Эффективность выращивания семенных клубней сортов картофеля in vitro в условиях Зеравшанской долины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эффективность выращивания семенных клубней сортов картофеля in vitro в условиях Зеравшанской долины

Элмуродов А.А., Абдуллаева Ю.У., Абдуллаева С.А.

Аннотация

микроклональное размножение сорт картофеля

В статье представлены результаты микроклонального размножения сортов картофеля в условиях in vitro. За основу объектов исследования были взяты ботанические семена и клубни картофеля сортов Арнова, Пикассо. В лабораторных условиях полученные на основе клеток меристемы миниклубни выращивались в усовершенствованной питательной среде Мурасиге-Скуга. Изучено интенсивное воспроизводство и представлена эффективность.

Abstract

EFFICIENCY OF GROWING IN VITRO SEED TUBERS OF POTATO VARIETIES IN THE CONDITIONS OF THE ZARAFSHAN VALLEY

The article presents the results of micropropagation of potato varieties under in vitro conditions. Botanical seeds and tubers of Arnova and Picasso varieties of potatoes were taken as the basis of the objects of study. Under laboratory conditions, the minitubers obtained on the basis of meristem cells were grown in the improved nutrient Murashige and Skoog medium. Intensive reproduction is studied and efficiency is presented.

Ключевые слова: in vitro, посадка, камеры для роста растений, культуральные среды, посев.

Keywords: in vitro, planting, growth chambers, culture media, sowing.

Особое значение в сельскохозяйственной отрасли имеет выращивание высококачественных семян для получения высокого и качественного урожая сортов сельскохозяйственных культур за счет внедрения инновационных технологий. При интенсивном размножении, в зависимости от способов получения семенного материала, необходимо добиться высокого коэффициента размножения. В местных условиях актуальным является внедрение системы выращивания мини- и микро клубней in vitro на основе совершенствования процессов получения каллусных тканей из клеток меристемы, ростков и миниклубней с учетом особенностей местных условий.

Материалы и методы обучения

Выращивание сортов картофеля из верхушечных клеток меристемы, корешка листа в искусственных питательных средах (пробирка, стеклянная емкость, пластиковый контейнер, гидропоника и аэропоника) в биотехнологической лаборатории изучалось в Германии, Голландии, Южной Корее в других странах [4]. Широко распространено In vitro способы получения верхушечных клеток меристемы, черенкование корешков листьев, получение из них клубней.

Миниклубни можно получить в искусственной питательной среде выращивая каллусные ткани из верхушечных клеток меристемы, а получение рассады выращивать в (Мурасиге- Скуга, усовершенствованная МС) обогащенной питательной среде, интенсивно размножив черенкованием, высадкой пробирочных рассад в отдельные пластмассовые посуды (в одной посуде по 8-10 черенков или каллусных тканей) [6]. В условиях нашей республики оздоровленные клубни привозятся из других регионов, изучены аспекты их роста, развития, использования в семеноводстве, но в местных условиях in vitro выращивание начиная с получения верхушечных меристемных клеток, уход в биореакторах, получение мини-клубней, выращивание микро-клубней в фитотронах не проводились.

При выращивании мини-клубней в биотехнологической лаборатории наблюдается влияние состава питательной среды и регулирования среды на формирование клубней и коэффициент размножения [14], а также возможности культивирования в любое время года [20]

При выращивании мини-клубней питательная среда изменяется в зависимости от количества сахарозы, гиббериллина, цитокининов в среде и правильное соотношение количества стимуляторов роста и фитогармонов влияет на формирование мини-клубней, рекомендуемое содержание сахарозы 60-80 г/л [1, 3], в то время как в некоторых источниках [15] рекомендуется 90 г/л и кинетин 0-2 мг/л, бензиламинопурин 0-5 мг/л при температуре 18⁰С, освещение 24 часа и влажность 50-60%.

Результаты исследования и их анализ

В экспериментах при выращивании клеток меристемы и получении каллуса использовали обычную питательную среду МС. Каллус и ростки проращивали в улучшенную питательной среде МС (сахораза 60 и 90 мг/л, гиббериллин 0,5; 1,0; 1,5 мг/л, кинетин 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9, 1,0; 1,5 и ИУК 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1,0 1,5; 2,0 ; 2,5 в мг/л), регулируемая температура окружающей среды составляла 26-270С, освещенность -- 16 ч, а влажность -- 70-75%, интенсивность света -- 3-5 тыс./люкс.

