CC BY
430
УДК 581.132
АЭРОПОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БЕЗВИРУСНОМ СЕМЕНОВОДСТВЕ - ПРЕИМУЩЕСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ
Ю.Ц. МАРТИРОСЯН12, кандидат биологических наук, руководитель группы1; зав. лабораторией2(e-mail: [email protected])
A.А. КОСОБРЮХОВ1, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник
B.В. МАРТИРОСЯН1, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник
всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии, ул. Тимирязевская, 42, Москва, 127550, Российская Федерация
2Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук, ул. Косыгина, 4, Москва, 119334, Российская Федерация
Резюме. Разработана технология крупномасштабного производства семенного картофеля методом аэропоники, использование которой позволит реализовать новые подходы в семеноводстве, а именно, перейти с семилетней схемы производства элиты на четырехлетнюю. Отработаны все последовательные этапы технологии. Для производства около 8 млн миниклубней в год с себестоимостью 6-8 руб./шт., необходимо создание промышленных фитотронных комплексов, состоящих из 8 производственных залов по 350 м2, помещений питомника для нестерильного черенкования в гидропонных установках, световой комнаты для выращивания растений in vitro и других помещений для выполнения всех видов специальных работ. Общая площадь одного такого комплекса вместе с техническими помещениями составит4000 м2. Технология и разработанный комплекс оборудования позволяют в течение года собирать с 1 м2 посадочной площади около 3600 миниклубней массой 10-15 г независимо от внешних климатических условий и сезона. Преимущества аэропонной технологии и установокзаключаются в повышении количества и качества получаемой продукции; сокращении срока вегетации растений и увеличении числа циклов выращивания в течение года; экономии минеральных элементов и воды. Кроме того, реализовано значительное снижение энергозатрат в результате использования светодиодных светильников с оптимизированными спектральными характеристиками. Технология предусматриваетцеленаправленное использование основных химических и физических факторов, влияющих на процесс клубнеобразования у растений картофеля. Экономические расчеты показывают эффективность и перспективность широкомасштабного освоения аэропонных технологий в семеноводстве картофеля. Реализации такого проекта в регионах позволит создать сеть базовых центров по оригинальному семеноводству картофеля в Российской Федерации с выводом отрасли на современный технологический уровень Ключевые слова: аэропонные технологии, фитотрон, мини-клубни, безвирусный семенной картофель, растения in vitro, светодиодные осветители, питательный раствор. Для цитирования: Мартиросян Ю.Ц., Кособрюхов А.А., Мартиросян В.В. Аэропонные технологии в безвирусном семеноводстве - преимущества и перспектив //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №10. С. 47-51.
Использование энерго- и ресурсосберегающих технологий и систем способствует росту эффективности экономики страны и повышению её конкурентоспособности. Аэропонные технологии выращивания растений относятся к такому типу технологий и могут вывести сельское хозяйство России на принципиально новый уровень развития [1].
Несмотря на то, что Российская Федерация - один из крупнейших производителей продовольственного картофеля, занимающий 3-е место в мире по валовому сбору товарного картофеля [2], проблема обеспечения крупных и мелких товаропроизводителей качественным
посадочным материалом до сих пор остается актуальной. Крупные агрохолдинги в последние годы решали ее в основном путем ежегодного импорта семенного картофеля из ЕС. В фермерских и личных подсобных хозяйствах зачастую используют для посадки клубни массовых репродукций. Недостаток качественного семенного материала для своевременного сортооб-новления и сортосмены - один из основных факторов, сдерживающих рост урожайности культуры и объемов производства картофеля.
Для повышения эффективности картофелеводства необходимо применять передовые технологии, осваивать достижения науки, снижать удельные материальные и трудовые затраты, улучшать качество продукции. Сегодня крупномасштабное производство оздоровленного семенного картофеля невозможно без повсеместного и широкого использования новейших разработок в сфере биотехнологии. Интенсификация сельского хозяйства на основе затратных технологий стала, с одной стороны, причиной негативного воздействия на природную среду, деградации и загрязнения почвы токсинами антропогенного происхождения, с другой, привела к резкому росту использования ресурсов и энергии для производства растительной продукции. Все это вызвало острую потребность в разработке ре-сурсо- и энергосберегающих агробиотехнологий. Необходим комплексный подход к созданию технологии растениеводства на основе взаимодействия растений со средой обитания в условиях регулируемой агробио-технологической системы.
