Sergey Banadysev,农业科学博士,Doka Gene Technologies LLC
马铃薯微型薯(MK)是不育马铃薯植物的第一个块茎后代。 在所有马铃薯生产发达的国家,获得微型块茎是马铃薯种子计划的第一年。 马铃薯微型块茎仅在受保护的地面条件下生长,这排除了植物再次感染病毒、真菌和细菌疾病的风险(如果来自不育植物的块茎在露天种植,则不会获得微型块茎作为结果,但第一个字段生成)。
一般认为,小块茎的直径至少应为 10 毫米,小于 XNUMX 毫米的就是微型块茎。
生产 10 万吨精英的微型块茎的需求是: 五年计划的 OS 和 ES(原始和精英种子生产) - 50 万件; 具有 OS 和 ES 的四年计划 - 400 万件; 三年计划 - 3万件。
俄罗斯联邦在这一领域拥有自己坚实的科学和创新基础。 俄罗斯联邦大规模引进最先进的微型薯种植技术,一直领先于其他马铃薯种植发达的国家:因此,40年前引进了基质技术,15个生物技术中心进行了研究; hydroponic - 30 年前,Doka - Gene Technologies, Meristematic Cultures 使用它; aeroponic - 全俄农业生物技术研究所(All-Russian Research Institute of Agriculture Biotechnology)于 2000 年代初开发,自 2010 年以来,该技术得到国际马铃薯中心的推广并在世界范围内积极传播。 在俄罗斯联邦,生产用于种植微型块茎的工业植物:马铃薯树和分生组织。 同时,国内多数种业企业仍小批量生产微型薯,在五年选优计划的范围内。 仅 FAT-Agro 公司就达到了年产量超过 2 万台的水平,这足以切换到三年计划。
全力增加小薯产量,减少制种方案,提高产品质量,是发展马铃薯制种的战略途径。 考虑到这一点,近年来已经进行了许多尝试来改进栽培技术。 创新的主要目标是在体外和温室的每单位面积上获得尽可能多的微型块茎。 为了实现这一目标,使用了许多作物生产方法,但并非所有基于科学研究结果提出的解决方案都能在工业生产中取得成果。
高效大批量微型薯生产的许多方面都是专有技术。 俄罗斯的小马铃薯块茎生产一直是在最高效、最先进的科学技术基础上进行的。 现在,该国已经拥有明显优于世界水平的可用和应用技术。
合格生产微型薯的首要条件是遵守现行的规章制度。 俄罗斯联邦关于这一主题的监管框架本质上是咨询性的,例如,在目前关于农作物认证的法规中,没有关于小马铃薯块茎生产和认证的规则。 在这种情况下,有必要关注国际经验. 在所有马铃薯种子生产发达的国家,对生产的小块茎的组织、技术和质量的强制性要求都得到了通过、正式批准和严格遵守。
国内小型薯类生产企业应以此为依据,以企业标准的形式进行自我控制,直至国家正式形成该领域的监管框架。 例如,在俄罗斯联邦有育种综合体和繁殖温室 NTP-APK 1.10.09.001-02 的技术设计规范。 然而,NTP 的开发者并没有在文件中包含有关用于种植微型块茎的结构的强制性特征的部分。 而且有很多这样的特点,例如:温室应该有一个双门,有更衣室,可以换衣服。 更衣区应配备脚垫和清洁剂,用于洗手和消毒双手。 入口门和所有通风口必须覆盖防蚜虫网(网眼尺寸最大为 0,5 x 0,9 毫米)。 房间必须适当控制温度和湿度(适用于玻璃房)。 不育植物的适应应使用无土培养基。 如果使用土壤/土壤混合物,则必须对其进行适当处理/消毒,以确保不存在土壤病原体。
微型薯作物必须来自官方认证的微型植物或在无菌环境中从源材料的分生组织中生长的微型块茎,并在经过适当认可的测试实验室中测试不存在感染马铃薯的病毒、类病毒和细菌。
在微型块茎生产的各个阶段对材料质量的测试方法、程序和频率都有严格的规定。
在优化马铃薯微繁技术方面已经积累了大量具有实际意义的信息。 该领域的研究表明,根据养分浓度和比例的变化,有很多机会可以改善植物的生长和发育。 已经确定在马铃薯分生组织的培养中使用生长调节剂是不必要的,但添加某些物质,即使是低浓度,也会增加和加速材料的生产。 使用各种光源、照明模式和室内通风优化微繁殖马铃薯植物的孵化条件非常重要。 随着 LED 灯的出现,人们开始积极研究它们在马铃薯微繁方面的能力。 红光和远红光光谱增加生长特性; 然而,红+蓝+远红/白光的组合对块茎的形成和初级代谢物的积累具有更好的效果。
种植微型块茎的技术主要分为两大类:基质(品种繁多)和非基质(水培和气培)。 微型块茎生产的主要技术:在天然基质(体积的 80%)上,水培和气培。 获得微块茎也与 MC 的主题有关,并且越来越多地用于源材料的大规模复制。 微型薯和微型薯之间的区别在于培养基的模式(微型薯只能在无菌的体外条件下生长,微型薯只能在受保护的体外条件下生长)和块茎大小。 在许多情况下,在实际实验中获得的结果和结论不符合关于在体外培养中刺激块茎形成的可能性的理论假设。 这适用于饮食、生长调节剂的使用以及生长条件和压力因素的使用。 如果在大多数情况下,有关微型块茎生产技术法规的公开信息允许获得相当平庸的结果 - 每株植物大约或略多于一个重 200-400 毫克的微型块茎,然后就特定的技术进行专业调整生产条件有时会提高过程的效率。 在俄罗斯联邦,这方面的技术诀窍是在标准试管中从一株植物中生产至少三个重量超过 0,5 克的微型块茎。
