Sergey Banadysev, Doutor en Ciencias Agrícolas, Doka Gene Technologies LLC
Os minitubérculos de pataca (MK) son a primeira descendencia tuberosa de plantas de pataca estériles. A obtención de mini tubérculos é o primeiro ano do réxime de sementes de pataca en todos os países con produción de pataca desenvolvida. Os mini-tuberculos de pataca só se cultivan en condicións de chan protexido, o que exclúe o risco de reinfección das plantas con enfermidades virais, fúngicas e bacterianas (se os tubérculos de plantas estériles se cultivan en terreo aberto, non se obteñen mini-tuberculos como resultado, pero a primeira xeración de campo).
En xeral, acéptase que o diámetro dun mini-tuberculo debe ser de polo menos 10 mm, calquera cousa menos é un micro-tuberculo.
A necesidade de mini-tuberculos para a produción de 10 mil toneladas de elite é: cun esquema de cinco anos de OS e ES (produción de sementes orixinais e de elite) - 50 mil pezas; cun esquema de catro anos de SO e ES - 400 mil pezas; cun esquema de tres anos - 3 millóns de pezas.
A Federación Rusa ten a súa propia base científica e innovadora sólida nesta área. A introdución a gran escala das tecnoloxías máis modernas para o cultivo de mini-tubérculos na Federación Rusa sempre levouse a cabo por diante doutros países con cultivo de pataca desenvolvido: polo que a tecnoloxía de substrato foi introducida hai 40 anos, 15 centros biotecnolóxicos traballaron nela; hidropónico - hai 30 anos, é usado por Doka - Tecnoloxías xenéticas, culturas meristemáticas; aeropónico - desenvolvido no Instituto de Investigación de Biotecnoloxía Agrícola de Todos os rusos (Instituto de Investigación de Biotecnoloxía Agrícola de Todos os rusos) a principios da década de 2000, desde 2010 esta tecnoloxía foi promovida polo Centro Internacional da Pataca e estendeuse activamente por todo o mundo. Na Federación Rusa prodúcense plantas industriais para o cultivo de mini tubérculos: árbore de pataca e meristema. Ao mesmo tempo, a maioría das empresas domésticas de cultivo de sementes aínda producen mini-tuberculos en pequenos volumes, dentro dos límites da necesidade dun esquema de cinco anos para obter a elite. Só a empresa FAT-Agro alcanzou o nivel de máis de 2 millóns de unidades ao ano, o que é suficiente para pasar a un esquema de tres anos.
Un aumento total da produción de mini-tuberculos para reducir o esquema de produción de sementes e mellorar a calidade do produto é unha forma estratéxica de desenvolver a produción de sementes de pataca. Tendo en conta esta perspectiva, nos últimos anos téñense realizado moitos intentos por mellorar as técnicas de cultivo. O obxectivo principal das innovacións é obter o maior número posible de mini-tuberculos por planta in vitro e por unidade de superficie do invernadoiro. Para conseguilo utilízanse moitos métodos de produción de cultivos, pero non todas as solucións propostas a partir dos resultados da investigación científica dan resultados na produción industrial.
Moitos aspectos da produción eficiente de minitubérculos de gran volume son o coñecemento. A produción rusa de tubérculos de mini-pataca sempre levouse a cabo coa base científica e tecnolóxica máis eficiente e avanzada. E agora o país ten tecnoloxías dispoñibles e aplicadas que son significativamente superiores ao nivel mundial.
A condición principal para a produción cualificada de mini-tuberculos é o cumprimento das normas e regulamentos vixentes. O marco normativo da Federación Rusa sobre este tema é de carácter consultivo, no actual regulamento sobre a certificación de cultivos agrícolas, por exemplo, non hai unha palabra sobre as regras para a produción e certificación de tubérculos de mini-pataca. En tal situación, é necesario centrarse na experiencia internacional. En todos os países con produción de sementes de pataca desenvolvida, adoptáronse, aprobáronse oficialmente e observáronse estritamente os requisitos obrigatorios para a organización, tecnoloxía e calidade dos mini-tubículos producidos.
