Doka Gene Technologies LLC、農学博士、Sergey Banadysev
ジャガイモのミニ塊茎(MK)は、無菌のジャガイモ植物の最初の塊茎の子孫です。 ミニ塊茎の入手は、ジャガイモの生産が発達しているすべての国でのジャガイモ種子計画の最初の年です。 ジャガイモのミニ塊茎は、ウイルス、真菌、細菌の病気による植物の再感染のリスクを排除した保護された地面の条件でのみ栽培されます(無菌植物からの塊茎が野外で栽培されている場合、ミニ塊茎は結果ですが、最初のフィールド生成)。
ミニ塊茎の直径は少なくとも10mmでなければならないと一般に認められており、それ以下のものはマイクロ塊茎です。
10万トンのエリートを生産するためのミニ塊茎の必要性は次のとおりです。OSとESの50年間のスキーム(元のおよびエリートシードの生産)-400万個。 OSとESの3年間のスキームで-XNUMX万個。 XNUMX年間のスキームで-XNUMX万個。
ロシア連邦は、この分野で独自の科学的かつ革新的な基盤を持っています。 ロシア連邦でミニ塊茎を栽培するための最新技術の大規模な導入は、ジャガイモの栽培が発達している他の国に先んじて行われてきました。したがって、基質技術は40年前に導入され、15のバイオテクノロジーセンターがそれに取り組みました。 水耕栽培-30年前、Dokaによって使用されています-Gene Technologies、Meristematic Cultures; aeroponic-2000年代初頭に全ロシア農業バイオテクノロジー研究所(全ロシア農業バイオテクノロジー研究所)で開発され、2010年以来、この技術は国際ポテトセンターによって推進され、世界中に積極的に普及しています。 ロシア連邦では、ミニ塊茎を栽培するための産業用植物であるジャガイモの木と分裂組織が生産されています。 同時に、ほとんどの国内の種子栽培企業は、エリートを獲得するための2年間の計画の必要性の範囲内で、依然として少量のミニ塊茎を生産しています。 FAT-Agro社だけが年間XNUMX万ユニット以上のレベルに達しており、これはXNUMX年間のスキームに切り替えるのに十分です。
種子生産計画を減らし、製品品質を改善するためにミニ塊茎の生産を全面的に増やすことは、ジャガイモ種子生産を開発するための戦略的な方法です。 このような観点から、近年、栽培技術の向上に向けた取り組みが盛んに行われています。 イノベーションの主な目標は、invitroでの植物ごとおよび温室の単位面積ごとにできるだけ多くのミニ塊茎を取得することです。 それを達成するために、作物生産の多くの方法が使用されますが、科学的研究の結果に基づいて提案されたすべての解決策が工業生産に結果をもたらすわけではありません。
効率的な大量ミニチューバー生産の多くの側面はノウハウです。 ミニポテト塊茎のロシアでの生産は、常に最も効率的で高度な科学技術に基づいて行われてきました。 そして今、国は世界レベルよりもはるかに優れた利用可能で応用された技術を持っています。
ミニ塊茎の適格生産の主な条件は、既存の規則や規制への準拠です。 このトピックに関するロシア連邦の規制の枠組みは本質的に助言であり、例えば、農作物の認証に関する現在の規制では、ミニジャガイモ塊茎の生産と認証の規則についての言葉はありません。 このような状況では、国際的な経験に焦点を当てる必要があります. ジャガイモの種子生産が開発されているすべての国で、生産されたミニ塊茎の組織、技術、品質に対する必須要件が採用され、公式に承認され、厳守されています。
これらの要件は、州がこの分野で公式の規制の枠組みを形成するまで、自制のために、企業標準の形式で、ミニ塊茎の生産を専門とする国内企業によって基礎としてとられるべきです。 たとえば、ロシア連邦では、繁殖施設と繁殖温室の技術設計に関する基準がありますNTP-APK1.10.09.001-02。 ただし、NTPの開発者は、ミニ塊茎の成長を目的とした構造の必須機能に関するセクションをドキュメントに含めていませんでした。 そして、そのような機能はたくさんあります。たとえば、温室には着替え用の更衣室を備えた両開きのドアが必要です。 交換エリアには、手を洗ったり消毒したりするためのフットパッドと洗剤を装備する必要があります。 玄関ドアとすべての換気口は、アブラムシ保護メッシュ(メッシュサイズ最大0,5 x 0,9 mm)で覆われている必要があります。 部屋は、温度と湿度を適切に制御する必要があります(ガラスの家に適用可能)。 無菌植物の適応には、土壌を含まない培地を使用する必要があります。 土壌/土壌混合物を使用する場合は、土壌病原菌が存在しないことを確認するために適切に処理/滅菌する必要があります。
ミニチューバー作物は、適切に認定された試験所でジャガイモに感染するウイルス、ウイロイド、細菌がないかどうかを試験し、原料の分裂組織から無菌環境で育てられた公式に認定されたマイクロプラントまたはマイクロチューバーから入手する必要があります。
