Sergey Banadysev, doctor en ciències agrícoles, Doka Gene Technologies LLC
Els minitubérculos de patata (MK) són la primera descendència tuberosa de les plantes de patata estèrils. L'obtenció de mini-tuberculs és el primer any del programa de llavors de patata a tots els països amb producció de patata desenvolupada. Els mini-tuberculs de patata només es cultiven en condicions de sòl protegit, cosa que exclou els riscos de reinfecció de les plantes amb malalties víriques, fúngiques i bacterianes (si els tubercles de plantes estèrils es cultiven en terra oberta, no s'obtenen mini-tuberculs com a resultat, però la primera generació de camp).
Generalment s'accepta que el diàmetre d'un mini-tubercle ha de ser d'almenys 10 mm, qualsevol cosa menys és un micro-tubercle.
La necessitat de mini-tuberculs per a la producció de 10 mil tones d'elit és: amb un esquema de cinc anys d'OS i ES (producció de llavors originals i d'elit): 50 mil peces; amb un esquema de quatre anys de SO i ES - 400 mil peces; amb un esquema de tres anys: 3 milions de peces.
La Federació Russa té la seva pròpia base científica i innovadora sòlida en aquesta àrea. La introducció a gran escala de les tecnologies més modernes per al cultiu de mini-tuberculs a la Federació de Rússia sempre s'ha dut a terme per davant d'altres països amb cultiu de patata desenvolupat: així que la tecnologia de substrat es va introduir fa 40 anys, hi van treballar 15 centres biotecnològics; hidropònic - fa 30 anys, és utilitzat per Doka - Tecnologies genètiques, Cultures meristemàtiques; aeroponic: desenvolupat a l'Institut de Recerca de Biotecnologia Agrícola de tot Rússia (Institut de Recerca de Biotecnologia Agrícola de tot Rússia) a principis dels anys 2000, des de 2010, aquesta tecnologia ha estat promoguda pel Centre Internacional de la Patata i es va estendre activament per tot el món. A la Federació de Rússia es produeixen plantes industrials per al cultiu de mini-tubercles: Potato Tree i Meristem. Al mateix temps, la majoria de les empreses domèstiques de cultiu de llavors encara produeixen mini-tuberculs en petits volums, dins dels límits de la necessitat d'un esquema de cinc anys per obtenir l'elit. Només l'empresa FAT-Agro ha arribat al nivell de més de 2 milions d'unitats per any, la qual cosa és suficient per passar a un esquema de tres anys.
Un augment total de la producció de mini-tuberculs per reduir l'esquema de producció de llavors i millorar la qualitat del producte és una forma estratègica de desenvolupar la producció de llavors de patata. Tenint en compte aquesta perspectiva, en els darrers anys s'han fet molts intents per millorar les tècniques de cultiu. L'objectiu principal de les innovacions és obtenir el major nombre possible de mini-tuberculs per planta in vitro i per unitat de superfície de l'hivernacle. Per aconseguir-ho s'utilitzen molts mètodes de producció de cultius, però no totes les solucions proposades a partir dels resultats de la investigació científica donen resultats en la producció industrial.
Molts aspectes de la producció eficient de minitubers de gran volum són coneixements. La producció russa de mini-tuberculs de patata sempre s'ha dut a terme sobre la base científica i tecnològica més eficient i avançada. I ara el país disposa de tecnologies disponibles i aplicades que són significativament superiors a l'àmbit mundial.
La condició principal per a la producció qualificada de mini-tuberculs és el compliment de les normes i regulacions vigents. El marc regulador de la Federació de Rússia sobre aquest tema és de caràcter consultiu, a la regulació actual sobre la certificació de cultius agrícoles, per exemple, no hi ha ni una paraula sobre les normes per a la producció i certificació de tubercles de mini-patata. En aquesta situació, cal centrar-se en l'experiència internacional. A tots els països amb producció de llavors de patata desenvolupada, s'han adoptat, aprovat oficialment i respectat estrictament els requisits obligatoris per a l'organització, la tecnologia i la qualitat dels mini-tuberculs produïts.