Estes requisitos deben ser tomados como base polas empresas nacionais especializadas na produción de mini-tuberculos, en formato de estándares empresariais, para o autocontrol, ata que o estado formase un marco normativo oficial nesta área. Por exemplo, na Federación Rusa existen normas para o deseño tecnolóxico de complexos de reprodución e invernadoiros de reprodución NTP-APK 1.10.09.001-02. Non obstante, os desenvolvedores do NTP non incluíron no documento unha sección sobre as características obrigatorias das estruturas destinadas ao cultivo de mini-tuberculos. E hai moitas características deste tipo, por exemplo: un invernadoiro debe ter unha porta dobre cun vestidor para cambiar a roupa. O vestiario debe estar equipado con almofadas para os pés e deterxente para lavar e desinfectar as mans. As portas de entrada e todas as aberturas de ventilación deberán estar cubertas con malla de protección contra pulgóns (tamaño máximo de malla 0,5 x 0,9 mm). A temperatura e a humidade deben controlarse adecuadamente (aplicable a unha casa de cristal). Para a adaptación de plantas estériles debe utilizarse un medio sen chan. Se se utiliza unha mestura de solo/solo, debe ser tratada/esterilizada adecuadamente para garantir a ausencia de patóxenos do solo.
O cultivo de minitubérculos debe obterse de microplantas ou microtuberculos certificados oficialmente cultivados en ambiente aséptico a partir do tecido meristemático do material de orixe, probados para a ausencia de virus, viroides e bacterias que infectan as patacas nun laboratorio de probas debidamente acreditado.
Os métodos, o procedemento e a frecuencia de proba da calidade do material en todas as fases da produción de mini-tuberculos están estrictamente regulados.
Acumulouse moita información practicamente significativa sobre a optimización dos protocolos de micropropagación da pataca. A investigación nesta área mostra amplas oportunidades para mellorar o crecemento e desenvolvemento das plantas en función dos cambios na concentración e proporción de nutrientes. Estableceuse que o uso de reguladores de crecemento no cultivo de meristemos de pataca non é necesario, pero a adición de certas substancias, mesmo a baixas concentracións, aumenta e acelera a produción do material. É importante optimizar as condicións de incubación das plantas de pataca micropropagadas utilizando varias fontes de luz, modos de iluminación e ventilación da sala. Coa chegada das lámpadas LED, as súas capacidades comezaron a ser estudadas activamente en relación á micropropagación da pataca. O espectro de luz vermella e vermella afastada aumenta as características de crecemento; porén, a combinación de luz vermella + azul + vermella/branca afastada ten un mellor efecto na formación de tubérculos e na acumulación de metabolitos primarios.
As tecnoloxías para o cultivo de mini tubérculos divídense en dous grupos principais: substrato (gran variedade) e non substrato (cultivo acuático e aeroponía). As principais tecnoloxías para a produción de mini-tuberculos: sobre substratos naturais (80% do volume), hidropónica e aeropónica. A obtención de microtuberculos tamén está relacionada co tema da MC e utilízase cada vez máis para a reprodución masiva do material de orixe. A diferenza entre microtuberculos e minitubculos reside no modo do medio (os microtuberculos s se cultivan en condicins in vitro estriles e os minitberculos s en condicins protexidas ex vitro) e o tamao do tubrculo. Os resultados e conclusións obtidos en experimentos prácticos non se corresponden en moitos casos cos postulados teóricos sobre as posibilidades de estimular a tuberización en cultivo in vitro. Isto aplícase tanto ás dietas, ao uso de reguladores do crecemento, como ás condicións de crecemento e ao uso de factores de estrés. Se a información dispoñible ao público sobre as regulacións tecnolóxicas para a produción de microtuberculos permite, na maioría dos casos, obter resultados bastante mediocres - aproximadamente ou lixeiramente máis dun microtuberculo con un peso de 200-400 mg por planta, entón o axuste profesional da tecnoloxía en relación con as condicións de produción aumentan a eficiencia do proceso ás veces. Na Federación Rusa, hai coñecementos nesta área coa produción de polo menos tres microtuberculos que pesan máis de 0,5 g dunha planta nun tubo de ensaio estándar.
