Sergey Banadysev, doktor zemědělských věd, Doka Gene Technologies LLC
Bramborové minihlízy (MK) jsou prvním hlíznatým potomkem sterilních bramborových rostlin. Získávání minihlíz je prvním rokem schématu osiva brambor ve všech zemích s rozvinutou produkcí brambor. Minihlízy brambor se pěstují pouze v chráněných půdních podmínkách, které vylučují rizika opětovné infekce rostlin virovými, houbovými a bakteriálními chorobami (pokud jsou hlízy ze sterilních rostlin pěstovány ve volné půdě, pak se nezískávají minihlízy jako výsledek, ale první generace pole).
Obecně se uznává, že průměr minihlízy by měl být alespoň 10 mm, cokoli méně je mikrohlíza.
Potřeba minihlíz pro výrobu 10 tisíc tun elity je: s pětiletým schématem OS a ES (původní a elitní produkce semen) - 50 tisíc kusů; se čtyřletým schématem OS a ES - 400 tisíc kusů; s tříletým schématem - 3 miliony kusů.
Ruská federace má v této oblasti vlastní solidní vědeckou a inovační základnu. Rozsáhlé zavádění nejmodernějších technologií pro pěstování minihlíz v Ruské federaci bylo vždy prováděno před ostatními zeměmi s rozvinutým pěstováním brambor: technologie substrátu byla tedy zavedena před 40 lety, pracovalo na ní 15 biotechnologických center; hydroponická - před 30 lety ji používá Doka - Gene Technologies, Meristematic Cultures; aeroponic - vyvinuto v All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology (All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology) na počátku 2000, od roku 2010 je tato technologie propagována Mezinárodním bramborovým centrem a aktivně šířena po celém světě. V Ruské federaci se vyrábějí průmyslové závody na pěstování minihlíz: Potato Tree a Meristem. Většina tuzemských semenářských podniků přitom stále vyrábí minihlízy v malých objemech, v mezích potřeby pětiletého schématu pro získání elity. Pouze společnost FAT-Agro dosáhla úrovně více než 2 milionů jednotek ročně, což je dost na přechod na tříleté schéma.
Všestranné zvýšení produkce minihlíz za účelem snížení režimu produkce osiva a zlepšení kvality produktů je strategickým způsobem rozvoje produkce osiva brambor. S ohledem na tuto perspektivu bylo v posledních letech učiněno mnoho pokusů o zlepšení kultivačních technik. Hlavním cílem inovací je získat co nejvíce minihlíz na rostlinu in vitro a na jednotku plochy skleníku. K jeho dosažení se používá mnoho metod rostlinné výroby, ale ne všechna řešení navržená na základě výsledků vědeckého výzkumu dávají výsledky v průmyslové výrobě.
Mnoho aspektů efektivní velkoobjemové výroby minihlíz je know-how. Ruská výroba mini-bramborových hlíz byla vždy prováděna na nejefektivnějším a nejpokročilejším vědeckém a technologickém základě. A nyní má země dostupné a aplikované technologie, které výrazně převyšují světovou úroveň.
Prvořadou podmínkou pro kvalifikovanou výrobu minihlíz je dodržování platných pravidel a předpisů. Regulační rámec Ruské federace na toto téma má poradní charakter, v aktuálním nařízení o certifikaci zemědělských plodin například není ani slovo o pravidlech pro produkci a certifikaci minihlíz brambor. V takové situaci je nutné se zaměřit na mezinárodní zkušenosti. Ve všech zemích s rozvinutou produkcí bramborového osiva jsou přijaty, úředně schváleny a přísně dodržovány závazné požadavky na organizaci, technologii a kvalitu produkovaných minihlíz.
