Sergej Banadysev, doktor poljoprivrednih nauka, Doka Gene Technologies LLC
Minigomolji krompira (MK) su prvi gomoljasti potomci sterilnih biljaka krompira. Dobijanje mini gomolja je prva godina šeme sjemena krompira u svim zemljama sa razvijenom proizvodnjom krompira. Mini-gomolji krompira uzgajaju se samo u zaštićenim uslovima tla, koji isključuju rizik od ponovne zaraze biljaka virusnim, gljivičnim i bakterijskim bolestima (ako se gomolji iz sterilnih biljaka uzgajaju u otvorenom tlu, onda se ne dobijaju mini-gomolji kao rezultat, ali prva terenska generacija).
Općenito je prihvaćeno da promjer mini gomolja treba biti najmanje 10 mm, sve manje je mikro-gomolj.
Potrebe za mini krtolama za proizvodnju 10 hiljada tona elita su: sa petogodišnjom šemom OS i ES (originalna i elitna proizvodnja sjemena) - 50 hiljada komada; sa četvorogodišnjom šemom OS i ES - 400 hiljada komada; sa trogodišnjom šemom - 3 miliona komada.
Ruska Federacija ima svoju solidnu naučnu i inovativnu bazu u ovoj oblasti. Masovno uvođenje najsavremenijih tehnologija za uzgoj mini gomolja u Ruskoj Federaciji uvijek se odvijalo ispred drugih zemalja sa razvijenim uzgojem krompira: tako je tehnologija supstrata uvedena prije 40 godina, na njoj je radilo 15 biotehnoloških centara; hidroponski - prije 30 godina, koristi ga Doka - Gene Technologies, Meristematske kulture; aeroponic - razvijen u Sveruskom istraživačkom institutu za poljoprivrednu biotehnologiju (Sve-ruski istraživački institut za poljoprivrednu biotehnologiju) početkom 2000-ih, od 2010. ovu tehnologiju promovira Međunarodni centar za krompir i aktivno se širi širom svijeta. U Ruskoj Federaciji se proizvode industrijske biljke za uzgoj mini gomolja: Potato Tree i Meristem. Istovremeno, većina domaćih sjemenarskih preduzeća još uvijek proizvodi mini-krmolje u malim količinama, u granicama potrebe za petogodišnjom šemom za dobijanje elite. Samo je kompanija FAT-Agro dostigla nivo od više od 2 miliona jedinica godišnje, što je dovoljno za prelazak na trogodišnju šemu.
Sveukupno povećanje proizvodnje mini gomolja u cilju smanjenja šeme proizvodnje sjemena i poboljšanja kvaliteta proizvoda strateški je način razvoja proizvodnje sjemena krumpira. Imajući na umu ovu perspektivu, učinjeni su mnogi pokušaji posljednjih godina da se poboljšaju tehnike uzgoja. Osnovni cilj inovacija je da se dobije što više mini gomolja po biljci in vitro i po jedinici površine staklenika. Da bi se to postiglo, koriste se mnoge metode biljne proizvodnje, ali ne daju sva rješenja predložena na osnovu rezultata naučnih istraživanja rezultate u industrijskoj proizvodnji.
Mnogi aspekti efikasne proizvodnje minigomolja velikog obima predstavljaju znanje i iskustvo. Ruska proizvodnja gomolja mini krompira oduvek se odvijala na najefikasnijim i najnaprednijim naučnim i tehnološkim osnovama. A sada zemlja ima dostupne i primijenjene tehnologije koje su znatno superiornije u odnosu na svjetski nivo.
Primarni uslov za kvalifikovanu proizvodnju mini krtola je usklađenost sa važećim pravilima i propisima. Regulatorni okvir Ruske Federacije o ovoj temi je savjetodavne prirode, u sadašnjoj uredbi o certifikaciji poljoprivrednih kultura, na primjer, nema ni riječi o pravilima za proizvodnju i certifikaciju gomolja mini krompira. U takvoj situaciji potrebno je fokusirati se na međunarodno iskustvo. U svim zemljama sa razvijenom sjemenskom proizvodnjom krompira usvojeni su, službeno odobreni i striktno poštovani obavezni zahtjevi za organizaciju, tehnologiju i kvalitet proizvedenih mini gomolja.