Para o cultivo de microtuberculos durante todo o ano e a mellora da súa calidade, no mundo prodúcense comercialmente varios deseños diferentes de biorreactores. Estes sistemas semiautomáticos permiten reducir o procesamento manual intensivo e, polo tanto, aumentar a produtividade e reducir os custos de produción. Os microtuberculos obtidos en biorreactores teñen unha masa moito maior e un diámetro maior. A tecnoloxía máis recente nesta área é o desenvolvemento de científicos e deseñadores xaponeses.
O sistema de produción de microtuberculos a gran escala que utiliza bolsas de cultivo de plástico produce con éxito de 100 a 300 microtuberculos por bolsa, dependendo da variedade. O cambio da concentración de nutrientes en termos de menor contido de sacarosa, nitróxeno, o aumento do nivel de fosfato de potasio no medio permitiu aumentar o número total e o peso medio dos microtuberculos. A tecnoloxía xaponesa permite producir 250 microtuberculos ao ano (en tres ciclos de colleita) nunha sala de cultivo de 000 m.2. e o 80% dos microtuberculos obtidos por esta tecnoloxía teñen unha masa superior a 1 g, é dicir. apto para plantar directamente no campo.
En todo o mundo prevalece a produción de mini-tubículos sobre substratos naturais. Esta tecnoloxía, aínda que está ben establecida, aínda se pode mellorar significativamente. O xenotipo, a duración e as condicións do cultivo in vitro, o tamaño da planta, a exposición a nutrientes e os reguladores do crecemento afectan notablemente á produción de minitubérculos. A idade e o tratamento previo das mudas durante a plantación, as condicións e o período de endurecemento, a estación de plantación e crecemento, a composición do ambiente do solo, o método de plantación, a densidade de colocación das plantas, as doses de fertilizantes e a iluminación tamén afectan. a intensidade da produción de mini tubérculos.
Moitas substancias e materiais naturais son axeitados como medio para cultivar tubérculos de mini-pataca. O principal compoñente dos substratos de invernadoiro é tradicionalmente a turba. Os ingredientes alternativos, como perlita, vermiculita e vermicompost, tamén gañaron popularidade recentemente debido á súa aceptable capacidade de aireación e retención de auga.
Na maioría dos casos, cando se cultivan mini tubérculos nun cultivo de substrato, é necesario aplicar macro e microfertilizantes. Entre os especialistas, a tecnoloxía que utiliza regos periódicos e fertilizando substratos infértiles con nutrientes chámase hidroponía. As tecnoloxías hidropónicas para o cultivo de mini tubérculos de pataca teñen variedades que utilizan substratos inertes (area, casca de árbores, coco, etc.) e cultivo de auga pura (película fina de nutrientes).
Todas as disposicións da teoría da nutrición da pataca en relación coa posibilidade de controlar a tuberización tamén se poden aplicar no cultivo hidropónico, pero hai unha comprensión da necesidade dun cambio significativo na concentración e proporción de nutrientes para cada variedade e en diferentes etapas. do crecemento vexetativo, o inicio da tuberización e o crecemento dos tubérculos vexetais. As composicións das solucións nutritivas aparecen na maioría das publicacións. Ao mesmo tempo, o número de tubérculos obtidos dunha planta e dunha superficie unitaria difiren varias veces. En canto aos axustes específicos da composición da solución nutritiva para aumentar radicalmente o número de tubérculos (e esta é precisamente a vantaxe da hidroponía) hai moi pouca información aberta. Nos últimos anos, só se publicaron algunhas publicacións non con referencias ás coñecidas composicións de anos pasados, senón con materiais orixinais.
A tecnoloxía aeropónica máis moderna para o cultivo de mini tubérculos ten unha serie de características fundamentais. Ata a data, todas as etapas sucesivas da súa implantación foron traballadas, pero continúan as investigacións exploratorias. O valor especial da información tecnolóxica sobre aeroponía é que amosa a dirección do desenvolvemento dos mini-tuberculos en todo o mundo na actualidade. Estes desenvolvementos son aplicables ou poden adaptarse a outras tecnoloxías para o cultivo de mini-tuberculos.