Tyto požadavky by měly být brány jako základ pro domácí podniky specializující se na výrobu minihlíz ve formátu podnikových norem pro sebekontrolu, dokud stát nevytvoří oficiální regulační rámec v této oblasti. Například v Ruské federaci existují normy pro technologický návrh chovných komplexů a reprodukčních skleníků NTP-APK 1.10.09.001-02. Vývojáři NTP však do dokumentu nezahrnuli část o povinných vlastnostech konstrukcí určených pro pěstování minihlíz. A takových funkcí je mnoho, například: skleník by měl mít dvoukřídlé dveře s šatnou na převlékání. Přebalovací prostor by měl být vybaven podložkami na nohy a mycím prostředkem na mytí a dezinfekci rukou. Vstupní dveře a všechny větrací otvory musí být zakryty síťkou proti mšicím (velikost oka maximálně 0,5 x 0,9 mm). Místnost musí být řádně kontrolována z hlediska teploty a vlhkosti (platí pro skleník). Pro adaptaci sterilních rostlin by se mělo použít médium bez půdy. Je-li použita směs půda/půda, musí být náležitě ošetřena/sterilizována, aby se zajistila nepřítomnost půdních patogenů.
Plodina minihlíz musí být získána z úředně certifikovaných mikrorostlin nebo mikrohlíz vypěstovaných v aseptickém prostředí z meristematického pletiva výchozího materiálu, testovaných na nepřítomnost virů, viroidů a bakterií infikujících brambory v řádně akreditované zkušební laboratoři.
Metody, postup, četnost zkoušení kvality materiálu ve všech fázích výroby minihlíz jsou přísně regulovány.
O optimalizaci protokolů mikropropagace brambor bylo nashromážděno mnoho prakticky významných informací. Výzkum v této oblasti ukazuje dostatek příležitostí ke zlepšení růstu a vývoje rostlin na základě změn v koncentraci a poměru živin. Bylo zjištěno, že použití růstových regulátorů v kultuře meristémů bramboru není nutné, ale přídavek určitých látek i v nízkých koncentracích zvyšuje a urychluje produkci materiálu. Je důležité optimalizovat inkubační podmínky mikropropagovaných rostlin brambor pomocí různých světelných zdrojů, režimů osvětlení a větrání místnosti. S příchodem LED lamp se jejich schopnosti začaly aktivně studovat ve vztahu k mikropropagaci brambor. Červené a daleko červené spektrum světla zvyšuje růstové charakteristiky; kombinace červené + modré + daleko červené/bílé světlo má však lepší vliv na tvorbu hlíz a akumulaci primárních metabolitů.
Technologie pro pěstování minihlíz se dělí do dvou hlavních skupin: substrátové (velká odrůda) a nesubstrátové (vodní kultury a aeroponie). Hlavní technologie výroby minihlíz: na přírodních substrátech (80% objemu), hydroponické a aeroponické. S tématem MC souvisí i získávání mikrohlíz a je stále více využíváno pro masovou reprodukci výchozího materiálu. Rozdíl mezi mikrohlízami a minihlízami spočívá v režimu média (mikrohlízy se pěstují pouze za sterilních podmínek in vitro a minihlízy pouze v chráněných podmínkách ex vitro) a velikosti hlíz. Výsledky a závěry získané v praktických experimentech v mnoha případech neodpovídají teoretickým postulátům o možnostech stimulace tubezifikace v kultuře in vitro. To platí jak pro diety, používání růstových regulátorů, tak i podmínky pěstování a používání stresových faktorů. Pokud veřejně dostupné informace o technologických předpisech pro výrobu mikrohlíz dovolují ve většině případů získat spíše průměrné výsledky - přibližně nebo o něco více než jedna mikrohlíza o hmotnosti 200-400 mg na rostlinu, pak odborné přizpůsobení technologie ve vztahu ke konkrétnímu výrobní podmínky občas zvyšují efektivitu procesu. V Ruské federaci existuje v této oblasti know-how s výrobou minimálně tří mikrohlíz o hmotnosti vyšší než 0,5 g z jedné rostliny ve standardní zkumavce.
