Sergey Banadysev, dottore in scienze agrarie, Doka Gene Technologies LLC
I minituberi di patate (MK) sono la prima progenie tuberosa di piante di patate sterili. L'ottenimento dei mini-tuberi è il primo anno del programma di sementi di patate in tutti i paesi con una produzione di patate sviluppata. I mini tuberi di patate vengono coltivati solo in condizioni di terreno protette, che escludono i rischi di reinfezione delle piante con malattie virali, fungine e batteriche (se i tuberi di piante sterili vengono coltivati in piena terra, non si ottengono mini tuberi come risultato, ma la prima generazione di campo).
È generalmente accettato che il diametro di un mini-tuber debba essere di almeno 10 mm, qualsiasi cosa in meno è un micro-tuber.
La necessità di mini-tuberi per la produzione di 10 mila tonnellate di élite è: con uno schema quinquennale di OS ed ES (produzione di semi originali ed d'élite) - 50 mila pezzi; con uno schema quadriennale di OS ed ES - 400 mila pezzi; con uno schema triennale - 3 milioni di pezzi.
La Federazione Russa ha una propria solida base scientifica e innovativa in questo settore. L'introduzione su larga scala delle più moderne tecnologie per la coltivazione dei mini-tuberi nella Federazione Russa è sempre stata effettuata in anticipo rispetto ad altri paesi con la coltivazione delle patate sviluppata: così la tecnologia del substrato è stata introdotta 40 anni fa, su di essa hanno lavorato 15 centri biotecnologici; idroponica - 30 anni fa, è utilizzata da Doka - Gene Technologies, Meristematic Cultures; aeroponico - sviluppato presso l'Istituto di ricerca russo di biotecnologia agricola (Istituto di ricerca russo di biotecnologia agricola) all'inizio degli anni 2000, dal 2010 questa tecnologia è stata promossa dall'International Potato Center e diffusa attivamente in tutto il mondo. Nella Federazione Russa vengono prodotti impianti industriali per la coltivazione di mini-tuberi: Potato Tree e Meristem. Allo stesso tempo, la maggior parte delle imprese nazionali di coltivazione di semi producono ancora mini-tuberi in piccoli volumi, nei limiti della necessità di uno schema quinquennale per ottenere l'élite. Solo l'azienda FAT-Agro ha raggiunto il livello di oltre 2 milioni di unità all'anno, sufficienti per passare a un regime triennale.
Un aumento totale della produzione di mini-tuberi al fine di ridurre il regime di produzione di semi e migliorare la qualità del prodotto è un modo strategico per sviluppare la produzione di semi di patate. Con questa prospettiva in mente, negli ultimi anni sono stati fatti molti tentativi per migliorare le tecniche di coltivazione. L'obiettivo principale delle innovazioni è ottenere il maggior numero possibile di mini-tuberi per pianta in vitro e per unità di superficie della serra. Per raggiungerlo vengono utilizzati molti metodi di produzione delle colture, ma non tutte le soluzioni proposte sulla base dei risultati della ricerca scientifica danno risultati nella produzione industriale.
Molti aspetti di una produzione efficiente di minituber ad alto volume sono il know-how. La produzione russa di tuberi di patate mini è sempre stata effettuata sulla base scientifica e tecnologica più efficiente e avanzata. E ora il Paese ha a disposizione e applicato tecnologie significativamente superiori al livello mondiale.
Condizione primaria per la produzione qualificata di mini-tuberi è il rispetto delle norme e dei regolamenti vigenti. Il quadro normativo della Federazione Russa su questo argomento è di natura consultiva, nell'attuale regolamento sulla certificazione delle colture agricole, ad esempio, non c'è una parola sulle regole per la produzione e la certificazione dei mini tuberi di patata. In una situazione del genere, è necessario concentrarsi sull'esperienza internazionale. In tutti i paesi con una produzione di semi di patate sviluppata, sono stati adottati, ufficialmente approvati e rigorosamente osservati requisiti obbligatori per l'organizzazione, la tecnologia e la qualità dei mini-tuberi prodotti.