Aquests requisits s'han de prendre com a base per les empreses nacionals especialitzades en la producció de mini-tuberculs, en format d'estàndards empresarials, per a l'autocontrol, fins que l'estat hagi format un marc regulador oficial en aquesta àrea. Per exemple, a la Federació Russa hi ha normes per al disseny tecnològic de complexos de cria i hivernacles de reproducció NTP-APK 1.10.09.001-02. No obstant això, els desenvolupadors de la NTP no van incloure al document una secció sobre les característiques obligatòries de les estructures destinades al cultiu de mini-tuberculs. I hi ha moltes característiques d'aquest tipus, per exemple: un hivernacle hauria de tenir una porta doble amb un vestidor per canviar de roba. La zona de canvi ha d'estar equipada amb coixinets per als peus i detergent per rentar i desinfectar les mans. Les portes d'entrada i totes les obertures de ventilació s'han de cobrir amb una malla de protecció de pugons (malla màxima de 0,5 per 0,9 mm). La temperatura i la humitat de l'habitació s'han de controlar adequadament (aplicable a una casa de vidre). S'ha d'utilitzar un medi sense terra per a l'adaptació de plantes estèrils. Si s'utilitza una barreja de sòl/sòl, s'ha de tractar/esterilitzar adequadament per garantir l'absència de patògens del sòl.
El cultiu de minituberculos s'ha d'obtenir a partir de microplantes o microtuberculs certificats oficialment cultivats en un ambient asèptic a partir del teixit meristemàtic del material d'origen, provats per a l'absència de virus, viroides i bacteris que infecten les patates en un laboratori d'assaigs degudament acreditat.
Els mètodes, el procediment, la freqüència de prova de la qualitat del material en totes les etapes de la producció de mini-tuberculs estan estrictament regulats.
S'ha acumulat molta informació pràcticament significativa sobre l'optimització dels protocols de micropropagació de la patata. La investigació en aquesta àrea mostra àmplies oportunitats per millorar el creixement i el desenvolupament de les plantes a partir dels canvis en la concentració i la proporció de nutrients. S'ha establert que l'ús de reguladors de creixement en el cultiu de meristemes de patata no és necessari, però l'addició de determinades substàncies, fins i tot a concentracions baixes, augmenta i accelera la producció del material. És important optimitzar les condicions d'incubació de les plantes de patata micropropagades mitjançant diverses fonts de llum, modes d'il·luminació i ventilació de l'habitació. Amb l'arribada de les làmpades LED, es van començar a estudiar activament les seves capacitats en relació amb la micropropagació de la patata. L'espectre de llum vermella i vermella llunyana augmenten les característiques de creixement; tanmateix, la combinació de llum vermella + blava + vermella/blanca llunyana té un millor efecte sobre la formació de tubercles i l'acumulació de metabòlits primaris.
Les tecnologies per al cultiu de mini-tuberculs es divideixen en dos grans grups: substrat (gran varietat) i no substrat (cultiu d'aigua i aeroponia). Les principals tecnologies per a la producció de mini-tuberculs: sobre substrats naturals (80% del volum), hidropònics i aeropònics. L'obtenció de microtuberculs també està relacionada amb el tema de la MC i s'utilitza cada cop més per a la reproducció massiva del material d'origen. La diferència entre microtuberculs i minitubercles rau en la manera del medi (els microtuberculs només es cultiven en condicions estèrils in vitro i els minitubercles només en condicions protegides ex vitro) i la mida del tubercle. Els resultats i conclusions obtingudes en experiments pràctics en molts casos no es corresponen amb postulats teòrics sobre les possibilitats d'estimular la tuberització en cultiu in vitro. Això s'aplica tant a les dietes, a l'ús de reguladors de creixement, com a les condicions de creixement i a l'ús de factors d'estrès. Si la informació disponible públicament sobre la normativa tecnològica per a la producció de microtuberculs permet, en la majoria dels casos, obtenir resultats bastant mediocres: aproximadament o una mica més d'un microtubercle amb un pes de 200-400 mg per planta, llavors l'ajust professional de la tecnologia en relació amb condicions de producció augmenten l'eficiència del procés de vegades. A la Federació Russa, hi ha coneixements en aquesta àrea amb la producció d'almenys tres microtuberculs que pesen més de 0,5 g d'una planta en un tub d'assaig estàndard.
