Совершенствование биотехнологических подходов в оздоровлении и размножении селекционных сортов картофеля

При этом производство мини-клубней преимущественно с использованием биотехнологических установок различного технического исполнения. По многолетним данным ФГБНУ «Самарский НИИСХ» максимальная урожайность микро-растений по группе сортов отмечена именно на биотехнологических модулях КД-10 Картофельное дерево-10 (гидропонное выращивание) и «Урожай» (аэропонное выращивание). При этом доля стандартных по размеру клубней также максимальная отмечена при выращивании на биотехнологических модуля [1]. В тоже время необходимо отметить, что производственный цикл при данном способе выращивания проходит в замкнутом помещении, что полностью исключает влияние внешних условий, в первую очередь проникновение инфекции. Сбор клубней при таком способе производства полностью контролируется специалистами, что подтверждается на практике 100 % товарностью получаемой продукции, а разработанный технологический регламент производства оздоровленного семенного картофеля на биотехнологическом модуле Картофельное дерево («КД-10») позволяет оптимизировать расходы на технологический процесс и тем самым значительно снизить себестоимость получаемой продукции. Однако проведенный сравнительный скрининг имеющихся на мировом рынке биотехнологических аппаратов и модулей, а также используя опыт использования данных установок учёными ФГБНУ «Самарский НИИСХ» показал их существенные недостатки и технические недоработки. Биотехнологическая установка КД-10 (ООО «Дока Генные Технологии», г. Москва) для использования требует специально оборудованного объемного помещения, использование в качестве источника освещения натриевых ламп высокого давления мощностью 400-600 Вт приводит к сильному перегреву растений, тем самым требуя установки постоянного вентилирования и охлаждения помещения. Это приводит к дополнительному риску проникновения через вентиляционные каналы биологической угрозы.V этап. Сбор и хранение миниклубней; Использование при производстве миниклубней картофеля биотехнологических установок и модулей различного технического исполнения накладывает определенные особенности на сбор, хранение и подготовку миниклубней к полевой вегетации. Процесс клубнеобразования картофеля на установках проходит в изолированном объеме, при повышенной влажности воздуха. Нарушение оптимального уровня влажности в камере может привести к появлению «водяных язв» и неминуемому загниванию клубней. Сбор клубней и укладка на хранение должны обязательносопровождаться двух-трех суточным подсушиванием при температуре 20-220 С с размещением клубней в 1 слой покрытый марлевой тканью или фильтровальной бумагой. После прохождения периода подсушивания клубни укладываются в полипропиленовый контейнер, с верхней и нижней части размещается фильтровальная бумага для контроля влажности, контейнер закрывается неплотно крышкой и помещается в холодильник для прохождения периода покоя. Сбор клубней на биотехнологических установках длительный и может продолжаться от 1 до 2 месяцев за вегетацию. В связи с этим рекомендуется собранные клубни размещать в контейнеры для хранения по сбору за неделю или декаду. Это позволит более четко контролировать период покоя и время выхода из него для организации проращивания. Параметры и характеристики периода покоя миниклубней совпадают с показателями хранения семенного и товарного картофеля. В процессе хранения необходимо ежедневно проводить мониторинг режимов хранения и внешне отслеживать состояние миниклубней.2.3 Рост и развитие меристемных растений, при их многократном черенкованииКак показывает мировой и отечественный опыт возделывания картофеля, биологические факторы являются одним из наименее ресурсоемких и наиболее экономичных факторов интенсификации и эффективности производства картофеля. С повышением уровня управления в этой сфере растениеводства все большее значение приобретают потенциальные способности сортов, поскольку они способствуют более рациональному использованию природных и продуктивных ресурсов. Кроме того, целенаправленное внедрение сортов, ориентированных на относительно благоприятные или, наоборот, неблагоприятные погодные условия, способствует стабильной работе картофелеводческой отрасли и расширению возделывания картофеля относительно устойчивых к болезням и вредителям сортов. Значительно снижает потери урожая и производственные затраты, улучшает качество клубней.Однако реализация потенциала того или иного сорта картофеля во многом зависит от его семенной продуктивности, ее рациональности и способности реализовать достижения современной селекции. В то же время в последние годы наблюдается слабая материально-технологическая база семеноводства, отсутствие функционирования семеноводческих хозяйств, специализированных семеноводческих хозяйств и организаций, отсутствие четкого механизма выращивания семян. Внедрение в производство новых сортов картофеля, нескоординированность и во многом стихийность складывающихся экономических связей между сельскохозяйственными предприятиями и организацией семенных сетей, между производителями и потребителями семян картофеля не гарантируют своевременного разнообразия. Возможны не только изменения, но и регулярное обновление сорта.