间植物的目视评估和使用血清诊断方法对叶子样品进行实验室分析,在第一年克隆的苗圃中选择用于初级种子生产的源植物。 然而,一些克隆在选择当年经常受到新的感染。 与此同时,新感染的植物在田间测试时可能会对病毒产生阴性反应,并且通常在感染当年无法识别和拒绝它们。 结果,在第一年的克隆中选择的对病毒呈阴性反应的植物在第二年的后代中进行测试时,结果表明或多或少受到了感染,具体取决于生长季节的品种和条件上一年的。 使用基于“眼睛测试”(在实验室温室条件下从单个块茎眼睛(索引)生长植物)的索引方法,对冬季选定的克隆材料的感染进行额外测试,获得了更成功的结果。 这使得在将受感染植物和克隆种植到田间之前,能够以更高的可靠性识别和拒绝受感染植物和克隆的块茎。
苏联植物保护研究所(VIZR)开展的工作结果表明,在西北地区的条件下,根据严格定义的克隆种子生产系统使用血清学方法,可以获得种子材料不受最常见病毒(X、S、M)的感染。 指挥:V.I. Sadovnikova (1965) 进行了特殊的方法学实验,对数以万计的植物进行了分析,使我们得出了一个有根据的结论,即在西北条件下,可以维持根据克隆种子生产方案获得的种子材料长时间处于无病毒感染的状态(图4)。 同时,还表明仅使用通过从种植中去除受感染植物的负选择并不能得到这样的结果。
随后几年,根据农业研究所的研究成果和积累的经验,发现使用个体健康(无感染)的灌木丛作为种植超级精英的起始材料更为有效。在一个特殊的选择苗圃中进行选择,并使用收获后控制系统中的血清诊断方法对每一个进行强制测试。 对于每年更新的选育苗圃,建议每 1 吨超级优质马铃薯种植约 100 个索引块茎,这使得可以显着降低成本和进行分析的数量。米。 5. 根据种植方案评估巢穴时克隆选择的分布和边界(品种 Ramensky,1979-1981)
为此,使用重量为 100 克或以上的索引大块茎来建立选择苗圃。 此类块茎的种植以140厘米的行距和70厘米的行块茎之间的距离进行。
在化学农业研究所扎沃罗沃实验生产设施的基础上进行的研究结果表明,在选择苗圃中种植索引块茎的这种方案确保了每个初始块茎的收获块茎数量的最大增加。 因此,在一项研究各种苗圃种植方案以选择当时新品种Ramensky品种的实验中,获得了以下结果。 在对照变体中(按照通常的 70x30 厘米模式种植,块茎重 60-80 克),在收获期间有 45% 的灌木丛,每个灌木丛有多达 10 个块茎,这些块茎通常在选择过程中被丢弃。 其余 55% 的灌木中,47% 每灌木有 11-20 个块茎,只有 8% 每灌木有 21-30 个块茎。
在实验版本中(按照140x70厘米的模式种植,大块茎重100克),只有11%的灌木丛不适合选择(每个灌木丛的块茎数量少于10个)。 其余 89% 的灌木丛具有更多数量的块茎,其中 47% - 每个灌木丛有多达 20 个块茎,24% - 每个灌木丛有 21 到 30 个块茎,18% - 每个灌木丛有 31 到 50 个块茎(图 5)。
还非常需要注意的是,这样的种植方案不仅为植物的生长发育创造了最有利的条件,而且还可以方便地在营养生长期对每株植物进行彻底的目视检查。在选育苗圃中实施一切必要的预防和保护措施。
在进一步完善专业农场马铃薯制种体系的过程中,针对当时推出的主推优势品种,采取了多项有效措施,提高了马铃薯种子的质量。 为此,NIIKh 开发并在广泛的生产测试过程中成功测试了当时用于获取和加速源材料繁殖的新技术,并通过顶端分生组织方法进行了改进,该技术逐渐成为了系统的基础马铃薯脱毒种子生产(Trofimets、Boyko、Anisimov 等,1990)。 所开发的技术包括以下主要内容:
- 准备块茎以分离顶端分生组织; 使用酶联免疫吸附测定(ELISA)检查其初始污染; 35-37℃避光发芽一到两个月;
- 在具有放大倍数 100-200 倍的双目显微镜下,在微生物箱中分离出大小为 30-50 µm 的分生组织,并将它们种植在试管中的营养培养基上,该培养基具有根据 Murashige-Skoog 的高激动素含量;
- 在温度、湿度和光照条件受控的房间(温度23℃,空气湿度70%,光照5-10千勒克斯,光周期12小时)的试管中种植植物;
- 根据节间数量切割所得植株,并将插条种植在试管中的营养培养基上; 在每株植物的基部进行一次切割,使用电子显微镜和酶联免疫吸附测定(ELISA)来确定侵染情况;
- 切割过程中用ELISA重复XNUMX-XNUMX次检查线路是否有病毒感染;
- 将植物从试管移植到温室中以获得块茎收获;
- 使用 ELISA 方法测试温室植物;使用加速体外繁殖方法以获得种子生产所需的大量原材料(植物顶部和腋芽的生根,种植具有有限营养区域的插条 - 6x6厘米,块茎长期发芽后的芽插条等。);
- 与任何其他马铃薯种植严格空间隔离的温室分生组织克隆的田间测试和繁殖。
利用所开发的技术,可以在一年内获得数千个分生组织克隆,并将其纳入马铃薯初级种子生产中。
在广泛实践掌握获得用于种植脱病毒种薯的分生组织来源材料的技术的过程中,NIIKH启动了针对改进脱病毒植物顺序繁殖工艺流程的专项研究,并对其后代进行了初级测试。田间苗圃并将其带给超级精英和精英。 同时,还提出了减少培育优良品种(尤其是新的和有前途的品种)所需时间、提高质量和降低生产成本的可能性的任务。 为了解决这些问题,1972-1977年,化学化学研究所制种室研究了多种良种培育方案:两年无性系试验(传统方案),一年无性系试验。一年克隆苗圃,以及一年克隆选择和使用块茎单位方法繁殖组合克隆材料的实验方案的各种选择。
根据 V.N. 的研究结果阿卡蒂耶夫在莫斯科地区的条件下,使用通过顶端分生组织方法改进的原材料,在实践中广泛使用,推荐了一项通过一年的克隆测试来维持优良种子生产的计划,包括:
- 分生组织克隆的现场测试。
- 联合克隆的预繁殖。
- 再现。
- 培养超级超级精英。
- 培养超级精英。
- 培养精英。
图 6 显示了在该精英种子生产方案下进行的工作量和顺序。
为了在苗圃中实现更高的增殖率,通过使用块茎单位方法生长健康(无感染)材料,对分生组织克隆和预繁殖进行现场测试,产生了显着的积极效果。 该方法的实质是:定植前将每个无性系重60克以上的块茎切成若干份,每份的质量至少为30克,并留有25个或50个眼。 构成块茎单元的每个切块块茎的所有部分都放置在单独的袋子中。 所有带有来自一个克隆的块茎单位的包装均放置在单独的容器中。 将以此方式制备的克隆种植在一行中。 在种植过程中,克隆之间的边界被分开,其中块茎单位也被划分出来。 在每个克隆中,首先种植具有大量种子部分的块茎单位,然后种植较少的种子部分(按降序排列),最后种植7-XNUMX克部分的未切割的小块茎(图XNUMX)。 在实践中,经常使用一种更简单的方法,即在种植前几周切割块茎,在块茎的中心或基部留下一个连接桥。 在这种情况下,块茎的某些部分仍然相互挤压。 最后,在种植后立即将块茎分成几部分。
不需要额外的块茎单位容器。
在生长季节,对植物进行视觉和血清学评估和病毒检测。 如果在块茎单位中发现至少一株患病植物,则将其完全丢弃;但是,整个无性系不被拒绝,而仅去除相应的块茎单位,即从单一块茎获得的一组植物。 获得的数据表明,大多数品种采用块茎单位法种植无性系苗圃,可以将繁殖率提高一倍半到两倍,从而显着减少选株和无性系的数量,并显着降低成本每100吨超级超级精英马铃薯。 同时,将劳动最密集的第二年无性系苗圃更换为联合无性系预繁苗圃,取得了显着效果。
