Современные технологии производства семенного картофеля

Особая значимость семеноводства для выращивания картофеля обусловлена тем, что картофель чрезвычайно восприимчив ко множеству болезней различной этиологии. В условиях промышленных хозяйств даже при поддержании высокой культуры производства практически невозможно гарантированно получить чистый от инфекционных болезней урожай. Как следствие с каждым сезоном падают семенные качества получаемого картофеля, снижается урожайность и качество получаемой продукции.
Для поддержания качества и количества урожая на высоком уровне необходимо регулярно проводить обновление посадочного материала - вместо клубней высоких репродукций использовать чистый от болезней семенной картофель. Таким образом качество семенного картофеля является одним из основных факторов, влияющих на конечные результаты картофелеводческих хозяйств.

Основными задачами при выращивании семенного картофелеводства являются:

• Обеспечение качества семенного картофеля на уровне нормативных требований стандартов, установленных для соответствующих категорий семенного материал
• Получение оптимального уровня урожайности, количественного выхода стандартной фракции семенных клубней.

Современный технологический процесс производства семенного картофеля высокого качества можно разбить на три этапа:

• Оригинальное семеноводство;
• Элитное семеноводство;
• Репродукционное семеноводство.

Оригинальное семеноводство решает следующие задачи:

• Подержание Банка здоровых семян картофеля (БЗСК);
• Получение здорового (свободного от вирусных и других инфекций) исходного материала - микрорастений, микро- и миниклубней;
• Выращивание семенного материала первого полевого поколения и категории супер-суперэлита.

Продуктами оригинального семеноводства являются:

• Миниклубни, полученные под защитой от насекомых-переносчиков инфекции;
• Первое полевое поколение из миниклубней, полученное на полях с изоляцией от других классов /поколений не менее 500 м;
• Супер-суперэлита, полученная клубней первого полевого поколения на полях с изоляцией от более низких классов не менее100 м.

Задачей элитного семеноводства является получение суперэлитного и элитного семенного картофеля путём последовательного размножения оригинального семенного материала при одновременном сохранении его сортовой идентичности и поддержания высокой сортовой чистоты, продуктивных и посевных качеств.
Продуктами элитного семеноводства являются клубни категории суперэлита и элита.

Задачей репродукционного семеноводства является выращивание из элитного семенного материала 1 и 2 репродукции семенного картофеля (РС1 и РС2), используемого для производства товарного картофеля.

Банк здоровых сортов картофеля (БСЗК) является источником исходного материала, свободного от болезней и подходящего для дальнейшего размножения семенного материала.
Поддержание БЗСК осуществляется за счёт проведения непрерывного многократного улучшающего отбора базовых клонов по показателям сортовой типичности, здоровья в чистых фитосанитарных условиях.
Фитосанитарные условия, в которых проводится поддержание БЗСК, должны соответствовать следующим критериям:

• Гарантированное (100%) отсутствие карантинных фитопатогенов, таких как рак картофеля (Synchytrium endobioticum), золотистая картофельная нематода (Globodera rostochiensis), бурая бактериальная гниль (Rolstonia solanacearum);
• Отсутствие или минимум мигрирующих видов тлей-переносчиков вирусной инфекции (YВК, МВК, ВСЛК);
• Отсутствие источников (очагов) вирусного заражения в радиусе не менее 500 м;
• Отсутствие почвенных вирусов (вирус погремковости табака и вирус метельчатости верхушки картофеля) и их переносчиков (Trichodorus spp. и Spongospora subterranеa).
• Минимальная вероятность распространения бактериозов черной ножки (Dickeya/Pectobacterium Spp.) и кольцевой гнили (Clavibacter michiganensis).

