Sergejus Banadysevas, žemės ūkio mokslų daktaras, Doka Gene Technologies LLC
Bulvių mažieji gumbai (MK) yra pirmieji gumbuoti sterilių bulvių augalų palikuonys. Mažųjų gumbų gavimas yra pirmieji bulvių sėklų programos metai visose šalyse, kuriose išvystyta bulvių auginimas. Bulvių mini gumbai auginami tik saugomose dirvos sąlygose, kurios pašalina augalų pakartotinio užsikrėtimo virusinėmis, grybelinėmis ir bakterinėmis ligomis pavojaus (jei sterilių augalų gumbai auginami atvirame lauke, tada ne mini gumbai gaunami kaip rezultatas, bet pirmoji lauko karta).
Visuotinai priimta, kad mini gumbų skersmuo turi būti ne mažesnis kaip 10 mm, bet mažiau – mikrostiebagumbiai.
Mini gumbų poreikis 10 tūkstančių tonų elito gamybai yra: su penkerių metų OS ir ES schema (originali ir elitinė sėklų gamyba) - 50 tūkstančių vienetų; su ketverių metų OS ir ES schema - 400 tūkstančių vienetų; su trejų metų schema - 3 milijonai vienetų.
Rusijos Federacija šioje srityje turi savo tvirtą mokslinę ir naujovišką bazę. Dideliu mastu moderniausių mini gumbų auginimo technologijų diegimas Rusijos Federacijoje visada buvo vykdomas aplenkiant kitas šalis, kuriose bulvių auginimas išvystytas: taigi substrato technologija buvo įdiegta prieš 40 metų, prie jos dirbo 15 biotechnologinių centrų; hidroponinė – prieš 30 metų, ją naudoja Doka – Genų technologijos, Meristetinės kultūros; aeroponika – sukurta Visos Rusijos žemės ūkio biotechnologijų tyrimų institute (Visos Rusijos žemės ūkio biotechnologijų tyrimų institute) 2000-ųjų pradžioje, nuo 2010 metų šią technologiją propaguoja Tarptautinis bulvių centras ir aktyviai plinta visame pasaulyje. Rusijos Federacijoje gaminami pramoniniai augalai mini gumbų auginimui: bulvių medis ir meristema. Tuo pačiu metu dauguma vietinių sėklų auginimo įmonių vis dar gamina nedidelius stiebagumbius, neviršydamos penkerių metų elito schemos poreikio. Tik įmonė „FAT-Agro“ pasiekė daugiau nei 2 milijonų vienetų per metus lygį, kurio pakanka pereiti prie trejų metų schemos.
Visapusiškas mažųjų gumbų gamybos didinimas, siekiant sumažinti sėklininkystės schemą ir pagerinti produktų kokybę, yra strateginis būdas plėtoti bulvių sėklininkystę. Atsižvelgiant į šią perspektyvą, pastaraisiais metais buvo atlikta daug bandymų tobulinti auginimo techniką. Pagrindinis naujovių tikslas – gauti kuo daugiau mini gumbų vienam augalui in vitro ir šiltnamio ploto vienetui. Tam pasiekti naudojama daug augalininkystės metodų, tačiau ne visi pasiūlyti sprendimai remiantis mokslinių tyrimų rezultatais duoda rezultatų pramoninėje gamyboje.
Daugelis veiksmingos didelės apimties mažųjų gumbų gamybos aspektų yra praktinės žinios. Rusijos mažų bulvių gumbų gamyba visada buvo vykdoma efektyviausiais ir pažangiausiais moksliniais ir technologiniais pagrindais. O dabar šalyje yra prieinamos ir taikomos technologijos, kurios gerokai pranašesnės už pasaulinį lygį.
Pagrindinė kvalifikuotos mažųjų gumbų gamybos sąlyga yra galiojančių taisyklių ir reglamentų laikymasis. Rusijos Federacijos reguliavimo sistema šia tema yra patariamojo pobūdžio, pavyzdžiui, dabartiniame žemės ūkio pasėlių sertifikavimo reglamente nėra nė žodžio apie mažųjų bulvių gumbų auginimo ir sertifikavimo taisykles. Esant tokiai situacijai, būtina orientuotis į tarptautinę patirtį. Visose šalyse, kuriose išvystyta bulvių sėklininkystė, yra priimti, oficialiai patvirtinti ir griežtai laikomasi privalomų gamybos organizavimo, technologijos ir kokybės reikalavimų.