Цель нашей работы - оценка современного состояния проблемы производства оздоровленного посадочного материала картофеля и ускоренного его размножения в необходимых количествах с использованием аэро-гидропонных технологий для промышленного семеноводства.
История вопроса. Гидропонная технология. Гидропонные и, появившиеся позднее, аэропонные технологии выращивания картофеля берут свое начало в 70-х гг. ХХ в., когда в лаборатории безвирусных культур института прикладной молекулярной биологии и генетики ВАСХНИЛ (сегодня ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии) были разработаны научные основы и методика направленного клубнеобразования in vitro у растений картофеля [3, 4, 5]. Результаты полевых экспериментов подтвердили высокое качество посадочного материала, полученного от пробирочных микроклубней, и открыли возможности для применения микроклубней в промышленном семеноводстве оздоровленного картофеля [6].
В дальнейшем это подтолкнуло к разработке и созданию проточной гидропонной технологии выращивания миниклубней оздоровленного семенного картофеля [7]. Несомненно, она была прогрессивной и перспективной на том этапе развития, открыла широкие возможности для промышленного производства посадочного материала и способствовала массовому оздоровлению семенного фонда. Технологию использовали как в России (ООО «Меристемные культуры», Ставропольский край, ОАО «Научно-производственный центр «Продкартофель», г. Москва), так и за рубежом (Перу, Китай, Вьетнам, Канада). Однако возникли про-
блемы экономического и организационного характера, которые замедлили ее повсеместное распространение. В частности, отсутствие чувствительных и достоверных методик своевременной диагностики фитопа-тогенов приводило к накоплению вирусов, и, что ещё хуже, вироида веретеновидности клубней картофеля. Оказалось, что патогены беспрепятственно распространяются и поражают весь посадочный материал, а также выращенные миниклубни через питательный раствор. Растения в проточной гидропонике часто страдали от недостатка кислорода из-за нарушений режимов минерального питания и орошения, поэтому полученные миниклубни в отдельных случаях уступали по качеству и урожайности аналогичной продукции, выращенной в теплицах на торфо-песчаном субстрате. К тому же, поскольку гидропонные технологии применяли в основном в теплицах, в так называемых «полуоткрытых системах», то ни о какой направленной регуляции роста, развития и клубнеобразования не могло быть и речи. В летний период сложными проблемами были поддержание требуемых температурных режимов, продолжительности и интенсивности освещения, вопросы подкормки растений углекислым газом [7]. Кроме того, зачастую недостаточным для раскрытия всех преимуществ гидропонной технологии был уровень подготовки обслуживающего персонала.
Однако выявленные слабые места не умаляли ценности и перспективности технологии для промышленного производства семенного материала картофеля. Возникшие вопросы потребовали новых научных подходов и технологических решений.
Создание аэропонной технологии. В начале двухтысячных годов мы приступили к разработке более эффективных аэропонных технологий и соответствующих установок для выращивания миниклубней. Во ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии была разработана и сконструирована серия универсальных аэрогидропонных и аэропонных установок [8] для адаптации оздоровленных методом апикальных меристем пробирочных растений, размножения и укоренения, а также последующего доращивания различных растений (виноград, земляника и др.) [9,10].
На сегодняшний день аэропонные технологии широко применяют как в России, так и за рубежом, особенно в семеноводстве картофеля. Экспериментальное внедрение аэропонной технологии в картофелеводстве впервые осуществили в Республике Казахстан: в институте картофелеводства и овощеводства (Алматинская обл.) в 2006 г. под авторским контролем были смонтированы и запущены установки «Урожай-9000». Тогда же посетители из Международного центра картофелеводства (С1Р, Перу) высоко оценили новшество и проявили заинтересованность в его внедрении у себя. Ранее там применяли гидропонные технологии, а в 2009 г. была смонтирована упрощенная система аэропоники, которая позволила в условиях высокогорья, в пленочных теплицах выращивать миниклубни картофеля видов Э. tuberozum и Э. andigenum [11].
В дальнейшем аэропонные технологии были адаптированы для африканских стран. Спустя 8 лет С1Р распространил их в 10 странах на 4 континентах: в Боливии, Колумбии, Эквадоре, Эфиопии, Кении, Малави, Мексике, Монголии, Перу и Узбекистане.