Questi requisiti dovrebbero essere presi come base dalle imprese nazionali specializzate nella produzione di mini-tuberi, sotto forma di standard aziendali, per l'autocontrollo, fino a quando lo stato non avrà formato un quadro normativo ufficiale in questo settore. Ad esempio, nella Federazione Russa esistono norme per la progettazione tecnologica di complessi di riproduzione e serre di riproduzione NTP-APK 1.10.09.001-02. Tuttavia, gli sviluppatori dell'NTP non hanno incluso nel documento una sezione sulle caratteristiche obbligatorie delle strutture destinate alla coltivazione di mini-tuberi. E ci sono molte di queste caratteristiche, ad esempio: una serra dovrebbe avere una doppia porta con uno spogliatoio per cambiarsi. L'area spogliatoi deve essere dotata di poggiapiedi e detersivo per il lavaggio e la disinfezione delle mani. Le porte d'ingresso e tutte le aperture di ventilazione devono essere coperte con una rete di protezione dagli afidi (dimensione massima della maglia 0,5 x 0,9 mm). La stanza deve essere adeguatamente controllata per temperatura e umidità (applicabile per una casa di vetro). Per l'adattamento di piante sterili dovrebbe essere utilizzato un terreno privo di suolo. Se viene utilizzato un mix suolo/terreno, deve essere trattato/sterilizzato in modo appropriato per garantire l'assenza di agenti patogeni del suolo.
La coltura di minituberi deve essere ottenuta da micropiante o microtuberi ufficialmente certificati coltivati in ambiente asettico dal tessuto meristematico del materiale di partenza, testati per l'assenza di virus, viroidi e batteri che infettano le patate in un laboratorio di prova opportunamente accreditato.
I metodi, la procedura, la frequenza dei test di qualità del materiale in tutte le fasi della produzione dei mini-tuberi sono rigorosamente regolamentati.
Molte informazioni praticamente significative sono state accumulate sull'ottimizzazione dei protocolli di micropropagazione delle patate. La ricerca in quest'area mostra ampie opportunità per migliorare la crescita e lo sviluppo delle piante in base ai cambiamenti nella concentrazione e nel rapporto dei nutrienti. È stato accertato che l'uso di regolatori di crescita nella coltura dei meristemi di patata non è necessario, ma l'aggiunta di alcune sostanze, anche a basse concentrazioni, aumenta e accelera la produzione del materiale. È importante ottimizzare le condizioni di incubazione delle piante di patata micropropagate utilizzando varie sorgenti luminose, modalità di illuminazione e ventilazione della stanza. Con l'avvento delle lampade a LED, le loro capacità hanno iniziato a essere attivamente studiate in relazione alla micropropagazione delle patate. Lo spettro della luce rossa e del rosso lontano aumenta le caratteristiche di crescita; tuttavia, la combinazione di luce rossa + blu + rossa lontana/bianca ha un effetto migliore sulla formazione dei tuberi e sull'accumulo dei metaboliti primari.
Le tecnologie per la coltivazione dei mini-tuberi sono divise in due gruppi principali: substrato (grande varietà) e non substrato (coltura dell'acqua e aeroponica). Le principali tecnologie per la produzione di mini-tuberi: su substrati naturali (80% del volume), idroponici e aeroponici. Anche l'ottenimento di microtubi è correlato all'argomento MC ed è sempre più utilizzato per la riproduzione in massa del materiale di partenza. La differenza tra microtuberi e minituberi risiede nella modalità del mezzo (i microtuberi vengono coltivati solo in condizioni sterili in vitro e i minituberi solo in condizioni ex vitro protette) e nella dimensione del tubero. I risultati e le conclusioni ottenuti in esperimenti pratici in molti casi non corrispondono a postulati teorici sulle possibilità di stimolare la tuberizzazione in coltura in vitro. Questo vale sia per le diete, l'uso di regolatori della crescita, sia per le condizioni di crescita e l'uso di fattori di stress. Se le informazioni pubblicamente disponibili sulle normative tecnologiche per la produzione di microtubi consentono, nella maggior parte dei casi, di ottenere risultati piuttosto mediocri - circa o poco più di un microtubero del peso di 200-400 mg per pianta, allora l'adeguamento professionale della tecnologia in relazione a specifici le condizioni di produzione aumentano a volte l'efficienza del processo. Nella Federazione Russa esiste un know-how in questo settore con la produzione di almeno tre microtubi di peso superiore a 0,5 g da una pianta in una provetta standard.