A elección da tecnoloxía para a produción de mini tubérculos para condicións específicas debe basearse nunha análise dos indicadores de produción, o nivel de riscos, a necesidade de recursos laborais, unha comparación de custos de investimento, custo e rendibilidade. Cada tecnoloxía ten opcións de implementación e flutuacións significativas na eficiencia da produción dependendo de moitos factores. Todas as tecnoloxías utilizan e baséanse en material vexetal inicial procedente dun cultivo estéril ou microtuberculos. Esta etapa é case universal, pódese considerar estándar. Na propia tecnoloxía de cultivo de mini tubérculos, tes que escoller entre un gran número de variables.
Na actualidade, a gran maioría das grandes empresas de sementes cultivan mini-tubérculos en invernadoiros de vidro ou película sobre substratos organominerais naturais cun uso extensivo de turba. Esta tecnoloxía ten o custo máis baixo dun mini-tuberculo. Como regra xeral, cultívase unha colleita ao ano. En Europa, considérase normal obter 4-5 tubérculos dunha planta. A aplicación diferenciada de microfertilizantes, substancias bioloxicamente activas, PPP permiten aumentar o factor de multiplicación ata 8-10.
Os argumentos a favor do biorreactor son a esterilidade, o rendemento máximo de microtuberculos por unidade de superficie. As desvantaxes dun biorreactor son a necesidade dunha gran cantidade de plantas, o pequeno tamaño dos tubérculos, o problema da maduración e a plantación mecanizada no campo.
As vantaxes da hidroponía son a fabricabilidade, unha posibilidade real de estimular a tuberización, o equipamento industrial; contras: mal desenvolvemento do sistema raíz, risco de propagación da infección a través da solución nutritiva, laboriosidade. A aeroponía require máis espazo e sombra completa para o sistema raíz, debido a un mellor desenvolvemento e subministración de aire, pódense formar máis tubérculos en comparación coa hidroponía. Non obstante, a tecnoloxía aeropónica é a máis esixente, a subministración de enerxía non debe interromperse durante máis de media hora.
Esta breve revisión mostra que o desenvolvemento dun esquema de tres anos para a produción de patacas de elite utilizando un gran número de mini-tubículos xa é unha realidade. O aumento dos volumes e a intensificación da produción conséguese mediante a obtención do máximo número de minituberculos por unidade de superficie cun mínimo de plantas iniciais. O solo cuberto e o material de orixe son caros, polo que a obtención de só 2-3 tubérculos dunha planta é unha opción pouco prometedora, aínda que os principais volumes de mini tubérculos do mundo aínda se producen deste xeito. Coa tecnoloxía de substrato, o nivel real de produción estímase segundo os seguintes parámetros: normal - 100 pezas / m2, bo - 200 pezas/m2; alto - 300 pezas/m2 para a estación de crecemento. A tecnoloxía hidropónica ten o potencial de producir 500 mini-tuberculos, aeropónica - 1000 mini-tuberculos por metro cadrado. m. de superficie de instalación para a época de crecemento. Como referencia: o custo das instalacións de cultivo para a tecnoloxía de substrato en 2021 foi de 50 mil rublos. por metro cadrado, para hidropónico - 100 mil rublos, para aeropónico - 150 mil rublos.
O principal problema do cultivo de mini tubérculos en interiores é lograr unha combinación de desenvolvemento vexetativo activo coa formación intensiva de tubérculos. É posible aumentar a intensidade da tuberización optimizando o microclima (temperatura, humidade, fotoperíodo), optimizando a nutrición mineral; o uso de estimulantes da tuberización, restricións ao crecemento vexetativo. Ao mesmo tempo, a obtención de mini tubérculos en grandes volumes é unha tarefa organizativa e tecnolóxica complexa. Os matices do cultivo intensivo de mini tubérculos son información comercial durante máis de 20 anos. Non hai normativas profesionais de dominio público, este é o saber facer de cada empresa individual.
No segundo trimestre de 2022 publicarase o libro "Mini tubérculos de pataca", que presenta e analiza a información científica e comercial dispoñible sobre o tema, e con énfase nos métodos eficaces para aumentar a intensidade da produción de mini tubérculos. O volume de información é de máis de 400 páxinas. O libro só estará dispoñible mediante subscrición. Enviar solicitudes a: s.banadysev@dokagene.ru