Сегодня аэропонные технологии используют в семеноводческих компаниях Финляндии, Шотландии, Испании, Индии, Китае и др., в странах ЕАЭС (Армения, Беларусь, Казахстан). В России в промышленных масштабах
аэропонные комплексы работают в Павловском Посаде
[12] и Звенигороде (Московская область), в Чеченской республике. Для научно-исследовательских работ по селекции и семеноводству аэропонные технологии применяют в Самарском НИИСХ им. Тулайкова, Приморском НИИСХ, Саратовском ГАУ, Брянском ГУ имени академика Петровского и других учреждениях области
[13], Ставропольском ГАУ. Ведение учебного процесса с их использованием осуществляют в специализированных аграрных школах республики Саха-Якутия и в специализированном агроколледже г. Москвы. Сегодня совместно с ИБХФ РАН разрабатываются научные основы создания аэропонных фитотронных комплексов для промышленного производства не только семенного картофеля, но и биополимеров, а также ферментов.
Нет сомнений, что новейшие технологии на основе аэропоники находят применение в силу своей инвестиционной привлекательности. В России они особенно востребованы в регионах Крайнего Севера и Сибири.
Аэропоника - принципы и преимущества. В аэропонных установках растения выращивают в культивационном помещении, построенном по принципу фитотрона и оборудованном контрольным климатическим блоком. Оздоровленные растения, полученные in vitro, фиксируют в посадочных крышках аэропонных желобов с заданным интервалом (рис.1). Питательный раствор в виде мелкодисперсного аэрозоля подают из общего бака с помощью насоса высокого давления и специальных форсунок непосредственно в корневую зону. Затем конденсированный раствор стекает по желобу обратно в бак. Периоды подачи питательного раствора чередуются с периодами «отдыха», во время которого происходит аэрация корневой системы растений. На сегодняшний день отработаны все последовательные этапы для реализации этой технологии: от получения оздоровленных от фитопатогенов растений до их высадки в аэропонные установки и производства миниклубней картофеля [14, 15, 16, 17].
Рис. 1. Общий вид аэропонного фитотрона.
Клубнеобразование растений картофеля (рис. 2) -сложный многофакторный растянутый во времени процесс, состоящий из нескольких этапов: образование и рост подземных столонов, индукция клубнеобразования, инициация и рост клубней [19, 20, 21]. Основные факторы, влияющие на процесс клубнеобразования у растений картофеля, условно можно разделить на две группы - химические и физические. К химическим факторам относятся: состав и соотношение минеральных элементов в питательном растворе;
Рис. 2. Клубни картофеля в аэропонике.
рН питательного раствора;
фитогормоны и гормоноподобные вещества роста;
газовый состав культивационной среды.
Среди физических факторов можно выделить следующие:
освещение (продолжительность светового дня, спектральный состав и интенсивность излучения);
температура;
влажность воздуха.
Из физических факторов очень важна температура окружающей среды вокруг ботвы и в корневой зоне. Не менее важен градиент ночных и дневных температур. Допустимые и оптимальные режимы отличаются для периода быстрого роста надземной части и для фазы индукции и инициации клубнеобразования. Например, для роста ботвы оптимальная температура равна 20±1°С, а для клубней - 14±1°С. Повышение температуры в период клубнеобразования до 26°С и более подавляет ростовые процессы и сильно снижает число и массу клубней [22].
На формирование клубней картофеля большое влияние оказывают фотопериод, спектральный состав и интенсивность света (рис. 3). Большинство современных промышленных сортов относится к растениям с коротким фотопериодом, поэтому клубнеобразование у них начинается и усиливается при коротком световом дне [18,19,20,23]. Важное условие инициации клуб-необразования - наличие мощной надземной части растений с хорошо развитым листовым аппаратом, в котором активно протекают фотосинтетические
Рис. 3. Светодиодное освещение в фитотроне. Достижения науки и техники АПК. 2016. Т 30. № 10
процессы и происходит усиленный синтез первичных метаболитов - сахаров.