Ove zahteve treba da uzmu kao osnovu domaća preduzeća specijalizovana za proizvodnju mini krtola, u formatu standarda preduzeća, za samokontrolu, sve dok država ne formira zvanični regulatorni okvir u ovoj oblasti. Na primjer, u Ruskoj Federaciji postoje norme za tehnološki dizajn kompleksa za uzgoj i reprodukcijskih staklenika NTP-APK 1.10.09.001-02. Međutim, programeri NTP-a nisu uključili u dokument odjeljak o obaveznim karakteristikama konstrukcija namijenjenih uzgoju mini-gomolja. I ima mnogo takvih karakteristika, na primjer: staklenik bi trebao imati dvostruka vrata sa svlačionicom za presvlačenje. Prostor za presvlačenje treba da bude opremljen jastučićima za stopala i deterdžentom za pranje i dezinfekciju ruku. Ulazna vrata i svi otvori za ventilaciju moraju biti pokriveni mrežicom za zaštitu od lisnih uši (veličina mreže maksimalno 0,5 x 0,9 mm). Prostorija mora biti pravilno kontrolirana za temperaturu i vlažnost (primjenjivo za staklenu kuću). Za adaptaciju sterilnih biljaka treba koristiti medij bez zemlje. Ako se koristi mješavina tla/zemlja, ona se mora na odgovarajući način tretirati/sterilizirati kako bi se osiguralo odsustvo patogena u zemljištu.
Usjev minigomolja mora biti dobijen od službeno certificiranih mikrobiljki ili mikrogomolja uzgojenih u aseptičnom okruženju iz meristematskog tkiva izvornog materijala, testiranog na odsustvo virusa, viroida i bakterija koje inficiraju krompir u propisno akreditiranoj laboratoriji za ispitivanje.
Metode, postupak, učestalost ispitivanja kvaliteta materijala u svim fazama proizvodnje mini gomolja su strogo regulisani.
Sakupljeno je mnogo praktično značajnih informacija o optimizaciji protokola mikropropagacije krompira. Istraživanja u ovoj oblasti pokazuju široke mogućnosti za poboljšanje rasta i razvoja biljaka na osnovu promjena u koncentraciji i omjeru hranjivih tvari. Utvrđeno je da upotreba regulatora rasta u kulturi meristema krompira nije neophodna, ali dodavanje određenih supstanci, čak i u malim koncentracijama, povećava i ubrzava proizvodnju materijala. Važno je optimizirati uslove inkubacije biljaka krompira mikropropagiranog pomoću različitih izvora svjetlosti, načina osvjetljenja i ventilacije prostorija. Pojavom LED lampi počele su se aktivno proučavati njihove mogućnosti u vezi s mikropropagacijom krumpira. Crveni i daleko crveni spektar svjetlosti povećavaju karakteristike rasta; međutim, kombinacija crveno + plavo + daleko crveno/bijelo svjetlo ima bolji učinak na formiranje gomolja i akumulaciju primarnih metabolita.
Tehnologije za uzgoj mini gomolja podijeljene su u dvije glavne grupe: supstratne (velika raznolikost) i nesupstratne (vodene kulture i aeroponika). Glavne tehnologije za proizvodnju mini gomolja: na prirodnim podlogama (80% zapremine), hidroponski i aeroponski. Dobijanje mikrogomolja je također povezano s temom MC i sve se više koristi za masovnu reprodukciju izvornog materijala. Razlika između mikrogomolja i minigomolja leži u načinu podloge (mikrogomolji se uzgajaju samo u sterilnim in vitro uslovima, a minigomolji samo u zaštićenim ex vitro uslovima) i veličini gomolja. Rezultati i zaključci dobijeni u praktičnim eksperimentima u velikom broju slučajeva ne odgovaraju teorijskim postulatima o mogućnostima stimulacije tuberizacije u in vitro kulturi. Ovo se odnosi kako na ishranu, tako i na upotrebu regulatora rasta, kao i na uslove rasta i korišćenje faktora stresa. Ako javno dostupne informacije o tehnološkim propisima za proizvodnju mikrogomolja omogućavaju, u većini slučajeva, da se dobiju prilično osrednji rezultati - oko ili nešto više od jednog mikrogomolja težine 200-400 mg po biljci, onda stručno prilagođavanje tehnologije u odnosu na specifične uslovi proizvodnje povremeno povećavaju efikasnost procesa. U Ruskoj Federaciji postoji know-how u ovoj oblasti sa proizvodnjom najmanje tri mikrogomolja težine veće od 0,5 g iz jedne biljke u standardnoj epruveti.