与块茎单位法类比,在利用分生组织源材料进行初级制种的苗圃中,以块茎的切割种植为基础,其他提高繁殖率的方法在实践中也已相当普遍,特别是从芽苗培育马铃薯幼苗。将插条放入泥炭盆中,然后将其种植在田间,通过压条、茎插条等繁殖(Anisimov,Maksakova,1975)。
通过对各种良种生产方案的对比试验表明,采用分生组织培养法获得的原料结合无性微繁殖,良种马铃薯的生产时间可缩短至90至99年,对于加速繁殖和推广新的和有前途的品种的实践尤其重要。 在莫斯科地区农业研究所的实验生产农场中,使用所有研究的实验方案变体获得了一批批高质量的超级超级精英马铃薯。 根据为期一年的克隆测试计划获得的超级超级精英,根据品种的不同,具有 300% 至 350% 的健康植物,即与超级超级精英几乎一模一样,是根据计划通过两年的克隆测试获得的。 根据不同方案获得的超超精英马铃薯的产量水平也几乎相同,在XNUMX-XNUMXc/ha之间。
马铃薯脱毒种子生产系统发展的最重要方向之一是组织大量集中生产初始脱毒材料,为专业农场提供初级种子生产。 为此,Rossemkartofel协会计划在当时最需要的7,5个品种中生产34吨无病毒超级精英。 根据表1的计算,为了利用加速繁殖方法从分生组织原料中培育出超超级精英的计划产量,每年在农业研究所的温室中种植1,2万块茎,面积为400公顷,在单独的包装中收获每株植物。 由此产生的材料被转移到该研究所的实验生产农场,在那里它们被种植在占地 8 公顷的克隆苗圃中,严格遵守与低等植物的种植至少 0,5 公里的空间隔离的既定标准。种薯的类别。 在生长季节,所有必要的农业技术和植物检疫措施都在孤立的田间地块上特别仔细地进行。
由此产生的160吨组合克隆材料被分配给24个设有实验室的特殊农场,用于初级种子生产(每2吨超超级精英生产100吨)。 初级制种专用场预繁苗圃总面积40公顷,获得种料800吨。 次年,该材料在繁殖苗圃中种植面积为200公顷,获得了3000吨块茎,次年用于种植面积为750公顷,获得了7500吨超级块茎。 -超精英标准种子分数(表1)。
表 1. 以 NIIKH 为基础的马铃薯初级种子生产专业农场的组织(Trofimets、Anisimov、Litun,1978 年)
产量 | |||
工作类型 | 艺术家 | 着陆区,公顷 | |
获取 实验室分生组织克隆 温室条件 | 化学研究所无病毒起始材料生产实验室化学加工系无病毒克隆材料加速繁殖和现场测试实验室 | 1,2 | 400万块茎 |
实地测试 克隆的 材料与 应用 块茎法 单位 | 该研究所哲学系的加速繁殖实验室用于对无病毒克隆材料进行现场测试 | 8 | 160吨 |
初步的 团结的再现 克隆与 应用 块茎法 单位 | 初级种子生产专用农场 PNO“Rossemkartofel” | 40 | 800吨 |
复制 材料 | 同 | 200 | 3000吨 |
养殖 超级超级精英 | 750 | 7500吨 |
据农业研究所介绍,按照脱毒原料集中生产方案培育超超良种时,由于品质提高,所有试验品种的良种产量及其繁殖率平均提高了20%。 -25%。
90世纪90年代以来,在农工联合体持续改革过程中,一些初级种子生产专业农场和精英农场不复存在,精英马铃薯产量急剧下降,这使现有体系变得更加复杂和破坏。由于商业马铃薯生产农场的高繁殖种种子严重短缺,定期进行品种更换和马铃薯品种更新。 直到2003年代末,俄罗斯的马铃薯种子生产体系才逐渐开始建立在市场关系原则的基础上,其基础是当时在农业植物选择和种子生产领域建立的立法和监管框架(Malko) ,阿尼西莫夫等人,XNUMX)。