Для формирования клубней необходим достаточно высокий уровень синтеза и накопления первичных метаболитов-углеводов в листьях и дальнейший интенсивный их транспорт в виде сахарозы в столоны [24]. Сахароза служит не только источником энергии и субстратом для биосинтеза крахмала в клубнях, но и эффективным индуктором клубнеобразования [25]. Конечно же, на формирование и рост клубней значительное влияние оказывает минеральное питание растений. Структура и состав питательного раствора в аэропонике меняется по фазам роста и от оптимального соотношения азота, фосфора и калия зависит процесс клубнеобразования и количество клубней на растении. Само формирование клубней происходит при постепенном сокращении продолжительности дня и понижении ночных температур, которые служат для растений картофеля сигналом о начале индукции клубнеобразования [26]. Новообразованные клубеньки выступают в качестве акцепторов питательных веществ, в них активно происходят синтетические процессы и накопление крахмала.
Поглощение питательных веществ корнями, а также их накопление в клубнях зависят от уровня углеводного и азотного питания. Наличие различных форм азота (NH4+, NO3-) и их оптимальное соотношение на том или ином этапе развития позволяет растениям картофеля «выбирать» наиболее благоприятные внутренние условия для поддержания ростовых процессов и инициации клубней.
Под воздействием внешних факторов происходят значительные изменения в углеводном и белковом комплексе картофеля. Отток сахарозы в клубни ускоряет листовая подкормка сульфатом цинка [27, 28]. При снижении влажности и повышении температуры в составе крахмала возрастает доля амилопектина, а в составе белков — глобулинов [29].
Многочисленные исследования показали, что на рост и развитие растений, а также на клубнеобразование большое влияние оказывают все перечисленные факторы и очень важно их оптимальное сочетание в критические фазы [30, 31, 32, 33]. Справедливо это утверждение и для фитогормонов. Установлено, что в регуляции клубнеобразования картофеля в той или иной степени принимают участие почти все известные фитогормоны. Причем одно и то же соединение может по-разному действовать на разных этапах формирования клубней [33, 34, 35, 36]. Поэтому экзогенные фитогормоны необходимо использовать с особой осторожностью и только при условии четкого понимания всех процессов, протекающих на том или ином этапе роста растений.
В качестве основных преимуществ аэропонной технологии и установок можно назвать следующие:
повышение качества и количества получаемой продукции;
сокращение срока вегетации растений и увеличение числа циклов их выращивания в течение года; экономия минеральных элементов и воды; резкое снижение энергозатрат в результате использования светодиодных светильников с оптимизированными спектральными характеристиками;
круглогодичное производство, не зависящее от внешних климатических условий и сезонности.
Концепция создания современных фитотронных комплексов с применением технологии аэропоники.
В интенсификации современного растениеводства центральное место занимают создание и использование новых сортов различного целевого назначения, при этом необходимо ускоренное размножение ценного селекционного материала. Для решения такой задачи необходимо разрабатывать и применять новые подходы и технологии, создавать необходимую материально-техническую базу. Использование аэропонных технологий в промышленных масштабах позволит в кратчайшие сроки размножать большие объемы оздоровленного посадочного материала, что, в свою очередь, даст возможность сократить общепринятую схему ведения семеноводства картофеля до четырех лет (рис. 4).
Рис. 4. Миниклубни картофеля, полученные в аэропо-нике.
Переход от общепринятой в Европе и России семилетней схемы производства элиты картофеля на четырехлетнюю - самую короткую в промышленном семеноводстве этой культуры - достигается благодаря выращиванию такого количества исходного посадочного материала в виде миниклубней, которого будет достаточно для удовлетворения запроса семеноводческих компаний.
Реализация такого проекта включает следующие важнейшие разделы и этапы:
оптимизация сортимента и освоение интенсивной сокращенной схемы семеноводства;
создание современной материально-технической базы семеноводства картофеля, увеличение объемов
производства и улучшение качества выращиваемого семенного картофеля;
повышение организационно-методического уровня работы, а также квалификации персонала, что позволит ежегодно производить большое количество исходных миниклубней и интенсивно размножать их в полевых условиях.