Pro celoroční pěstování mikrohlíz a zlepšování jejich kvality se ve světě komerčně vyrábí několik různých provedení bioreaktorů. Tyto poloautomatické systémy umožňují snížit intenzivní ruční zpracování a tím zvýšit produktivitu a snížit výrobní náklady. Mikrohlízy získané v bioreaktorech mají mnohem větší hmotnost a větší průměr. Nejnovější technologií v této oblasti je vývoj japonských vědců a designérů.
Systém výroby mikrohlíz ve velkém měřítku s použitím plastových kultivačních sáčků úspěšně produkuje 100 až 300 mikrohlíz na jeden sáček, v závislosti na odrůdě. Změna koncentrace živin ve smyslu nižšího obsahu sacharózy, dusíku, zvýšení hladiny fosforečnanu draselného v médiu umožnilo zvýšit celkový počet a průměrnou hmotnost mikrohlíz. Japonská technologie umožňuje vyprodukovat 250 000 mikrohlíz ročně (ve třech cyklech sklizně) v 66 m kultivační místnosti2. a 80 % mikrohlíz získaných touto technologií má hmotnost větší než 1 g, tzn. vhodné pro výsadbu přímo na pole.
Na celém světě převládá produkce minihlíz na přírodních substrátech. Tato technologie, i když je dobře zavedená, může být stále výrazně vylepšena. Genotyp, doba a podmínky kultivace in vitro, velikost rostlin, expozice živin a regulátorů růstu výrazně ovlivňují produkci minihlíz. Vliv má také stáří a předúprava sazenic při výsadbě, podmínky a doba otužování, sezóna výsadby a pěstování, složení půdního prostředí, způsob výsadby, hustota umístění rostlin, dávky hnojiva a osvětlení. intenzita produkce minihlíz.
Mnoho přírodních látek a materiálů se hodí jako médium pro pěstování minihlíz brambor. Hlavní složkou skleníkových substrátů je tradičně rašelina. Alternativní přísady - jako perlit, vermikulit a vermikompost - si v poslední době také získaly oblibu díky své přijatelné provzdušňovací schopnosti a schopnosti zadržovat vodu.
Ve většině případů je při pěstování minihlíz v substrátové kultuře nutné aplikovat makro- a mikrohnojiva. Technologie využívající periodickou zálivku a hnojení neúrodných substrátů živinami se mezi odborníky nazývá hydroponie. Hydroponické technologie pro pěstování minihlíz brambor mají odrůdy využívající inertní substráty (písek, kůra stromů, kokos atd.) a čistou vodní kulturu (tenký živný film).
Veškerá ustanovení teorie výživy brambor ve vztahu k možnosti kontroly tubezifikace lze aplikovat i při hydroponickém pěstování, je však chápána nutnost výrazné změny koncentrace a poměru živin pro každou odrůdu a v různých fázích. vegetativního růstu, zahájení tuberizace a růstu rostlinných hlíz. Složení živných roztoků je uvedeno ve většině publikací. Počet hlíz získaných z rostliny a z jednotky plochy se přitom několikrát liší. Pokud jde o cílené úpravy živného roztoku s cílem radikálně zvýšit počet hlíz (a to je právě výhoda hydroponie), je otevřených informací velmi málo. V posledních letech vyšlo jen několik publikací nikoli s odkazy na známé skladby minulých let, ale s původními materiály.
Nejmodernější - aeroponická - technologie pěstování minihlíz má řadu zásadních vlastností. K dnešnímu dni jsou rozpracovány všechny postupné etapy jeho realizace, ale průzkumný výzkum pokračuje. Zvláštní hodnota technologických informací o aeroponii je v tom, že ukazují směr vývoje minihlíz v dnešním světě. Tento vývoj je použitelný nebo je lze přizpůsobit jiným technologiím pro pěstování minihlíz.