在此期间,特别重视马铃薯种薯质量控制和认证领域监管框架的发展和完善,同时借鉴了世界最佳实践积累的经验。 这使得能够显着优化对各类种薯商业质量的监管要求,使其统一并接近现代国际商定的监管要求(Anisimov,1999;Anisimov,2005;Simakov,Anisimov,2006,2007)
《种子生产法》(1997 年)颁布后,俄罗斯联邦建立了单一的马铃薯种薯标准化分类系统,包括三类种子材料: 原种马铃薯包括源材料(微型植物、微型块茎、迷你块茎) ,第一代迷你块茎和超超级优良种薯(第二代),由该品种的创始人或其授权人员生产,旨在生产优良种薯。
优良种薯:由原始种薯连续繁殖而获得的种薯(超优良、优良)。
繁殖种薯:由优良种薯连续繁殖而获得的种薯(1-2个复制品)。
对俄罗斯和欧盟国家采用的分类系统的比较分析表明,原种马铃薯的类别可以有条件地等同于预基础种薯(PB)的类别。 因此,优良种薯的类别可相当于基本种薯的类别(SE 和 E 类),繁殖种薯的类别相当于认证种薯的类别(A 1-2 类)。 与此同时,当比较俄罗斯联邦和欧盟国家种薯田间代数的可比较类别时,显着差异显而易见(表2)。
表 2. 俄罗斯联邦和欧盟国家按田间世代数比较的可比种薯类别
种子土豆 | 代数 | 名称 |
俄罗斯分类系统 | ||
原版(操作系统) | 2 | PP-1 和 SSE |
原种 (西班牙文) | 2 | SE和E |
生殖 (RS) 总代数 | 2 6 | RS1-2 |
欧盟国家的分类 | ||
预基础 基础 认证 | 4 3 2 | PB – PB 4 S、SE、E A1 – A2 |
总代数 | 9 |
在现代俄罗斯种薯分类系统中,根据 GOST 33996-2016“种薯。 确定质量的技术条件和方法”田间代的最大数量不应超过6个繁殖阶段,包括OS-2、ES-2和RS-2代类别。 在欧盟国家,根据欧洲种子协会(ESA)的建议,最多允许9代田间代,包括预基础种子 - 4代,基础种子 - 3代和认证种子 - 2代田间代(Anisimov, 2007;西马科夫、阿尼西莫夫 2008)。
一般来说,原始种薯、优良种薯和繁殖种薯连续生产阶段的现代方案如图 8 所示。
图中所示的现代种子生产组织结构的主要优点是,原始种薯、优良种薯和繁殖种薯连续生产阶段的所有三个结构块都通过直接联系密不可分地联系在一起。 这为所有参与实体(包括专业科学组织和商业结构)之间发展最有效的合作形式开辟了新的真正机会。
在现代条件下,马铃薯规模化生产的进一步发展,没有一个完善的体系,为马铃薯种植农业企业、农民农场和个体企业家提供精英阶层和高繁殖率的品种优质种子。 在这方面,增加产量并从根本上提高原始和优良种薯的质量成为马铃薯种植业稳定和盈利管理的关键优先事项之一。
当前,利用国内马铃薯品种的现有潜力,需要加快种子产量的增长。 因此,采取有效措施实现马铃薯种子生产物质技术基础现代化,建立必要的育种和种子中心基础设施,正成为俄罗斯马铃薯种植业发展的最紧迫任务之一。 与此同时,在2017-2030年联邦农业发展科学技术计划“马铃薯育种和种子生产发展”子计划框架内成功实施了综合科学技术项目(CSTP)将非常重要。 在不久的将来,这一方向的关键优先决策的成功实施将极大地促进该行业的创新发展,确保稳定的马铃薯总产量,创建现代物流系统,将俄罗斯原产地的最佳品种推广到市场,减少进口依赖确保俄罗斯的粮食安全。