По мере увеличения коэффициента размножения будут возрастать сортовые и посевные качества посадочного материала. На четвёртый год размножения по обычным схемам, используемым в Европе, производят посадочный материал категории суперэлита. Следовательно, при переходе на аэропонные технологии выращенная элита картофеля будет фактически соответствовать категории суперэлита, что станет весомым конкурентным преимуществом. Сокращённая схема семеноводства на основе использования методов ускоренного размножения также позволит обеспечить качественным посадочным материалом садоводов и огородников, людей, ведущих личное подсобное хозяйство, что, с одной стороны, увеличит валовый сбор картофеля, с другой, будет способствовать сокращению многолетней резервации фитопатогенов.
Для достижения поставленных целей необходимо создание промышленных фитотронных комплексов, состоящих из 8 производственных залов по 350 м2, помещений питомника для нестерильного черенкования в гидропонных установках, световой комнаты для выращивания растений in vitro и других помещений для выполнения всех видов специальных работ. Общая площадь одного такого комплекса вместе с техническими помещениями составит 4000 м2, а его производительность - около 8 млн миниклубней в год себестоимостью 6-8 руб./шт.
Организационно проект предусматривает наличие лаборатории диагностики патогенов и контроля качества, отделов клонального микроразмножения и элитного семеноводства. Экономические расчеты показывают эффективность и целесообразность широкомасштабного внедрения аэропонных технологий семеноводства картофеля.
Функции и возможности предлагаемого проекта при реализации в регионах позволят создать сеть региональных базовых центров по оригинальному семеноводству картофеля в Российской Федерации, с выводом отрасли на современный технологический уровень.
Литература.
1. Мартиросян Ю.Ц. Аэропонные технологии: перспективы производства оздоровленного семенного картофеля//Картофельная система. 2014. №1. С. 30-32.
2. Обзор рынка картофеля и овощей в государствах-членах Евразийского экономического союза за 2010-2014 годы. URL.: http://www.eurasiancommission.org/ru/act/promJ_agroprom/dep_agroprom/monitoring/Documents/%D0%9A%D0%B0 %D1%80%D1%82%D0%BE%D1%84%D0%B5%D0%BB%D1%8C%20+%20%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%89%D0%B8%20 %D0%95%D0%90%D0%AD%D0%A1%20.pdf
3. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. М.: ФБК-Пресс, 1999. 152 с.
4. Морозова С.Е., Мелик-Саркисов О.С. Размножение безвирусного картофеля клубнями, полученными in vitro//Физиология растений. 1978. №25 (2). С. 373-378.
5. Морозова С.Е., Мелик-Саркисов О.С. Влияние физиологического состояния проростков картофеля на регенерацию растений из изолированных апексов //Доклады ВАСХНИЛ. 1981. 3. С.8-10.
6. Мелик-Саркисов О.С., Овчинникова В.Н., Ульянов Р.П. Получение безвирусного посадочного материала картофеля микроклубнями, индуцированными в культуре in vitro. М.: ВАСХНИЛ, 1985. 46 с.
7. Мелик-Саркисов О.С. Физиолого-биотехнологическиеаспекты безвирусного картофелеводства:дисс. докт. биол. наук. М.,1995. 336с.
8. Лоток для выращивания растений и аэрогидропонная установка с его использованием: патент на полезную модель № 88-246 от 10.11.2009 г. / Мартиросян Ю.Ц., Харченко П.Н.; патентообладатель: ГНУ ВНИИ СБ
9. Мартиросян Ю.Ц., Полякова М.Н. Новые высокотехнологичные способы получения и ускоренного размножения миниклубней оздоровленного семенного картофеля и других хозяйственно-ценных культур в аэропонных условиях// Сб. научных трудов I-ой Международной конференции «Наука и современность». М.: «Спутник», 2010. С.52-59.
10. Инновационные технологии ускоренного размножения нового селекционного материала, полученного методами биотехнологии, а также оздоровленного семенного картофеля и других ценных сельскохозяйственных культур. Регистрационный номер результата в базе данных Россельхозакадемии: RASHN.7713095583.11.8.004.2/020. / разработчик ГНУ Всероссийский
научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии Россельхозакадемии/авторы: Мартиросян Ю.Ц., Полякова М.Н.
11. Otazù V. Manual on quality seed potato production using aeroponics. International Potato Center (CIP). Lima. Peru, 2010. 44 с.
12. Устройство гидропонной установки: патент на полезную модель № 131569/авторы: Мартиросян Ю.Ц., Гаврилов А.Ю., Хукеян О.Э.; патентообладатель Открытое акционерное общество «Экситон» (RU).