Для получения исходного материала используют только отобранные растения из БЗСК.
Основой отбора здоровых (свободных от фитопатогенов) высокопродуктивных растений в БЗСК (базовых клонов) является тщательная визуальная оценка каждого растения в период вегетации с дополнительной проверкой намеченных к отбору растений путем лабораторного тестирования листовых проб.
При уборке от каждого намеченного к отбору растения берут клубневые пробы для лабораторного тестирования. В лабораторных условиях каждый отобранный клубень пронумеровывают и проверяют на наличие скрытой зараженности различными фитопатогенами вирусного, бактериального и вироидного происхождения с применением ПЦР-диагностики. Урожай каждого (!!!) отобранного растения помещают в отдельный пакет или сетчатый мешок и закладывают на зимнее хранение на стеллажах в хранилищах при наиболее благоприятных для хранения условиях.
На следующий год проводится оценка отобранных базовых клонов. Те растения, на которых обнаруживают даже слабые симптомы проявления вирусных или бактериальных болезней из БЗСК выбраковывают.
Здоровые клубни используют как для БЗСК, так и для размножения при помощи введения в in vitro.

Отобранные в БЗСК свободные от фитопатогенов клубни используют для дальнейшего размножения при помощи введения в культуру in vitro.
Для этого используют изолированные верхушечные меристемные ткани - ткани, состоящие из интенсивно делящихся и сохраняющих физиологическую активность на протяжении всей жизни клеток. Меристемные ткани также обладают тотипотентностью, т.е. способностью давать начало всем остальным тканям растения. При этом меристемные ткани свободны от вирусных и бактериальных инфекций.
Выделение меристемных клеток производится в лабораторных стерильных условиях. Перед выделением меристем исходные клубни проходят дезинфекцию и термотерапию - они выдерживаются при температуре 36-37 С⁰. Данная процедура снижает вероятности переноса вирусов из соседних с меристемой клеток растения.

Для клонального микроразмножения выделенные меристемные ткани в стерильных условиях помещают на питательную среду где начинается рост микрорастений.
После того, как на микрорастении образуется 5-6 междоузлей, производят его черенкование. Для этого в асептических условиях растение разрезают на части, по числу междоузлий, разрезанные черенки пересаживают в пробирки с питательной средой на глубину междоузлий и размещают для дальнейшего роста и развития в условиях фитотрона при следующих условиях:

• Продолжительность фитопериода16 часов;
• Температура днём 23-25 С⁰, ночью 19-20 С⁰;
• Освещённость 5-6 kLx.

На 4-5 день после помещения микрочернка в питательную среду начинается рост побегов. После того, как на новом растении сформируется 5-6 междоузлей черенкование повторяют. В процессе подобного тиражирования проводят 4-6 циклов черенкования.
Таким образом от одного исходного образца меристемной ткани можно получить до 500-600 микрочеренков.

Следующим этапом размножения является получение микроклубней.
Для выращивания in vitro микроклубней используют пробирки и колбы разного диаметра, а также сосуды или контейнеры различной конструкции и емкости.
Технологический процесс получения in vitro микроклубней похох на микроклональное размножение микрорастений включает выращивание микрорастений по общепринятой технологии клонального микроразмножения с последующей индукцией клубнеобразования. Но для получения микроклубней используются другие питательные среды и другие режимы.
Наиболее оптимальными для плучения микроклубней являются питательные среды с повышенной концентрацией сахарозы (6-8%). Ннапример, питательная среда на минеральной основе Мурасиге-Скуга. Наряду с повышенной концентрацией сахарозы, важным фактором индуцирования in vitro клубнеобразования является фотопериод. Обычно в течение 12 суток после черенкования растения выдерживают на 16-часовом фотопериоде и затем на 30-35 дней переводят на короткодневный 10-часовой фотопериод.
Как правило формирование микроклубней в пробирочной культуре происходит за 70-110 дней с образованием от одного растения 1-2 микроклубня размером 5-9 мм в диаметре. Применение контейнерной технологии позволяет получить большее количество микроклубней, но период формирования составляет 100-150 дней. При этом размер полученных в контейнерах микроклубней может превышать 9 мм в диаметре.