Per la coltivazione durante tutto l'anno di microtubi e il miglioramento della loro qualità, nel mondo vengono prodotti in commercio diversi modelli di bioreattori. Questi sistemi semiautomatici consentono di ridurre le lavorazioni manuali intensive e quindi aumentare la produttività e ridurre i costi di produzione. I microtuberi ottenuti nei bioreattori hanno una massa molto più grande e un diametro maggiore. L'ultima tecnologia in questo settore è lo sviluppo di scienziati e designer giapponesi.
Il sistema di produzione di microtubi su larga scala che utilizza sacchetti di coltura in plastica produce con successo da 100 a 300 microtubi per sacchetto, a seconda della varietà. La modifica della concentrazione dei nutrienti in termini di un contenuto inferiore di saccarosio, azoto, l'aumento del livello di fosfato di potassio nel mezzo ha consentito di aumentare il numero totale e il peso medio dei microtuberi. La tecnologia giapponese permette di produrre 250 microtuberi all'anno (in tre cicli di raccolta) in una sala di coltivazione di 000 m2. e l'80% dei microtubi ottenuti con questa tecnologia hanno una massa superiore a 1 g, cioè adatto per piantare direttamente in campo.
In tutto il mondo prevale la produzione di mini-tuberi su substrati naturali. Questa tecnologia, sebbene ben consolidata, può ancora essere notevolmente migliorata. Genotipo, durata e condizioni della coltivazione in vitro, dimensione della pianta, esposizione a sostanze nutritive e regolatori della crescita influenzano notevolmente la produzione di minituberi. Anche l'età e il pretrattamento delle piantine durante la semina, le condizioni e il periodo di indurimento, la stagione di semina e crescita, la composizione dell'ambiente del suolo, il metodo di semina, la densità di deposizione delle piante, le dosi di fertilizzante e l'illuminazione l'intensità della produzione di mini-tuberi.
Molte sostanze e materiali naturali sono adatti come mezzo per la coltivazione di mini tuberi di patate. Il componente principale dei substrati delle serre è tradizionalmente la torba. Anche ingredienti alternativi - come perlite, vermiculite e vermicompost - hanno guadagnato popolarità di recente grazie alla loro accettabile aerazione e capacità di ritenzione idrica.
Nella maggior parte dei casi, quando si coltivano mini-tuberi in una coltura di substrato, è necessario applicare macro e microfertilizzanti. Tra gli specialisti, la tecnologia che utilizza l'irrigazione periodica e la concimazione di substrati sterili con sostanze nutritive è chiamata idroponica. Le tecnologie idroponiche per la coltivazione di mini tuberi di patate hanno varietà che utilizzano substrati inerti (sabbia, corteccia d'albero, cocco, ecc.) e colture di acqua pura (sottile film nutriente).
Tutte le disposizioni della teoria dell'alimentazione delle patate in relazione alla possibilità di controllare la tuberizzazione possono essere applicate anche nella coltivazione idroponica, ma si comprende la necessità di un cambiamento significativo nella concentrazione e nel rapporto dei nutrienti per ciascuna varietà e nelle diverse fasi della crescita vegetativa, l'inizio della tuberizzazione e la crescita dei tuberi delle piante. Le composizioni di soluzioni nutritive sono riportate nella maggior parte delle pubblicazioni. Allo stesso tempo, il numero di tuberi ottenuti da una pianta e da un'unità di superficie differiscono più volte. Per quanto riguarda gli aggiustamenti mirati alla composizione della soluzione nutritiva per aumentare radicalmente il numero di tuberi (ed è proprio questo il vantaggio della coltura idroponica) le informazioni aperte sono molto scarse. Negli ultimi anni sono state pubblicate solo poche pubblicazioni non con riferimenti alle note composizioni degli anni passati, ma con materiali originali.
La più moderna tecnologia - aeroponica - per la coltivazione dei mini-tuberi ha una serie di caratteristiche fondamentali. Ad oggi, tutte le fasi successive della sua attuazione sono state elaborate, ma la ricerca esplorativa continua. Il valore speciale delle informazioni sulla tecnologia aeroponica è che mostrano la direzione dello sviluppo dei minituber in tutto il mondo oggi. Questi sviluppi sono applicabili o possono essere adattati ad altre tecnologie per la coltivazione dei mini-tuberi.