В экспериментах исследования затраты на производство основывались на рыночных ценах данной местности в годы проведения опытов. В биолабораториях это проводилось на основе принципов оплаты труда при получении ростков клубней и ботанических семян, питательных сред, пересадки ростков в ламинарии, черенкование, посадка в новые насыщенные МС питательные среды, уход в помещении для культивирования, получение миниклубней в искусственных пластиковых контейнерах, посадка мини-клубней в фитотронах по различным схемам посадки, посадка миниклубней разного веса на разную глубину посадки, уход за посадками, процессы изучения урожайности по репродукциям.

Из-за высокой стоимости биореакторов в биотехнологических лабораториях основные затраты были потрачены на электроэнергию, амартизацию лабораторного оборудования и

оплату труда. Затраты на отделение меристемы с точка роста (глазки клубней) картофеля, извлечения каллуса, переноса каллусной ткани на новую питательную среду, из расчета затрат на квадратный метр составила 5,3%, на заработную плату 30% или 53,7 тыс. сумов, самая высокая затрата составила 31% или 54,8 тыс. сумов за амортизацию лабораторного оборудования (Таблица 1).

Таблица 1 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫХОДА МИНИКЛУБНЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ В ОПТИМАЛЬНОЙ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ МС, 2022, Ред Скарлет

мг/л) 1 -- контроль

Рассады полученные из клеток пророщенных семян

Примечание: в одной посуде 9,6 шт., площадь питания 8,8 см², на 1 м² распологаются 11 посуд, и 9,6х11=105,6 шт., их распологают в 3-х рядных стеллажах 105,6х3=316,8 шт. Это за 2 месяца 316,8 шт., т.е. за год составляет 1900,8 шт

В условиях биолаборатории общие затраты, затраченные на квадратный метр площади, в варианте МС (сахароза -- 90 мг/л, гиббериллин -- 1,5 мг/л, кинетин -- 1,0 мг/л, МЕ-К -- 2,0 мг/л) составили 176,9 тыс. сумов количество полученных мини-клубней составило 136,1 шт. Отмечено, что себестоимость одного мини-клубня составляет 1,3 тыс. сумов, установлена свободная цена реализации 3,0 тыс. сумов. При этом себестоимость мини-клубней полученных с 1 м² составляет 408,3 тыс. сумов, а прибыль 234,1 тыс. сумов и уровень рентабельности 130,8%. Данные полученные в этом варианте МС (сахароза -- 90 мг/л, гиббериллин -- 1,5мг/л, Кинетин -- 1,0 мг/л, ИУК -- 2,0 мг/л) показывают, что по сравнению с контрольным вариантом

здесь получено мини-клубней на 9,3 шт., чистой прибыли на 103,2 тыс. сумов больше, а уровень рентабельности был на 54,4% выше.

При расчете экономической эффективности по выходу мини-клубней пророщенной меристемы из ростков ботанических семян сортов картофеля, высокие показатели были получены в варианте МС (сахароза -- 60 мг/л, гиббериллин -- 1,5 мг/л, кинетин -- 1,5 мг/л, ИУК -- 2,0 мг/л) и варианте МС (сахароза -- 90 мг/л, гиббериллин -- 1,5 мг/л, кинетин -- 1,0 мг/л, ИУК -- 2,0 мг/л) чистая прибыль была 228,7-238,5 тыс. сумов, и было обнаружено, что в этих вариантах рентабельность была несколько выше 130,7-130,8%.

В условиях биотехнологической лаборатории можно выращивать сорта картофеля из клеток меристемы, при возделывании мини-клубней использовать выделенные меристемные клетки клубней используя ботанические семена этих сортов.

В опытах основные фракции мини-клубней, выращенных сортов картофеля in vitro, составляют 5-10 г, а в производственных условиях для их посадки при оптимальных схемах посадки и глубине сорта Арнова и Пикассо в фитотроне изучались посадка мини-клубней размером 5-10 г с междурядьем 60 см по схеме 9х9 и 10х10. В опытах производственные затраты представлены в Таблице 2.