По сути, нынешние системы производства семян ориентированы больше на обновление сортов, чем на замену сортов, поэтому производители картофеля упускают огромные урожаи. Определенные трудности возникают из-за нестабильности семенного производства, несогласованности испытаний, проверки производства и внедрения в производство новых сортов картофеля. По этим и многим другим причинам внедрение новых сортов часто превышает сроки их создания. Поэтому в целом потенциал многих новых сортов картофеля в производственных условиях реализуется менее чем наполовину из-за отсутствия семеноводства и постоянного снижения уровня сельскохозяйственной культуры.2.4 Влияние способов размножения на продуктивностьи количественный выход оздоровленного картофеляОтобранные из урожая элитные растения маркируют или иным образом подвергают серологическому анализу (специальные сыворотки проверяют на вирусную или бактериальную инфекцию). Отбирают незараженные клоны для производства семян и выращивают элиту. Продуктивность этих элит обычно на 45-50% выше по сравнению с элитами, выращенными из клонов, отобранных только визуальным путем. Этот метод уже давно успешно применяется семеноводами. Основным недостатком является то, что серологические анализы не выявляют вирусы в низких концентрациях в клеточном соке растений. Это привело к масштабной эпидемии вирусных заболеваний элитного урожая картофеля и его воспроизводства. Продуктивность элиты была существенно ниже генетического потенциала породы.Второй способ получения безвирусных растений существенно отличается от первого. Он используется для создания растений, а не для поиска здоровых растений. Этот метод позволяет приблизить продуктивность сортового семенного фонда к его генетическому потенциалу и получить более продуктивные семена, чем при использовании серологического анализа и методов селекции клубней. Семенной материал, полученный меристемным методом, сохраняет продуктивность до пятой репродукции [1]. К положительным сторонам этого метода можно отнести:1. Культура меристем необходима как метод восстановления при сильном, иногда 100%, повреждении некоторых сортов картофеля вирусной инфекцией.2. Не менее, а может быть, и более важным фактором в культуре тканей является обеспечение чрезвычайно высоких скоростей пролиферации при крупномасштабном ускоренном микроклонированиимеристематического материала invitro.3. Меристемный картофель фенотипически и частично генотипически разнообразен. Исходя из этого, отбор клонов наиболее здоровых, типичных, биологически и хозяйственно ценных растений не только необходим, но и неизбежен.4. Подлинная эффективность системы производства семенного картофеля, основанной на здоровье меристемы, невозможна без создания и соблюдения всех необходимых агротехнических приемов и мер защиты ее компонентов.5. Культура invitro на основе апикальных меристем является важным и ныне незаменимым методом поддержания, переноса и хранения наиболее ценных растений и селекционных клонов мирового генофонда картофеля.2.5 Продуктивность оздоровленного материала, полученного разными способамиВ выращивании картофеля особенно важное значение имеет размножение рассадной культуры. Использование рассадных культур резко ускоряет массовое производство основного семенного материала картофеля при полном отсутствии вирусных и бактериальных инфекций.Так, например, при третьем черенковании растений invitro наблюдалось незначительное снижение приживаемости растений в полевых условиях. Меристемные линии сортов Невский, Жуковский ранний, Пикассо не показали изменений морфологических признаков при выращивании в полевых условиях, что подтверждает мнение о том, что меристемное происхождение растений обеспечивает генетическую идентичность растений, полученных от мериклонов.Низкую приживаемость проростковых черенков в первом опыте (3-ечеренкование) можно объяснить их возрастом и истощением вследствие повторных черенков. При посадке в почву такие растения находились в неблагоприятных условиях. Обычно эти растения высаживают в поле в июле, когда происходят резкие изменения температуры и влажности. Факторами, ограничивающими выживаемость растений в полевых условиях, можно считать погодные условия и возраст саженцев.В литературе мало данных о продуктивности растений invitro с многочисленными черенками и целыми клубневыми побегами. Исследование этих вопросов важно для разработки ускоренных методов получения высококачественного семенного материала. Более того, это имеет принципиальное значение для контроля продуктивности здоровых растений картофеля в полевых условиях.Чем старше первоначальное пробирочноерастение, тем ниже его производительность. Такая закономерность наблюдалась у всех изученных сортов (Невский, Жуковский ранний, Пикассо). У сорта Невский наибольшее количество клубней образовалось при первом черенковании.