Следующим шагом оригинального семеноводства является получение миниклубней. Для получения миниклубней применяется гидропонные/аэропонные технологии, или изолированные тоннельные теплицы.
При выращивании миниклубней с применением гидропонных технологий сначала проводится подращивание микрорастений с целью получения адаптированной рассады с хорошим развитием листьев, стеблей и корневой системы для последующей высадки в гидропонные модули. В качестве питательной основы в гидропонных модулях используется раствор различных макро- и микроэлементов, концентрация которых изменяется в зависимости от фаз и сроков вегетации растений, при поддержании рН питательной среды на уровне 5,9-6,3. Подача питательного раствора и освещение растений в гидропонных установках регулируется с помощью таймеров. Относительная влажность воздуха в помещении поддерживается на уровне 50-55%.
Сбор миниклубней проводят по мере их созревания и достижения стандартного размера. Собранный урожай клубней закладывают на хранение при температуре хранения +3 +4°С⁰.

Для аэропонного способа производства миниклубней применяются различные типы установок, где питание растений осуществляется путем подачи питательного раствора к корням растений в виде аэрозоля, насыщенного кислородом. Так как корни находятся в воздушном пространстве, важно поддерживать повышенную влажность воздуха, оберегая корни от пересыхания.
В современной практике значительное развитие и применение получили комбинированные аэрогидропонные технологии, где активная аэрация корневой системы (аэропоника) сочетается с периодическим погружением её в питательный раствор (гидропоника). Это позволяет наилучшим образом оптимизировать условия для роста вегетативной массы, развития корневой системы и клубнеобразования.

К преимуществам гидропонных и аэропонных технологий относятся изолированность растений от внешних неблагоприятных факторов (в т.ч. от источников болезней и вредителей), что повышает качество получаемого урожая, и возможность круглогодичного получения миниклубней.
Вместе с тем данные технологии достаточно дорогие. Поэтому чаще миниклубни выращиваются в весенне-летний период в изолированных тоннельных теплицах.

В настоящий момент наиболее распространённой технологией является выращивание миниклубней в весеннее-летнем обороте в условиях необогреваемых каркасных укрытий тоннельного типа с применением легких синтетических укрывных материалов (антимоскитная сетка, ультрасил, лутрасил, спанбонд и др.).

Субстраты, применяемые для выращивания миниклубней в тоннельных укрытиях, должны быть изолированы защитной пленкой от грунтовой почвы тоннельных укрытий. Обеззараживание субстратов с применением фумигации, дезинфекции паром или других средств также является обязательным технологическим требованием.
Исключительно важное значение имеет наличие в каждом тоннельном укрытии двойных входных дверей, дезинфицирующих ковриков для обуви, места для смены одежды, надевания специальных защитных халатов, головных уборов, перчаток, мытья и дезинфекции рук на входе.
В первоначальный период для акклиматизации высаженных растений важное значение имеет проведение опрыскиваний водяным туманом. В дальнейшем в период вегетации растений особенно важно обеспечить создание наиболее оптимальных условий температуры, освещения, циркуляции воздуха и контроль влажности. Для полива необходимо использовать только очищенную воду или воду из артезианского источника, с регулярной проверкой на наличие вредных для картофеля организмов.

Использование вегетационных сооружений тоннельного типа при строгом соблюдении условий контролируемой среды и мер защиты от насекомых – переносчиков инфекции позволяет обеспечить достаточно высокий количественный выход миниклубней (10-20 миниклубней на куст) и уровень их качества, соответствующий нормативным требованиям стандарта.

Партии миниклубней, полученные с применением тоннельных технологий на почвенных субстратах или в условиях аэро-годропоники, высаживают отдельно по фракциям в питомнике первого полевого поколения. Семенные клубни, полученные в питомнике первого полевого поколения из миниклубней, используют на следующий год для выращивания супер-суперэлитного картофеля.