Za cjelogodišnji uzgoj mikrogomolja i poboljšanje njihovog kvaliteta, u svijetu se komercijalno proizvodi nekoliko različitih dizajna bioreaktora. Ovi poluautomatski sistemi vam omogućavaju da smanjite intenzivnu ručnu obradu i time povećate produktivnost i smanjite troškove proizvodnje. Mikrogomolji dobijeni u bioreaktorima imaju mnogo veću masu i veći prečnik. Najnovija tehnologija u ovoj oblasti je razvoj japanskih naučnika i dizajnera.
Veliki sistem proizvodnje mikrogomolja koji koristi plastične vrećice za kulturu uspješno proizvodi između 100 i 300 mikrogomolja po vrećici, ovisno o sorti. Promena koncentracije hranljivih materija u smislu nižeg sadržaja saharoze, azota, povećanje nivoa kalijum fosfata u podlozi omogućilo je povećanje ukupnog broja i prosečne mase mikrokrtola. Japanska tehnologija omogućava proizvodnju 250 mikrogomolja godišnje (u tri ciklusa žetve) u prostoriji za uzgoj od 000 m2. a 80% mikrogomolja dobijenih ovom tehnologijom ima masu veću od 1 g, tj. pogodan za sadnju direktno u polju.
U cijelom svijetu prevladava proizvodnja mini gomolja na prirodnim podlogama. Ova tehnologija, iako dobro uspostavljena, još uvijek se može značajno poboljšati. Genotip, trajanje i uslovi in vitro uzgoja, veličina biljke, izloženost hranljivim materijama i regulatorima rasta značajno utiču na proizvodnju minigomolja. Takođe utiču starost i predtretman sadnica tokom sadnje, uslovi i period kaljenja, sezona sadnje i uzgoja, sastav zemljišne sredine, način sadnje, gustina postavljanja biljaka, doze đubriva i osvetljenje. intenzitet proizvodnje mini gomolja.
Mnoge prirodne supstance i materijali pogodni su kao medij za uzgoj mini gomolja krompira. Glavna komponenta supstrata za staklenike je tradicionalno treset. Alternativni sastojci - kao što su perlit, vermikulit i vermikompost - također su nedavno stekli popularnost zbog svoje prihvatljive aeracije i kapaciteta zadržavanja vode.
U većini slučajeva, kada se uzgajaju mini gomolji u kulturi supstrata, potrebno je primijeniti makro- i mikro gnojiva. Među stručnjacima, tehnologija koja koristi periodično zalijevanje i gnojenje neplodnih supstrata hranjivim tvarima naziva se hidroponika. Hidroponske tehnologije za uzgoj mini gomolja krumpira imaju sorte koje koriste inertne supstrate (pijesak, kora drveta, kokos, itd.) i kulturu čiste vode (tanak hranjivi film).
Sve odredbe teorije ishrane krompira u odnosu na mogućnost suzbijanja gomoljasti mogu se primeniti i u hidroponskom uzgoju, ali postoji razumevanje potrebe za značajnom promenom koncentracije i odnosa hranljivih materija za svaku sortu iu različitim fazama. vegetativnog rasta, pokretanja gomolja i rasta biljnih gomolja. Sastav hranljivih rastvora dat je u većini publikacija. Istovremeno, broj gomolja dobivenih iz biljke i iz jedinice površine razlikuje se nekoliko puta. Što se tiče ciljanih prilagodbi hranljivog rastvora radi radikalnog povećanja broja gomolja (a to je upravo prednost hidroponike) vrlo je malo otvorenih informacija. Posljednjih godina objavljeno je samo nekoliko publikacija ne s referencama na poznate kompozicije prošlih godina, već s originalnim materijalima.
Najmodernija - aeroponska - tehnologija za uzgoj mini gomolja ima niz osnovnih karakteristika. Do danas su razrađene sve uzastopne faze njegove implementacije, ali se istraživačka istraživanja nastavljaju. Posebna vrijednost tehnoloških informacija o aeroponici je u tome što pokazuju smjer razvoja mini-gomolja širom svijeta danas. Ovi razvoji su primjenjivi ili se mogu prilagoditi drugim tehnologijama za uzgoj mini gomolja.