ミニ塊茎の製造のすべての段階で材料の品質をテストする方法、手順、頻度は厳しく規制されています。
ジャガイモのマイクロプロパゲーションプロトコルの最適化に関して、多くの実用的に重要な情報が蓄積されています。 この分野の研究は、栄養素の濃度と比率の変化に基づいて植物の成長と発達を改善する十分な機会を示しています。 ジャガイモ分裂組織の培養に成長調節剤を使用する必要はないことが確立されていますが、特定の物質を添加すると、低濃度であっても、材料の生産が増加し、加速します。 さまざまな光源、照明モード、および部屋の換気を使用して、マイクロプロパゲーションされたジャガイモ植物のインキュベーション条件を最適化することが重要です。 LEDランプの出現により、それらの機能はジャガイモのマイクロプロパゲーションに関連して活発に研究され始めました。 赤色光と遠赤色光のスペクトルは成長特性を高めます。 ただし、赤+青+遠赤/白の光の組み合わせは、塊茎の形成と一次代謝産物の蓄積により良い効果があります。
ミニ塊茎を成長させる技術は、基質(多種多様)と非基質(水耕栽培とエアロポニックス)の80つの主要なグループに分けられます。 ミニ塊茎の生産のための主な技術:天然基質(体積の200%)、水耕栽培およびエアロポニックス。 マイクロチューバーの入手もMCのトピックに関連しており、ソース資料の大量複製にますます使用されています。 マイクロチューバーとミニチューバーの違いは、培地のモード(マイクロチューバーは無菌のin vitro条件下でのみ成長し、ミニチューバーは保護されたex vitro条件下でのみ成長する)と塊茎のサイズにあります。 多くの場合、実際の実験で得られた結果と結論は、invitro培養で塊茎形成を刺激する可能性に関する理論的仮定に対応していません。 これは、両方の食事、成長調節剤の使用、および成長条件とストレス要因の使用に適用されます。 マイクロチューバーの製造に関する技術規制に関する公に入手可能な情報により、ほとんどの場合、かなり平凡な結果が得られる場合(植物あたり400〜0,5 mgのマイクロチューバーがXNUMXつ以上、またはわずかに多い)、特定の技術に関連する技術の専門家による調整生産条件は時々プロセスの効率を高めます。 ロシア連邦では、この分野でノウハウがあり、標準的な試験管内のXNUMXつのプラントからXNUMXgを超える重量のマイクロチューバーを少なくともXNUMXつ製造しています。
マイクロチューバーの年間培養とその品質の向上のために、バイオリアクターのいくつかの異なる設計が世界で商業的に生産されています。 これらの半自動システムにより、集中的な手動処理を削減できるため、生産性が向上し、生産コストが削減されます。 バイオリアクターで得られたマイクロチューバーは、はるかに大きな質量と大きな直径を持っています。 この分野の最新技術は、日本の科学者やデザイナーの育成です。
プラスチック培養バッグを使用した大規模なマイクロチューバー生産システムは、品種に応じて、バッグあたり100〜300個のマイクロチューバーを首尾よく生産します。 ショ糖、窒素の含有量を減らすという観点から栄養素の濃度を変更し、培地中のリン酸カリウムのレベルを上げることで、マイクロチューバーの総数と平均重量を増やすことができました。 日本の技術により、250 mの栽培室で年間000万本のマイクロチューバーを(66作物サイクルで)生産することができます。2. この技術で得られたマイクロチューバーの80%は、1gを超える質量を持っています。 畑に直接植えるのに適しています。
世界中で、天然の基質でのミニ塊茎の生産が普及しています。 このテクノロジーは十分に確立されていますが、それでも大幅に改善することができます。 遺伝子型、in vitro培養の期間と条件、植物のサイズ、栄養素への曝露、および成長調節因子は、ミニチューバーの生産に著しく影響します。 植え付け中の苗の年齢と前処理、硬化の条件と期間、植え付けと成長の季節、土壌環境の構成、植え付けの方法、植物の配置密度、肥料の投与量、および照明も影響しますミニ塊茎生産の強度。
多くの天然物質および材料は、ミニジャガイモ塊茎の成長媒体として適しています。 温室基質の主成分は伝統的に泥炭です。 パーライト、バーミキュライト、ミミズ堆肥などの代替成分も、許容できる通気性と保水能力により、最近人気が高まっています。
ほとんどの場合、基質培養でミニ塊茎を成長させるときは、マクロおよびマイクロ肥料を適用する必要があります。 専門家の間では、定期的な水やりと栄養素で不妊基質を肥やすことを使用する技術は、水耕栽培と呼ばれています。 ミニジャガイモ塊茎を栽培するための水耕栽培技術には、不活性基質(砂、樹皮、ココナッツなど)と純水培養(薄い栄養膜)を使用した品種があります。