Per al cultiu de microtuberculs durant tot l'any i la millora de la seva qualitat, es produeixen comercialment diversos dissenys diferents de bioreactors al món. Aquests sistemes semiautomàtics permeten reduir el processament manual intensiu i, per tant, augmentar la productivitat i reduir els costos de producció. Els microtuberculs obtinguts en bioreactors tenen una massa molt més gran i un diàmetre més gran. L'última tecnologia en aquesta àrea és el desenvolupament de científics i dissenyadors japonesos.
El sistema de producció de microtuberculs a gran escala que utilitza bosses de cultiu de plàstic produeix amb èxit entre 100 i 300 microtuberculs per bossa, depenent de la varietat. El canvi de la concentració de nutrients en termes d'un contingut més baix de sacarosa, nitrogen, l'augment del nivell de fosfat de potassi en el medi va permetre augmentar el nombre total i el pes mitjà dels microtuberculs. La tecnologia japonesa permet la producció de 250 microtuberculs a l'any (en tres cicles de cultiu) en una sala de cultiu de 000 m.2. i el 80% dels microtuberculs obtinguts per aquesta tecnologia tenen una massa superior a 1 g, és a dir. apte per plantar directament al camp.
A tot el món predomina la producció de mini-tuberculs sobre substrats naturals. Aquesta tecnologia, tot i que està ben establerta, encara es pot millorar significativament. El genotip, la durada i les condicions del cultiu in vitro, la mida de la planta, l'exposició a nutrients i els reguladors del creixement afecten notablement la producció de minitubérculos. L'edat i el pretractament de les plàntules durant la plantació, les condicions i el període d'enduriment, l'estació de plantació i creixement, la composició de l'entorn del sòl, el mètode de plantació, la densitat de col·locació de les plantes, les dosis de fertilitzants i la il·luminació també afecten. la intensitat de la producció de mini tubercles.
Moltes substàncies i materials naturals són adequats com a mitjà per al cultiu de tubercles de minipatates. El component principal dels substrats d'hivernacle és tradicionalment la torba. Els ingredients alternatius, com la perlita, la vermiculita i el vermicompost, també han guanyat popularitat recentment a causa de la seva acceptable aireació i capacitat de retenció d'aigua.
En la majoria dels casos, quan es creixen mini-tuberculs en un cultiu de substrat, cal aplicar macro i microfertilitzants. Entre els especialistes, la tecnologia que utilitza el reg periòdic i la fertilització de substrats infèrtils amb nutrients s'anomena hidroponia. Les tecnologies hidropòniques per al cultiu de tubercles de minipatata tenen varietats que utilitzen substrats inerts (sorra, escorça d'arbre, coco, etc.) i cultiu d'aigua pura (pel·lícula fina de nutrients).
Totes les disposicions de la teoria de la nutrició de la patata en relació a la possibilitat de controlar la tuberització també es poden aplicar en el cultiu hidropònic, però hi ha una comprensió de la necessitat d'un canvi significatiu en la concentració i la proporció de nutrients per a cada varietat i en diferents etapes. del creixement vegetatiu, l'inici de la tuberització i el creixement dels tubercles vegetals. Les composicions de solucions nutritives es donen a la majoria de publicacions. Al mateix temps, el nombre de tubercles obtinguts d'una planta i d'una unitat d'àrea difereixen diverses vegades. Pel que fa als ajustaments dirigits a la composició de la solució nutritiva per augmentar radicalment el nombre de tubercles (i aquest és precisament l'avantatge de la hidroponia) hi ha molt poca informació oberta. En els darrers anys, només s'han editat poques publicacions no amb referències a les conegudes composicions dels anys passats, sinó amb materials originals.
La tecnologia més moderna -aeropònica- per al cultiu de mini-tuberculs té una sèrie de característiques fonamentals. Fins ara, s'han treballat totes les etapes successives de la seva implementació, però la recerca exploratòria continua. El valor especial de la informació de la tecnologia aeropònica és que mostra la direcció del desenvolupament dels minitubers a tot el món actual. Aquests desenvolupaments són aplicables o es poden adaptar a altres tecnologies per al cultiu de mini-tuberculs.