Izbor tehnologije za proizvodnju mini gomolja za specifične uslove treba da se zasniva na analizi proizvodnih pokazatelja, nivoa rizika, potreba za radnim resursima, poređenja troškova ulaganja, troškova i isplativosti. Svaka tehnologija ima mogućnosti implementacije i značajne fluktuacije u efikasnosti proizvodnje u zavisnosti od mnogih faktora. Sve tehnologije koriste i baziraju se na početnom biljnom materijalu iz sterilne kulture ili mikrogomolja. Ova faza je gotovo univerzalna, može se smatrati standardnom. U samoj tehnologiji uzgoja mini gomolja morate birati između velikog broja varijabli.
Velika većina velikih sjemenarskih kompanija trenutno uzgaja mini gomolje u staklenicima ili staklenicima sa filmom na prirodnim organo-mineralnim supstratima uz ekstenzivnu upotrebu treseta. Ova tehnologija ima najnižu cijenu mini-gomolja. U pravilu se uzgaja jedan usjev godišnje. U Evropi se smatra normalnim dobiti 4-5 gomolja iz jedne biljke. Diferencirana primena mikrođubriva, biološki aktivnih supstanci, SZB omogućavaju povećanje faktora razmnožavanja do 8-10.
Argumenti u korist bioreaktora su sterilnost, maksimalni prinos mikro-krtola po jedinici površine. Nedostaci bioreaktora su potreba za velikim brojem biljaka, mala veličina gomolja, problem zrenja i mehanizirane sadnje u polju.
Prednosti hidroponike su proizvodnost, realna mogućnost stimulacije tuberizacije, industrijska oprema; nedostaci - loš razvoj korijenskog sistema, rizik od širenja infekcije kroz hranljivi rastvor, mukotrpnost. Aeroponika zahteva više prostora i potpunu hladovinu za korenov sistem, zbog boljeg razvoja i snabdevanja vazduhom može se formirati više gomolja u odnosu na hidroponiku. Ipak, aeroponska tehnologija je najzahtjevnija, napajanje ne bi trebalo prekidati duže od pola sata.
Ovaj kratak pregled pokazuje da je razvoj trogodišnjeg plana za proizvodnju elita krompira sa velikim brojem mini-gomolja već realnost. Povećanje obima i intenziviranje proizvodnje postiže se dobijanjem maksimalnog broja mini gomolja po jedinici površine uz minimalan broj početnih biljaka. Pokriveno tlo i izvorni materijal su skupi, pa je dobijanje samo 2-3 gomolja iz jedne biljke neperspektivna opcija, iako se glavne količine mini-gomolja u svijetu još uvijek proizvode na ovaj način. Sa tehnologijom supstrata, stvarni nivo proizvodnje se procjenjuje prema sljedećim parametrima: normalno - 100 komada / m2, dobro - 200 kom/m2; visoka - 300 kom/m2 za sezonu rasta. Hidroponska tehnologija ima potencijal za proizvodnju 500 mini gomolja, aeroponska - 1000 mini gomolja po kvadratu. m instalacijske površine za vegetaciju. Za referencu: cijena objekata za uzgoj za tehnologiju supstrata u 2021. godini iznosila je 50 hiljada rubalja. po kvadratnom metru, za hidroponsku - 100 hiljada rubalja, za aeroponsku - 150 hiljada rubalja.
Glavni problem uzgoja mini gomolja u zatvorenom prostoru je postizanje kombinacije aktivnog vegetativnog razvoja sa intenzivnim formiranjem gomolja. Moguće je povećati intenzitet tuberizacije optimizacijom mikroklime (temperatura, vlažnost, fotoperiod), optimizacijom mineralne ishrane; upotreba stimulansa tuberizacije, ograničenja vegetativnog rasta. Istovremeno, dobivanje mini gomolja u velikim količinama je složen organizacijski i tehnološki zadatak. Nijanse intenzivnog uzgoja mini gomolja komercijalne su informacije već više od 20 godina. Ne postoje profesionalni propisi u javnom domenu, to je know-how svakog pojedinačnog preduzeća.
U drugom kvartalu 2022. godine biće objavljena knjiga „Mini gomolji krompira“ u kojoj će biti predstavljene i analizirane dostupne naučne i komercijalne informacije o ovoj temi, a sa naglaskom na efikasne metode za povećanje intenziteta proizvodnje mini gomolja. Obim informacija je preko 400 stranica, a knjiga će biti dostupna samo uz pretplatu. Prijave slati na: s.banadysev@dokagene.ru