塊茎化を制御する可能性に関連するジャガイモ栄養理論のすべての規定は、水耕栽培にも適用できますが、各品種および異なる段階での栄養素の濃度と比率を大幅に変更する必要があることは理解されています栄養成長、塊茎形成の開始および植物塊茎の成長の。 栄養溶液の組成は、ほとんどの出版物に記載されています。 同時に、植物と単位面積から得られる塊茎の数は数回異なります。 塊茎の数を根本的に増やすための栄養溶液への的を絞った調整(そしてこれはまさに水耕栽培の利点です)に関する限り、オープンな情報はほとんどありません。 近年、過去数年間の有名な構成を参照せずに、オリジナルの資料を使用して発行された出版物はごくわずかです。
ミニ塊茎を成長させるための最も近代的なエアロポニックス技術には、いくつかの基本的な機能があります。 現在まで、その実装のすべての連続する段階が解決されましたが、探索的研究が続けられています。 エアロポニックスに関する技術情報の特別な価値は、それが今日の世界中のミニ塊茎の開発の方向性を示していることです。 これらの開発は、ミニ塊茎を成長させるための他の技術に適用可能であるか、または適応させることができます。
特定の条件でミニ塊茎を生産するための技術の選択は、生産指標の分析、リスクのレベル、労働力の必要性、投資コスト、コスト、および収益性の比較に基づく必要があります。 各テクノロジーには、実装オプションがあり、多くの要因に応じて生産効率に大きな変動があります。 すべての技術は、無菌培養またはマイクロチューバーからの最初の植物材料を使用し、それらに基づいています。 この段階はほぼ普遍的であり、標準と見なすことができます。 ミニ塊茎を成長させる技術では、多数の変数から選択する必要があります。
大規模な種子会社の大多数は、現在、泥炭を多用して、天然の有機鉱物基質上のガラスまたはフィルム土壌温室でミニ塊茎を栽培しています。 この技術は、ミニ塊茎の中で最も低コストです。 原則として、4年に5つの作物が栽培されます。 ヨーロッパでは、8つの植物から10〜XNUMX個の塊茎を得るのが普通であると考えられています。 マイクロ肥料、生物活性物質、PPPの差別化されたアプリケーションは、XNUMX-XNUMXまで増殖係数を増加させることを可能にします。
バイオリアクターを支持する議論は、無菌性、単位面積あたりのマイクロ塊茎の最大収量です。 バイオリアクターの不利な点は、多数の植物の必要性、塊茎のサイズが小さいこと、畑での成熟と機械化された植え付けの問題です。
水耕栽培の利点は、製造可能性、結核、産業機器を刺激する本当の可能性です。 短所-根系の発達不良、養液を介して広がる感染のリスク、骨の折れる作業。 エアロポニックスは、水耕栽培と比較して、より良い発達と空気供給のために、より多くのスペースと根系のための完全な日陰を必要とし、より多くの塊茎を形成することができます。 ただし、エアロポニックス技術は最も要求が厳しく、電源はXNUMX分以上中断されるべきではありません。
この簡単なレビューは、多数のミニ塊茎を使用してエリートジャガイモを生産するための2年間の計画の開発がすでに現実になっていることを示しています。 生産量の増加と生産の強化は、最小の初期プラント数で単位面積あたりのミニ塊茎の最大数を取得することによって達成されます。 覆われた土壌と原料は高価であるため、世界の主な量のミニ塊茎は依然としてこの方法で生産されていますが、3つの植物から100〜XNUMX個の塊茎を入手することは有望な選択肢ではありません。 基板技術では、実際の生産レベルは次のパラメータに従って推定されます。通常-XNUMX個/ m2、良い-200個/ m2; 高-300個/m2 成長期のために。 水耕栽培技術は、500個のミニ塊茎、エアロポニックス-1000平方あたり2021個のミニ塊茎を生産する可能性があります。 成長期の設置面積のm。 参考までに、50年の基質技術の栽培施設の費用は100万ルーブルでした。 平方メートルあたり、水耕栽培の場合-150万ルーブル、エアロポニックスの場合-XNUMX万ルーブル。
屋内でミニ塊茎を育てる主な問題は、活発な栄養成長と集中的な塊茎形成の組み合わせを達成することです。 微気候(温度、湿度、光周期)を最適化し、ミネラル栄養を最適化することにより、結核の強度を高めることができます。 結核刺激剤の使用、栄養成長の制限。 同時に、ミニ塊茎を大量に入手することは、複雑な組織的および技術的タスクです。 ミニ塊茎の集約的栽培のニュアンスは、20年以上にわたって商業情報でした。 パブリックドメインには専門的な規制はありません。これは個々の企業のノウハウです。
2022年の第400四半期に、「ミニ塊茎」という本が出版され、このトピックに関する入手可能な科学的および商業的情報が提示および分析され、ミニ塊茎の生産強度を高めるための効果的な方法に重点が置かれます。 情報量はXNUMXページ以上あり、定期購読のみの本となります。 アプリケーションを次の宛先に送信します。 s.banadysev @dokagene.RU