为了全年种植微型薯并提高其质量,世界上商业生产了几种不同设计的生物反应器。 这些半自动系统可让您减少密集的手动处理,从而提高生产力并降低生产成本。 在生物反应器中获得的微型块茎具有更大的质量和更大的直径。 这方面的最新技术是日本科学家和设计师的发展。
使用塑料培养袋的大规模微型薯生产系统每袋成功生产 100 至 300 个微型薯,具体取决于品种。 改变养分浓度,降低蔗糖、氮的含量,增加培养基中磷酸钾的含量,可以增加微块茎的总数和平均重量。 日本技术允许在 250 m 的种植室中每年生产 000 个微型薯(三个收获周期)2. 并且通过该技术获得的80%的微块茎质量超过1克,即适合直接在田间种植。
在世界各地,在天然基质上生产迷你块茎盛行。 这项技术虽然很成熟,但仍然可以显着改进。 基因型、体外培养的持续时间和条件、植物大小、接触营养物质和生长调节剂显着影响微型薯的生产。 种植期间幼苗的年龄和预处理,硬化的条件和时期,种植和生长的季节,土壤环境的组成,种植方法,种植密度,肥料剂量和光照也会影响小薯生产强度。
许多天然物质和材料都适合作为种植迷你马铃薯块茎的培养基。 温室基质的主要成分传统上是泥炭。 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气和保水能力而受到欢迎。
在大多数情况下,当在基质培养中种植小型块茎时,有必要施用大肥和微肥。 在专家中,使用定期浇水和给不育基质施肥的技术称为水培法。 种植迷你马铃薯块茎的水培技术有多种使用惰性基质(沙子、树皮、椰子等)和纯水培养(薄营养膜)。
马铃薯营养理论中与控制块茎化的可能性有关的所有规定也可以应用于水培栽培,但需要了解每个品种和不同阶段的营养浓度和比例需要显着变化营养生长、块茎化的开始和植物块茎的生长。 大多数出版物中都给出了营养溶液的成分。 同时,从植物和单位面积获得的块茎数量相差数倍。 至于有针对性地调整营养液以从根本上增加块茎的数量(这正是水培的优势),几乎没有公开信息。 近年来,只有少数出版物没有参考过去几年的知名作品,而是使用原始材料。
用于种植迷你块茎的最现代的气培技术具有许多基本特征。 迄今为止,其实施的所有后续阶段都已完成,但探索性研究仍在继续。 气培技术信息的特殊价值在于它显示了当今世界微型块茎的发展方向。 这些发展适用于或可适用于种植微型块茎的其他技术。
针对特定条件的微型薯生产技术的选择应基于对生产指标、风险水平、劳动力资源需求的分析,以及投资成本、成本和盈利能力的比较。 每种技术都有实施选项和生产效率的显着波动,这取决于许多因素。 所有技术都使用并基于来自无菌培养物或微型块茎的初始植物材料。 这个阶段几乎是通用的,可以认为是标准的。 在种植迷你块茎的技术中,您必须从大量变量中进行选择。
绝大多数大型种子公司目前在玻璃或薄膜土壤温室中在天然有机矿物基质上种植微型块茎,并广泛使用泥炭。 该技术具有微型块茎的最低成本。 通常,每年种植一种作物。 在欧洲,从一株植物中获得 4-5 个块茎被认为是正常的。 微肥、生物活性物质、PPP的差异化应用允许将倍增因子提高到8-10。
支持生物反应器的论据是不育,即每单位面积微块茎的最大产量。 生物反应器的缺点是需要大量的植物,块茎的体积小,成熟的问题和田间机械化种植的问题。
水培的优点是可制造性,刺激块茎的真正可能性,工业设备; 缺点 - 根系发育不良,感染通过营养液传播的风险,费力。 气培法需要更大的空间和完整的根系遮荫,由于更好的发育和空气供应,与水培法相比,可以形成更多的块茎。 但是,气培技术要求最高,供电中断不能超过半小时。
这个简短的回顾表明,使用大量微型块茎生产马铃薯精英的三年计划已经成为现实。 产量的增加和生产的集约化是通过以最少的初始植物数量获得每单位面积的最大微型块茎数量来实现的。 覆盖的土壤和原料很昂贵,因此从一株植物中仅获得 2-3 个块茎是一个没有希望的选择,尽管世界上主要的微型块茎仍然以这种方式生产。 采用基板技术,实际生产水平根据以下参数估算:正常 - 100片/米2, 好 - 200 件/米2; 高 - 300 件/米2 为生长季节。 水培技术有潜力生产 500 个迷你块茎,气培 - 每平方米 1000 个迷你块茎。 m. 生长季节的安装面积。 供参考:2021年基质技术的种植设施成本为50万卢布。 每平方米,水培 - 100 万卢布,气培 - 150 万卢布。
在室内种植小型块茎的主要问题是实现植物的活跃发育与块茎密集形成的结合。 可以通过优化小气候(温度、湿度、光周期)、优化矿物质营养来增加块茎的强度; 使用块茎化兴奋剂,限制营养生长。 同时,大量获取迷你块茎是一项复杂的组织和技术任务。 20 多年来,小型块茎的精耕细作已经成为商业信息。 公共领域没有专业规定,这是每个企业的专有技术。
2022 年第二季度,将出版《迷你马铃薯块茎》一书,介绍和分析有关该主题的现有科学和商业信息,并重点介绍提高迷你马铃薯生产强度的有效方法。 信息量400多页,本书只限订阅。 将申请发送至: s.banadysev@dokagene茹。