Šiuos reikalavimus turėtų remtis vietinės įmonės, kurios specializuojasi mini gumbų gamyboje, įmonės standartų formatu, kad galėtų kontroliuoti savikontrolę, kol valstybė nesuformuos oficialios reguliavimo sistemos šioje srityje. Pavyzdžiui, Rusijos Federacijoje yra veisimo kompleksų ir reprodukcinių šiltnamių technologinio projektavimo normos NTP-APK 1.10.09.001-02. Tačiau NTP kūrėjai į dokumentą neįtraukė skyriaus apie privalomas konstrukcijų, skirtų mini gumbams auginti, ypatybes. O tokių savybių yra daug, pavyzdžiui: šiltnamyje turi būti dvivėrės durys su persirengimo kambariu persirengimui. Persirengimo zonoje turi būti kojų pagalvėlės ir ploviklis rankoms plauti ir dezinfekuoti. Įėjimo durys ir visos ventiliacijos angos turi būti uždengtos apsauginiu tinkleliu nuo amarų (akelės dydis ne didesnis kaip 0,5 x 0,9 mm). Patalpoje turi būti tinkamai kontroliuojama temperatūra ir drėgmė (taikoma stikliniam namui). Sterilių augalų adaptacijai reikia naudoti terpę be dirvožemio. Jei naudojamas dirvožemio ir (arba) dirvožemio mišinys, jis turi būti tinkamai apdorotas / sterilizuotas, kad būtų užtikrintas dirvožemio patogenų nebuvimas.
Ministiebagumbių pasėlis turi būti gaunamas iš oficialiai sertifikuotų mikroaugalų arba mikrostiebagumbių, užaugintų aseptinėje aplinkoje iš pirminės medžiagos meristematinio audinio, tinkamai akredituotoje tyrimų laboratorijoje ištirta, ar nėra virusų, viroidų ir bakterijų, užkrečiančių bulves.
Medžiagos kokybės tikrinimo metodai, tvarka, dažnumas visuose mini gumbų gamybos etapuose yra griežtai reglamentuotas.
Sukaupta daug praktiškai reikšmingos informacijos apie bulvių mikrodauginimo protokolų optimizavimą. Šios srities tyrimai rodo daug galimybių pagerinti augalų augimą ir vystymąsi, remiantis maistinių medžiagų koncentracijos ir santykio pokyčiais. Nustatyta, kad bulvių meristemų kultūroje augimo reguliatorių naudoti nebūtina, tačiau tam tikrų medžiagų pridėjimas net ir esant mažoms koncentracijoms padidina ir pagreitina medžiagos gamybą. Svarbu optimizuoti mikrodauginamų bulvių augalų inkubavimo sąlygas naudojant įvairius šviesos šaltinius, apšvietimo režimus ir patalpų vėdinimą. Atsiradus LED lempoms, buvo pradėtos aktyviai tirti jų galimybės, susijusios su bulvių mikrodauginimu. Raudonos ir tolimosios raudonos šviesos spektras padidina augimo charakteristikas; tačiau raudonos + mėlynos + toli raudonos/baltos šviesos derinys geriau veikia gumbų formavimąsi ir pirminių metabolitų kaupimąsi.
Mini stiebagumbių auginimo technologijos skirstomos į dvi pagrindines grupes: substratinį (didelė įvairovė) ir ne substratinį (vandens kultūra ir aeroponika). Pagrindinės mini gumbų gamybos technologijos: ant natūralių substratų (80% tūrio), hidroponinis ir aeroponinis. Mikrostiebagumbių gavimas taip pat susijęs su MC tema ir vis dažniau naudojamas masiniam pradinės medžiagos dauginimui. Skirtumas tarp mikrostiebagumbių ir stiebagumbių slypi terpės režime (mikrostiebagumbiai auginami tik steriliomis in vitro sąlygomis, o ministiebagumbiai tik apsaugotomis ex vitro sąlygomis) ir gumbų dydžiu. Praktinių eksperimentų metu gauti rezultatai ir išvados daugeliu atvejų neatitinka teorinių postulatų dėl gumbų susidarymo stimuliavimo galimybių in vitro kultūroje. Tai taikoma ir dietoms, ir augimo reguliatorių naudojimui, ir auginimo sąlygoms bei streso faktorių naudojimui. Jeigu viešai prieinama informacija apie mikrostiebagumbių auginimo technologinius reglamentus daugeliu atvejų leidžia gauti gana vidutiniškus rezultatus – apie arba šiek tiek daugiau nei vieną 200-400 mg sveriantį mikrostiebagumbį viename augale, tai profesionalus technologijos koregavimas atsižvelgiant į konkretų. gamybos sąlygos kartais padidina proceso efektyvumą. Rusijos Federacijoje yra praktinių žinių šioje srityje, kai iš vieno augalo standartiniame mėgintuvėlyje gaminami mažiausiai trys mikrostiebagumbiai, sveriantys daugiau nei 0,5 g.