13. Дарико В. Надеемся, что в аэропонике за нами будет первенство //Деловой Брянск. 2014. №6 (143). С. 60-61.
14. Мартиросян Ю.Ц. Аэропонные технологии в первичном семеноводстве картофеля-перспективы и преимущества // Картофелеводство: сборник научных трудов Международной научно-практической конференций «Методы биотехнологии в селекции и семеноводстве картофеля». М.: [б.и.], 2014. С.175-179.
15. Фотосинтез и продуктивность растений картофеля в условиях различного спектрального облучения / Ю.Ц. Мартиросян, А.А. Кособрюхов, Т.А. Диловарова, М.Н. Полякова//С-х. биология. 2013. №1. С. 107-112.
16. Анализ работы фотосинтетического аппарата картофеля при различных спектральных режимах облучения растений / М.Н. Полякова, Ю.Ц. Мартиросян, Т.А. Диловарова, А.А. Кособрюхов//Актуальные проблемы экологии и физиологии живых организмов: материалы всероссийской научно конференции. Четвертые чтения памяти профессора О.А. Зауралова. Саранск: Из-во Мордовского университета, 2013. С.156-158.
17. Регуляторное действие красного и синего света на СО2 газообмен и ростовые процессы картофеля при облучении растений светодиодами/А.А. Кособрюхов, М.Н. Полякова, Т.А. Диловарова, Ю.Ц. Мартиросян //Материалы Всероссийского симпозиума «Физиолого-биохимические основы продукционного процесса у культивируемых растений». Саратов. Аграрный вестник Юго-Востока, 2010. С. 24-26.
18. Чайлахян М.Х. Механизм клубнеобразования у растений // Регуляция роста и развития картофеля. М.: Наука, 1990. С. 48-62.
19. Чайлахян М.Х. Фотопериодическая и гормональная регуляция клубнеобразования у растений. М.: Наука, 1984. 69 с.
20. Фотопериодизм и клубнеобразование в прививках табака на картофель / М.Х. Чайлахян, Л.И. Янина, А.Г. Деведжян, Г.Н. Лотова//Докл. АН СССР. 1981. №257. С.1276-1280.
21. Мокроносов А.Т. Клубнеобразование и донорно-акцепторные связи у картофеля. Регуляция роста и развития у картофеля / под ред. М.Х. Чайлахяна и А.Т. Мокроносова. М.:Наука,1990. С. 6-12.
22. Temperature Regulates Tuber-inducing Lipoxygenase-derived Metabolites in Potato (Solanum tuberosum L.) / K.-H. Nam, F. Kong, H. Matsuura, K. Takahashi, K. Nabeta, T. Yoshihara // J. Plant Physiol. 2008. №165. Рр. 233-238.
23. Световое прерывание ночи в регуляции репродуктивного развития и гормонального статуса картофеля Solanum andigenum / Т.Н. Константинова, В.Н. Ложникова, И. Махачкова, Л.И. Сергеева, Н.Д. Дудко, С.А. Голяновская, Т.И. Грянко, Н.П. Аксёнова //Докл. Акад. Наук. 1996. №350 (6). С. 845-848.
24. Генетические трансформанты картофеля как модель изучения гормональной и углеводной регуляции клубнеобразования / Н.П. Аксенова, Т.Н. Константинова, С.А. Голяновская, Й. Коссман, Л. Вилльмитцер, Г.А. Романов // Физиология растений. 2000. Т. 47. С. 420-430.
25. Дерябин А. Н., Юрьева Н. О. Экзогенная регуляция клубнеобразования у Solanum tuberosum L. в культуре in vitro (обзор) //Сельскохозяйственная биология. 2010. Т. 3. С. 17-25.
26. Аэропонные технологии в растениеводстве / Ю.Ц. Мартиросян, А.А. Кособрюхов, М.Н. Полякова, Т.А. Диловарова // Проблемы агробиотехнологии/ под ред. П.Н. Харченко. М.: РАСХН. С. 227-239.
27. Король В.В. Особенности физиологического взаимодействия микроэлементов и фитогормонов в растении картофеля: дисс.канд. биол. наук. Орел, 2003. 209 с.
28. Битюцкий Н.П. Микроэлементы высших растений. СПб.: Изд-во С. - Петерб. ун-та, 2011. 368 с.