La scelta della tecnologia per la produzione di mini-tuberi per condizioni specifiche dovrebbe basarsi su un'analisi degli indicatori di produzione, il livello di rischio, la necessità di risorse di manodopera, un confronto tra costi di investimento, costi e redditività. Ciascuna tecnologia ha opzioni di implementazione e fluttuazioni significative nell'efficienza produttiva a seconda di molti fattori. Tutte le tecnologie utilizzano e si basano su materiale vegetale iniziale da una coltura sterile o da microtuberi. Questa fase è quasi universale, può essere considerata standard. Nella stessa tecnologia di coltivazione dei mini-tuberi, devi scegliere tra un gran numero di variabili.
La stragrande maggioranza delle grandi aziende produttrici di semi attualmente coltiva mini-tuberi in serre di vetro o terriccio su pellicola su substrati organo-minerali naturali con ampio uso di torba. Questa tecnologia ha il costo più basso di un mini-tuber. Di norma, viene coltivato un raccolto all'anno. In Europa, è considerato normale ottenere 4-5 tuberi da una pianta. L'applicazione differenziata di microfertilizzanti, sostanze biologicamente attive, PPP consente di aumentare il fattore di moltiplicazione fino a 8-10.
Argomenti a favore del bioreattore sono la sterilità, la resa massima di microtuberi per unità di superficie. Gli svantaggi di un bioreattore sono la necessità di un gran numero di piante, le ridotte dimensioni dei tuberi, il problema della maturazione e la semina meccanizzata in campo.
I vantaggi dell'idroponica sono la producibilità, una reale possibilità di stimolare la tuberizzazione, le attrezzature industriali; contro: scarso sviluppo dell'apparato radicale, rischio di diffusione dell'infezione attraverso la soluzione nutritiva, laboriosità. L'aeroponica richiede più spazio e ombra completa per il sistema radicale, a causa di un migliore sviluppo e fornitura d'aria, si possono formare più tuberi rispetto all'idroponica. Tuttavia, la tecnologia aeroponica è la più impegnativa, l'alimentazione non dovrebbe essere interrotta per più di mezz'ora.
Questa breve rassegna mostra che lo sviluppo di un programma triennale per la produzione di patate d'élite utilizzando un gran numero di mini-tuberi è già una realtà. L'aumento dei volumi e l'intensificazione della produzione si ottiene ottenendo il numero massimo di mini-tuberi per unità di superficie con un numero minimo di piante iniziali. Il terreno coperto e il materiale di partenza sono costosi, quindi ottenere solo 2-3 tuberi da una pianta è un'opzione poco promettente, sebbene i principali volumi di mini-tuberi nel mondo siano ancora prodotti in questo modo. Con la tecnologia del substrato, il livello effettivo di produzione viene stimato in base ai seguenti parametri: normale - 100 pezzi / m2, buono - 200 pezzi/mq2; alto - 300 pezzi/mq2 per la stagione vegetativa. La tecnologia idroponica ha il potenziale per produrre 500 mini-tuberi, aeroponica - 1000 mini-tuberi per mq. m di area di installazione per la stagione di crescita. Per riferimento: il costo degli impianti di coltivazione per la tecnologia dei substrati nel 2021 era di 50 mila rubli. per metro quadrato, per idroponica - 100 mila rubli, per aeroponica - 150 mila rubli.
Il problema principale della coltivazione di mini-tuberi all'interno è quello di ottenere una combinazione di sviluppo vegetativo attivo con formazione intensiva di tuberi. È possibile aumentare l'intensità della tuberizzazione ottimizzando il microclima (temperatura, umidità, fotoperiodo), ottimizzando la nutrizione minerale; l'uso di stimolanti della tuberizzazione, restrizioni sulla crescita vegetativa. Allo stesso tempo, ottenere mini-tuberi in grandi volumi è un compito organizzativo e tecnologico complesso. Le sfumature della coltivazione intensiva dei mini-tuberi sono informazioni commerciali da oltre 20 anni. Non ci sono regole professionali di dominio pubblico, questo è il know-how di ogni singola impresa.
Nel secondo trimestre del 2022 sarà pubblicato il libro "Mini Potato Tubers", che presenta e analizza le informazioni scientifiche e commerciali disponibili sull'argomento e pone l'accento su metodi efficaci per aumentare l'intensità della produzione di mini-tuberi. Il volume delle informazioni supera le pagine 400. Il libro sarà disponibile solo su abbonamento. Invia le candidature a: s.banadysev@dokagene. Ru