Число клубней на кусте составило для первого черенкования 9,7, для второго несколько меньше - 8,2. При последующих черенках (3-4 и т. д.) количество клубней на кусте составило 5,3. 4,4 шт./куст. Продуктивность куста снизилась из-за высадки в поле новых побегов и изменения возраста исходных растений. Число клубней на кусте сорта Невский при первом укосе составляло в среднем 7,4, затем с увеличением количества ростковых черенков оно уменьшалось до 4,2 при втором укосе и 3,1 на куст при третьем.Следует отметить, что для всех штаммов пророщенные растения были менее продуктивными, чем растения invitro.Замечено, что количество клубней у вегетирующих кустарников закономерно уменьшается с увеличением возраста пробирочных и проростковых растений.Следует, в частности, отметить, что физиологическое старение при ростковом методе происходит раньше (3-4-е черенкование), чем у меристемных растений invitro (8-е черенкование). Такая модель почкования методов может быть связана с ростом вирусных инфекций. Метод иммуноферментного анализа растений, выращенных в открытом грунте, показал значительное снижение иммунитета побегов и меристемных растений при множественных срезах.Таким образом, видно, что многократное срезание почек с пробирочных растений и целых клубней снижает вирусные заболевания.ЗАКЛЮЧЕНИЕУвеличение производства картофеля и удовлетворение спроса населения на картофельную продукцию через внутренний рынок является важнейшей задачей отечественного сельского хозяйства. Повышение качества семенного материала важно для обеспечения устойчивого производства картофеля во всех категориях хозяйств. В настоящее время наиболее успешно эта проблема решается в системах безвирусного семеноводства картофеля путем сортового улучшения, клонального размножения меристемныхмикрофитов, а также использования различных приемов получения здоровых мелких клубней. Исходный материал для производства суперэлитного и элитного картофеля.Для получения высоких урожаев фарфорового картофеля рекомендуется приобретать семенной материал у российских производителей (лабораторий научно-исследовательских учреждений) или создать собственное фермерское отделение по улучшению картофелеводческого материала на меристематической основе.Известно, что успех клональногомикроразмножения зависит от меристемного эксплантата. В этом случае наблюдается закономерность: чем больше зачатков и тканей имеет лист, тем легче происходит процесс морфогенеза и формирование всего растения. В то же время развитие этих конусов роста увеличивает риск быстрого перемещения вируса по проводящей системе. Небольшие меристематические эксплантаты могут также содержать вирусы, которые проникают в клетки путем медленной диффузии через плазмобласты.В целом эффективность использования апикальных меристем как метода лечения зараженных вирусом растений может быть очень низкой. Риск попадания вируса в здоровые ткани можно снизить, используя препаративную гипертермию или химиотерапию исходного растения.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫФедорова Л.Н. Повышение эффективности производства семенного картофеля путем оптимизации параметров тканевой технологии в условиях Северо-Западной зоны Российской Федерации: дис. д-ра с.-х. наук. Великие Луки, 2011. 397 с. Анисимов Б.В. Фитопатогенные вирусы и их контроль в семеноводстве картофеля: практическое руководство. М.: ФГНУ Росинформагротех, 2004. 80 с. Безвирусное семеноводство картофеля: рекомендации / Б.В. Анисимов, Л.Н. Трофимец и др. М.: Агропромиздат. 1990. 34 с. 42 Анисимов Б.В., Трофимец Л.Н. Эффективность безвирусного семеноводства картофеля // Защита растений. 1991. № 4. С. 9–11. Писарев Б.А., Трофимец Л.Н. Семеноводство картофеля. М.: Россельхозиздат, 1982. 240 с.Трофимец Л.Н. Вирусные болезни картофеля. М.: Агропромиздат, 1990. 79 с. Агоева Н.В. Применение метода культуры апикальной меристемы для оздоровления картофеля сорта Кобблер от вируса Х // Вирусологические исследования на Дальнем Востоке. Владивосток, 1969. С. 129-131. Картофель: биология и технологии возделывания / Белоус Н.М., Ториков В.Е., Котиков М.В., Богомаз О.А., Богомаз А.В. Брянск, 2010. Растениеводство / Ториков В.Е., Белоус Н.М., Мельникова О.В., Артюхова С.В. учебник для вузов / Санкт-Петербург, 2020.Удовицкий, А.С. Советы бывалого дачника. / А.С. Удовицкий - Ростов на Дону: Феникс, 2010. - 351 с. Лушкин, А. Оздоровление картофеля. / А. Лушкин // Газета «Дачная», 2017. №7. Мордовия, с. Ельники. Овэс, Е.В. Исходный оздоровленный материал для семеноводства картофеля: практический опыт. / Е.В. Овэс, Б.В. Анисимов, С.В. Жевора, В.В. Бойко, Н.А. Гаитова, Н.А. Фенина, О.А. Шишкина //Агро-Инновации. – 2019. - № 3(2). – С. 10-17. Полухин, Н.И. Преимущества использования улучшающего отбора при производстве оригинальных семян картофеля. / Н.И. Полухин, Г.Х. Мызгина // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2015. - № 1(242). – С. 25-31.