29. Kolachevskaya O.O. et al. Expression of auxin synthesis gene tms1 under control of tuber-specific promoter enhances potato tuberization in vitro //Journal of integrative plant biology. 2015. Т. 57. № 9. С. 734-744.
30. Действие фитогормонов на крахмалсинтезирующую способность в процессе роста клубней картофеля / Р.А. Борзен-кова, Е.А. Собянина, А.А. Поздеева, М.Ю. Яшков // Физиология растений. 1998. №45. С. 557-566.
31. Уоринг Ф. Физиология клубнеобразования и роль фитогормонов //Гормональная регуляция онтогенеза растений. М.: Наука. 1984. С. 55-70.
32. Aksenova N.P. et al. In vitro growth and tuber formation by transgenic potato plants harboring rolC or rolB genes under control of the patatin promoter //Russian journal of plant physiology. 1999. Т. 46. № 4. С. 513-519.
33. Pais S.M. et al. Protein phosphatases type 2A mediate tuberization signaling in Solanum tuberosum L. leaves //Planta. 2010. Т. 232. No. 1. Рр. 37-49.
34. Борзенкова Р.А., Боровикова М.П. Динамика распределения фитогормонов по различным зонам клубней картофеля в связи с ростом и запасанием крахмала //Физиология растений. 2003. Т. 50. № 1. С. 129-135.
35. Аксенова Н.П. и др. Гормональная регуляция клубнеобразования у картофеля // Физиология растений. 2012. Т. 59. № 4. С. 491-490.
36. Prat S. Hormonal and daylength control of potato tuberization //Plant hormones. Springer Netherlands, 2010. Рр. 574-596.
AEROPONIC TECHNOLOGIES IN VIRUS-FREE SEED PRODUCTION: ADVANTAGES AND PERSPECTIVES
Y.Tc. Martirosyan12, A.A. Kosobryhov1, V.V. Martirosyan1
'All-Russia Research Institute of Agricultural Biotechnology, ul. Timiryazevskaya, 42, Moskva, 127550, Russian Federation 2Emanuel Institute of Biochemical Physics of Russian Academy of Sciences (IBCSP RAS), ul. Kosygina, 4, Moskva, 119334, Russian Federation
Summary. A technology of large-scale potato seed production by aeroponics was developed; the application of which will allow the implementation of new approaches in the generation of elite potato seeds. More specifically, it will allow transition from seven-year scheme into four-year one. All successive stages of the technology were developed. In order to produce about 8 million minitubers per a year with a cost price of 6-8 rubles, it is necessary to create industrial phytotron complexes consisting of 8 work rooms by 350 m2 each, nursery rooms for non-sterile cuttings in hydroponic systems, light rooms to grow plants in vitro and other rooms to make other various special procedures. The total area of this complex, together with the technical facilities, will be 4000 m2. This technology combined with a set of specially designed equipment allows harvesting about 3,600 minitubers weighing 10-15 g from each square meter area, regardless of weather conditions and seasons. Aeroponic technology has many advantages, including increase in quality and quantity of the yield; the shortened growing season; an increase in the number of growing cycles per year; saving of water and mineral nutrients. In addition, a significant reduction of energy consumption is achieved due to the use of LED lights with optimized spectral characteristics. The developed technology combines necessary chemical and physical factors to promote the process of tuber formation in potato plants. Economic calculations show the efficiency and prospectivity of large-scale introduction of aeroponic technology in potato seed production. The implementation of the proposed project will develop a network of seed production centers in the Russian Federation and take the branch to the modern technological level. Keywords: aeroponic technologies, phytotron, minitubers, virus-free seed potatoes, in vitro plants, light-emitting diodes, nutrient solution. Author Details: YTc. Martirosyan, Cand. Sc. (Biol.), head of group1, head of laboratory2 (e-mail: [email protected]); A.A. Kosobryhov, D. Sc. (Biol.), leading research fellow; V.V. Martirosyan, Cand. Sc. (Biol.), leading research fellow
For citation: Martirosyan YTc., Kosobryhov A.A., Martirosyan V.V. Aeroponic Technologies in Virus-Free Seed Production: Advantages and Perspectives. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. V.30. No. 10. Pp. 47-51 (in Russ.).