L'elecció de la tecnologia per a la producció de mini-tuberculs per a condicions específiques s'ha de basar en l'anàlisi dels indicadors de producció, el nivell de riscos, la necessitat de recursos laborals, la comparació dels costos d'inversió, el cost i la rendibilitat. Cada tecnologia té opcions d'implementació i fluctuacions importants en l'eficiència de la producció en funció de molts factors. Totes les tecnologies utilitzen i es basen en material vegetal inicial d'un cultiu estèril o microtuberculs. Aquesta etapa és gairebé universal, es pot considerar estàndard. En la mateixa tecnologia de cultiu de mini-tuberculs, cal triar entre un gran nombre de variables.
Actualment, la gran majoria de les grans empreses de llavors conreen mini-tuberculs en hivernacles de vidre o film sobre substrats organominerals naturals amb un ús extensiu de torba. Aquesta tecnologia té el cost més baix d'un mini-tubercle. Com a regla general, es fa un cultiu a l'any. A Europa, es considera normal obtenir 4-5 tubercles d'una planta. L'aplicació diferenciada de microfertilitzants, substàncies biològicament actives, PPP permeten augmentar el factor de multiplicació fins a 8-10.
Els arguments a favor del bioreactor són l'esterilitat, el màxim rendiment de microtuberculs per unitat de superfície. Els inconvenients d'un bioreactor són la necessitat d'un gran nombre de plantes, la petita mida dels tubercles, el problema de la maduració i la plantació mecanitzada al camp.
Els avantatges de la hidroponia són la fabricabilitat, una possibilitat real d'estimular la tuberització, equips industrials; contres: un desenvolupament deficient del sistema radicular, el risc d'infecció que s'estén a través de la solució nutritiva, laboriositat. L'aeroponia requereix més espai i ombra completa per al sistema radicular, a causa d'un millor desenvolupament i subministrament d'aire, es poden formar més tubercles en comparació amb la hidroponia. No obstant això, la tecnologia aeropònica és la més exigent, el subministrament elèctric no s'ha d'interrompre durant més de mitja hora.
Aquesta breu revisió mostra que el desenvolupament d'un esquema de tres anys per a la producció de patates d'elit amb un gran nombre de mini-tuberculs ja és una realitat. L'augment de volums i la intensificació de la producció s'aconsegueix obtenint el màxim nombre de mini-tuberculs per unitat de superfície amb un nombre mínim de plantes inicials. El sòl cobert i el material d'origen són cars, de manera que obtenir només 2-3 tubercles d'una planta és una opció poc prometedora, tot i que els principals volums de mini-tuberculs del món encara es produeixen d'aquesta manera. Amb la tecnologia de substrat, el nivell real de producció s'estima segons els paràmetres següents: normal - 100 peces / m2, bo - 200 peces/m2; alt - 300 peces/m2 per a la temporada de creixement. La tecnologia hidropònica té el potencial de produir 500 mini-tuberculs, aeropònic - 1000 mini-tuberculs per sq. m de superfície d'instal·lació per a la temporada de creixement. Com a referència: el cost de les instal·lacions de cultiu per a la tecnologia de substrats el 2021 va ser de 50 mil rubles. per metre quadrat, per a hidropònics - 100 mil rubles, per a aeropònics - 150 mil rubles.
El principal problema del cultiu de mini-tuberculs a l'interior és aconseguir una combinació de desenvolupament vegetatiu actiu amb formació intensiva de tubercles. És possible augmentar la intensitat de la tuberització optimitzant el microclima (temperatura, humitat, fotoperíode), optimitzant la nutrició mineral; l'ús d'estimulants de la tuberització, restriccions al creixement vegetatiu. Al mateix temps, l'obtenció de mini-tuberculs en grans volums és una tasca organitzativa i tecnològica complexa. Els matisos del cultiu intensiu de mini-tubercles han estat informació comercial durant més de 20 anys. No hi ha regulacions professionals de domini públic, aquest és el saber fer de cada empresa individual.
El segon trimestre de 2022 es publicarà el llibre "Mini tubercles de patata", que presenta i analitza la informació científica i comercial disponible sobre el tema, i posant èmfasi en mètodes efectius per augmentar la intensitat de la producció de mini tubercles. El volum d'informació és de més de 400 pàgines. El llibre estarà disponible només per subscripció. Enviar sol·licituds a: s.banadysev@dokagene.ru