Volba technologie výroby minihlíz pro konkrétní podmínky by měla vycházet z rozboru produkčních ukazatelů, úrovně rizik, potřeby pracovních zdrojů, srovnání investičních nákladů, nákladů a rentability. Každá technologie má možnosti implementace a výrazné kolísání efektivity výroby v závislosti na mnoha faktorech. Všechny technologie využívají a jsou založeny na výchozím rostlinném materiálu ze sterilní kultury nebo mikrohlíz. Tato etapa je téměř univerzální, lze ji považovat za standardní. V samotné technologii pěstování minihlíz si musíte vybrat z velkého množství proměnných.
Naprostá většina velkých semenářských firem v současnosti pěstuje minihlízy ve sklenících nebo fóliových půdních sklenících na přírodních organominerálních substrátech s rozsáhlým využitím rašeliny. Tato technologie má nejnižší cenu minihlíz. Zpravidla se pěstuje jedna plodina ročně. V Evropě se považuje za normální získat 4-5 hlíz z jedné rostliny. Diferencovaná aplikace mikrohnojiv, biologicky aktivních látek, PPP umožňují zvýšit multiplikační faktor až na 8-10.
Argumenty ve prospěch bioreaktoru jsou sterilita, maximální výtěžnost mikrohlízek na jednotku plochy. Nevýhody bioreaktoru jsou potřeba velkého počtu rostlin, malá velikost hlíz, problém dozrávání a mechanizované výsadby na pole.
Výhody hydroponie jsou vyrobitelnost, skutečná možnost stimulace tuberizace, průmyslové vybavení; nevýhody - špatný vývoj kořenového systému, riziko šíření infekce živným roztokem, pracnost. Aeroponie vyžaduje více prostoru a úplný stín pro kořenový systém, díky lepšímu vývoji a přívodu vzduchu lze oproti hydroponii vytvořit více hlíz. Aeroponická technologie je však nejnáročnější, napájení by nemělo být přerušeno na více než půl hodiny.
Tento stručný přehled ukazuje, že vývoj tříletého schématu produkce elitních brambor s použitím velkého množství minihlíz je již realitou. Zvýšení objemů a intenzifikace produkce je dosaženo získáním maximálního počtu minihlíz na jednotku plochy s minimálním počtem počátečních rostlin. Zakrytá půda a výchozí materiál jsou drahé, takže získání pouze 2-3 hlíz z jedné rostliny je neperspektivní možností, ačkoli hlavní objemy minihlíz ve světě se stále vyrábějí tímto způsobem. U technologie substrátu se skutečná úroveň produkce odhaduje podle následujících parametrů: normální - 100 ks/m2, dobrý - 200 kusů/m2; vysoká - 300 kusů/m2 pro vegetační období. Hydroponická technologie má potenciál produkovat 500 minihlíz, aeroponická - 1000 minihlíz na m2021. m. instalační plochy pro vegetační období. Pro informaci: náklady na kultivační zařízení pro technologii substrátu v roce 50 byly 100 tisíc rublů. za metr čtvereční, pro hydroponii - 150 tisíc rublů, pro aeroponii - XNUMX tisíc rublů.
Hlavním problémem pěstování minihlíz v interiéru je dosažení kombinace aktivního vegetativního vývoje s intenzivní tvorbou hlíz. Intenzitu tuberizace je možné zvýšit optimalizací mikroklimatu (teplota, vlhkost, fotoperioda), optimalizací minerální výživy; použití tuberizačních stimulantů, omezení vegetativního růstu. Získávání minihlíz ve velkých objemech je přitom složitým organizačním a technologickým úkolem. Nuance intenzivního pěstování minihlíz jsou komerční informací již více než 20 let. Ve veřejné sféře neexistují žádné profesní předpisy, jde o know-how každého jednotlivého podniku.
Ve druhém čtvrtletí roku 2022 vyjde kniha „Minihlízy brambor“, která představí a analyzuje dostupné vědecké a komerční informace k tématu a s důrazem na efektivní metody zvýšení intenzity produkce minihlíz. Rozsah informací je více než 400 stran.Kniha bude dostupná pouze na základě předplatného. Přihlášky zasílejte na: s.banadysev@dokagene.ru