Ištisus metus mikrostiebagumbių auginimui ir jų kokybei gerinti pasaulyje komerciškai gaminami kelių skirtingų konstrukcijų bioreaktoriai. Šios pusiau automatinės sistemos leidžia sumažinti intensyvų rankinį apdirbimą ir dėl to padidinti našumą bei sumažinti gamybos sąnaudas. Bioreaktoriuose gaunami mikrostiebagumbiai turi daug didesnę masę ir didesnį skersmenį. Naujausios technologijos šioje srityje yra Japonijos mokslininkų ir dizainerių plėtra.
Didelės apimties mikrostiebagumbių gamybos sistema, naudojant plastikinius kultūrinius maišelius, sėkmingai užaugina nuo 100 iki 300 mikrostiebagumbių viename maiše, priklausomai nuo veislės. Maistinių medžiagų koncentracijos pakeitimas mažinant sacharozės, azoto kiekį, padidinus kalio fosfato kiekį terpėje leido padidinti bendrą mikrostiebagumbių skaičių ir vidutinį svorį. Japoniška technologija leidžia pagaminti 250 000 mikrostiebagumbių per metus (per tris pasėlių ciklus) 66 m auginimo patalpoje.2. ir 80 % šia technologija gautų mikrostiebagumbių masė didesnė nei 1 g, t.y. tinka sodinti tiesiai į lauką.
Visame pasaulyje vyrauja mini gumbų gamyba ant natūralių substratų. Ši technologija, nors ir gerai įsitvirtinusi, vis dar gali būti gerokai patobulinta. Genotipas, auginimo in vitro trukmė ir sąlygos, augalo dydis, maistinių medžiagų ir augimo reguliatorių poveikis labai veikia mažųjų gumbų gamybą. Taip pat turi įtakos sodinukų amžius ir išankstinis apdorojimas sodinant, grūdinimosi sąlygos ir laikotarpis, sodinimo ir auginimo sezonas, dirvožemio aplinkos sudėtis, sodinimo būdas, augalų įterpimo tankis, trąšų dozės, apšvietimas. mini gumbų auginimo intensyvumas.
Daug natūralių medžiagų ir medžiagų tinka kaip terpė auginti mini bulvių gumbus. Pagrindinis šiltnamio substratų komponentas tradiciškai yra durpės. Alternatyvūs ingredientai – tokie kaip perlitas, vermikulitas ir vermikompostas – pastaruoju metu taip pat išpopuliarėjo dėl priimtinos aeracijos ir vandens sulaikymo pajėgumų.
Daugeliu atvejų, auginant mini gumbus substratinėje kultūroje, reikia tręšti makro ir mikro trąšomis. Tarp specialistų tokia technologija, kai periodiškai laistomi ir tręšiami nederlingi substratai maistinėmis medžiagomis, vadinama hidroponika. Minibulvių gumbų auginimo hidroponinės technologijos turi veislių, kuriose naudojami inertiški substratai (smėlis, medžio žievė, kokosas ir kt.) ir gryno vandens kultūra (plona maistinė plėvelė).
Visos bulvių mitybos teorijos nuostatos, susijusios su galimybe kontroliuoti gumbų susidarymą, taip pat gali būti taikomos hidroponiniam auginimui, tačiau suprantama, kad reikia reikšmingai keisti kiekvienos veislės maistinių medžiagų koncentraciją ir santykį skirtingais etapais. vegetatyvinio augimo, gumbų atsiradimo ir augalų gumbų augimo. Daugumoje leidinių pateikiamos maistinių tirpalų kompozicijos. Tuo pačiu metu iš augalo ir iš ploto vieneto gautų gumbų skaičius skiriasi kelis kartus. Kalbant apie tikslingus maistinių medžiagų tirpalo koregavimus, siekiant radikaliai padidinti gumbų skaičių (o būtent tai yra hidroponikos pranašumas), atviros informacijos yra labai mažai. Pastaraisiais metais išleista vos keletas publikacijų ne su nuorodomis į žinomus praėjusių metų kūrinius, o su originalia medžiaga.
Moderniausia – aeroponinė – mini gumbų auginimo technologija turi nemažai esminių savybių. Iki šiol visi nuoseklūs jo įgyvendinimo etapai yra parengti, tačiau tiriamieji tyrimai tęsiami. Ypatinga aeroponikos technologinės informacijos vertė yra ta, kad ji parodo mini gumbų vystymosi kryptį šiandien visame pasaulyje. Šie patobulinimai yra taikomi arba gali būti pritaikyti kitoms mini gumbų auginimo technologijoms.