При выращивании первого полевого поколения и супер-суперэлиты максимальное внимание необходимо уделить всем технологическим операциям, связанным с подготовкой почвы, посадкой, междурядной обработкой, опрыскиванием растений в период вегетации, предуборочным удалением ботвы и уборкой урожая. Помимо стандартных агротехнических приёмов особенно важное значение имеет тщательное проведение фитосанитарных и сортовых прочисток:

• Первую прочистку проводят вскоре после появления полных всходов, когда растения достигают высоты 15-20 см. В это время удаляют кусты, пораженные черной ножкой, морщинистой мозаикой, крапчатостью листьев. Сортовые отличия в этот период заметны слабо и поэтому от сортовых примесей при первой прочистке практически невозможно полностью освободиться.
• Вторая прочистка – основная. Она проводится во время цветения, когда наиболее четко проявляются внешние сортоотличительные признаки не только по окраске, но и по форме кустов и листьев, наличию пигментов на стебле и другим признакам. Кроме сортовых примесей, при второй прочистке удаляют кусты, пораженные бактериальными и вирусными болезнями, а также растения, отстающие в росте.
• Перед уничтожением ботвы, пока она еще зеленая, проводят третью прочистку, в результате которой удаляют не замеченные ранее оставшиеся примеси, а также кусты с симптомами болезней. Особое внимание нужно обращать на растения, имеющие признаки увядания. Удаление таких растений позволяет освободить посадки картофеля от бактериальных заболеваний.

Также важное значение имеет пространственная изоляция посадок первого полевого поколения и супер-суперэлиты:

• Поля первого полевого поколения должны размещаться на расстоянии не менее 500 метров от посадок других поколений и классов;
• Поля супер-суперэлиты размещаются на расстоянии не менее 100 метров от посадок других поколений и классов.

Для выращивания в полевых питомниках суперэлитного картофеля используется клубневой материал класса супер-суперэлита (полученный на этапе Оригинального семеноводства). При выращивании суперэлитного картофеля обязательно выполняются все агротехнические приёмы на всех этапах развития растений - подготовка почвы, посадка, междурядные обработки, защитные опрыскивания, ботвоудаление, уборка, закладка на хранение
Во время вегетации проводят полный комплекс семеноводческих и защитных мероприятий, включая фито-сортопрочистки не менее 2-х раз за период вегетации. Качество посадок суперэлитного семенного картофеля устанавливают по результатам апробации. Суперэлитный картофель по качеству посадок и качеству клубней должен соответствовать нормативным требованиям стандарта.
Уборку проводят в оптимально ранние сроки с предварительным удалением ботвы при формировании максимальной семенной товарности клубней.

Для выращивания в полевых питомниках элитного картофеля используют партии клубней суперэлиты.
При выращивании элитного картофеля, помимо стандартных агротехнических приёмов, обязательно выполняется комплекса специальных мер, ограничивающих распространение болезней и вредителей в полевых условиях. Главной задачей при выращивании элитного материала является получение оптимального уровня урожайности, количественного выхода стандартной фракции семенных клубней не менее 70% и качества семенного материала в соответствии с нормативными требованиями действующих стандартов.
Посадки элитного картофеля подлежат апробации. Клубни элитного картофеля, отвечающие требованиям стандарта, используют для реализации семеноводческим предприятиям и хозяйствам с товарным производством картофеля для целей сортообновления и сортосмены (см. Репродукционное семеноводство).

Семена класса РС1 и РС2 (репродукционные семена) получают при помощи последовательного размножения картофеля класса элита, полученного на этапе Элитного семеноводства.

• Клубни класса РС1 используются для получения семян РС2 или выращивания товарного картофеля;
• Клубни класса РС2 используются для выращивания товарного картофеля.

Технологический процесс выращивания репродукционного семенного картофеля на семенных участках включает те же основные элементы, которые применяются в питомниках элитного семеноводства картофеля. Обязательным также является комплексное применение агроприемов, ограничивающих распространение вирусных и других болезней и обеспечивающих получение оптимального уровня урожайности, количественного выхода стандартной семенной фракции (70%) и качества репродукционных семян в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.
Посадки первой и второй репродукций подлежат апробации.