Ministiebagumbių gamybos konkrečioms sąlygoms technologijos pasirinkimas turėtų būti pagrįstas gamybos rodiklių, rizikos lygio, darbo išteklių poreikio analize, investicinių sąnaudų, sąnaudų ir pelningumo palyginimu. Kiekviena technologija turi pasirinkimo galimybių ir didelių gamybos efektyvumo svyravimų, priklausomai nuo daugelio veiksnių. Visose technologijose naudojamos ir yra pagrįstos pradine augaline medžiaga iš sterilios kultūros arba mikrostiebagumbių. Šis etapas yra beveik universalus, jį galima laikyti standartiniu. Pačioje mini gumbų auginimo technologijoje reikia rinktis iš daugybės kintamųjų.
Didžioji dauguma didelių sėklininkystės įmonių šiuo metu augina mini gumbus stikliniuose arba plėvelinės dirvožemio šiltnamiuose ant natūralių organinių mineralinių substratų, kuriuose plačiai naudojamos durpės. Ši technologija turi mažiausią mini gumbų kainą. Paprastai per metus auginama viena kultūra. Europoje laikoma normalu iš vieno augalo gauti 4-5 gumbus. Diferencijuotas mikrotrąšų, biologiškai aktyvių medžiagų, AAP naudojimas leidžia padidinti dauginimo koeficientą iki 8-10.
Argumentai bioreaktoriaus naudai – sterilumas, maksimalus mikrostiebagumbių išeiga ploto vienete. Bioreaktoriaus trūkumai – didelio augalų skaičiaus poreikis, mažas gumbų dydis, brendimo ir mechanizuoto sodinimo lauke problema.
Hidroponikos privalumai – gamybiškumas, reali gumbų susidarymo stimuliavimo galimybė, pramoninė įranga; trūkumai - prastas šaknų sistemos vystymasis, infekcijos plitimo per maistinių medžiagų tirpalą rizika, darbo sunkumas. Aeroponika reikalauja daugiau erdvės ir visiško pavėsio šaknų sistemai, dėl geresnio vystymosi ir oro tiekimo galima suformuoti daugiau gumbų lyginant su hidroponika. Tačiau aeroponinė technologija yra pati reikliausia, maitinimas neturėtų nutrūkti ilgiau nei pusvalandžiui.
Ši trumpa apžvalga rodo, kad trejų metų elito bulvių auginimo, naudojant daug mažų gumbų, schemos sukūrimas jau yra realybė. Apimčių padidėjimas ir gamybos intensyvinimas pasiekiamas išgaunant maksimalų mini gumbų skaičių ploto vienete su minimaliu pradinių augalų skaičiumi. Padengtas dirvožemis ir žaliava yra brangūs, todėl iš vieno augalo gauti tik 2-3 gumbus yra neperspektyvus variantas, nors pagrindiniai mini gumbų kiekiai pasaulyje vis dar gaminami tokiu būdu. Naudojant substrato technologiją, faktinis gamybos lygis apskaičiuojamas pagal šiuos parametrus: normalus - 100 vnt / m2, geras - 200 vnt/m2; aukštis - 300 vnt./m2 auginimo sezonui. Hidroponinė technologija gali pagaminti 500 mini gumbų, aeroponinė - 1000 mini gumbų kvadratiniame kvadrate. m įrengimo ploto auginimo sezonui. Nuoroda: substrato technologijos auginimo įrenginių kaina 2021 m. buvo 50 tūkstančių rublių. už kvadratinį metrą, hidroponikai - 100 tūkstančių rublių, aeroponikai - 150 tūkstančių rublių.
Pagrindinė mini gumbų auginimo patalpose problema – pasiekti aktyvaus vegetatyvinio vystymosi ir intensyvaus gumbų formavimosi derinį. Galima padidinti gumbavimosi intensyvumą optimizuojant mikroklimatą (temperatūrą, drėgmę, fotoperiodą), optimizuojant mineralinę mitybą; gumbų susidarymo stimuliatorių naudojimas, vegetatyvinio augimo apribojimai. Tuo pačiu metu gauti dideliais kiekiais mini gumbus yra sudėtinga organizacinė ir technologinė užduotis. Intensyvaus mini gumbų auginimo niuansai buvo komercinė informacija jau daugiau nei 20 metų. Viešoje erdvėje nėra profesinių reglamentų, tai yra kiekvienos įmonės „know-how“.
2022 m. antrąjį ketvirtį bus išleista knyga „Mini bulvių gumbai“, kurioje pristatoma ir analizuojama turima mokslinė ir komercinė informacija šia tema, akcentuojami efektyvūs mažųjų gumbų auginimo intensyvumo didinimo būdai. Informacijos apimtis daugiau nei 400 puslapių Knygą bus galima įsigyti tik prenumeruojant. Paraiškas siųsti adresu: s.banadysev@dokagene.ru