Таблица 2ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И УРОЖАЙНОСТЬ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ, 2022

Примечание: схема посадки 9х9 и10х10, глубина посадки 5-6 ва 7-8 см, междурядье 60 см

Полученные экономические показатели условно рассчитаны на площади одного метра квадратных метров на единицу площади. Основные затраты пришлись на выращивание миниклубней -- 51,7%, заработную плату -- 22,1%. Здесь для автоматизации всех процессов, возможности создания необходимого климата в фитотроне для управления электричеством, влажностью и светом были потрачены затраты в размере -- 7,9% на амортизацию оборудований фитотрона -- 8,1%.

Когда в экспериментах были взяты условия для производства альтернативных вариантов в срезе сортов, количество клубней, полученных у сорта Арнова на квадратном метре, составляет 57,1-60,3 единицы, общие затраты составляют 45,7-48,2 тыс. сум, себестоимость одного клубня составляет 0,8 тыс. сумов, реализационная цена одного клубня 1,9 тыс. сум, уровень рентабельности составил 137,3-137,6%. В этих вариантах у сорта Пикассо общие затраты составили 44,0-46,7 тыс. сум, количество клубней на 1 м² -- 48,9-58,4 шт., себестоимость одного клубня 0,8-0,9 тыс. сумов а реализационная цена 1,9 тыс. сум, в пересчете на площадь стоимость реализованной продукции составил 92,9-110,9 тыс. сум и чистый доход 48,9-64,3 тыс. сум, а уровень рентабельности составил 111,1-137,6%.

При схеме посадки мини-клубней 9х9 см и глубины посадки 7-8 см у обоих сортов отмечены высокие показатели экономической эффективности. На основе размножения здоровых и качественных мини-клубней в условиях фитотрона, с междурядьями 60 см и между клубнями 9x9 и 10x10 см, высадкой на глубину 5-6 и 7-8 см позволила достичь высокой экономической эффективности. Изучена урожайность и экономическая эффективность репродукций сортов картофеля, выращенных в биотехнологических лабораториях.

В ходе экспериментов миниклубни и рассады полученные непосредственно на искусственных питательных средах, высаживали в фитотроне при оптимальных схемах посадки и глубине, клубни весом 45-60 г высаживали в открытом грунте элитные, были изучены урожайность и экономическая эффективность элиты, 1-2-3 репродукций и их потомства (Таблица 3).

Таблица 3ПРОДУКТИВНОСТЬ СОРТОВ В РЕПРОДУКЦИЯХ, 2022

Семенной материал полученный из клеток пророщенных семян

Сорт Пикассо, Тайлякский район

Семенной материал полученный из клеток глазков клубней

Семенной материал полученный из клеток пророщенных семян

В производственных условиях самые высокие затраты 125 200 000 сум были сделаны при возделывании семян элитных клубней полученных от рассад клеток верхушечной меристемы, себестоимость 1 т урожая составила 2 960 000 сум, реализационная цена 1 тонны урожая 5 000 000 сумов и стоимость продукции с 1 га составила 211 500 000 сум и чистый доход составил 86 млн. сумов, а уровень рентабельности 68,6%.

В этих вариантах у сорта Арнова: 1 -- репродукции выращенной из ростков клубней чистый доход составил 30 896 000 сум, 2 -- репродукции 13 462 000 сум, 3 -- репродукции 3 802 000 сум и рентабельность составила соответственно 26,6; 12,8 и 4,1%. Отмечена следующая закономерность -- с увеличением репродукции снижается урожайность и рентабельность, а также чистый доход.

Отмечено, что урожайность и экономическая эффективность элитных семян и последующих репродукции, полученных от ростков ботанических семян сорта Арнова были несколько выше. При этом отмечено, что при посадки элитных клубней всего затрат было 119 200 000 сум, урожайность 39,7 т/га и чистый доход с 1 га 79 480 000 сум, рентабельность 66,7%, в последующих репродукциях: в 1 -- репродукции чистый доход 33 250 000 сум, а рентабельность 31,1%, во 2 и 3 -- репродукциях соответственно чистый доход 15 402 000 сум, 8 425 000 сум и рентабельность 15,9 и 10,2%.

Такая же закономерность наблюдалась и у исследуемого сорта Пикассо, по мере увеличения потомства при возделывании семенных и товарных миниклубней на открытом грунте с уменьшением урожайности и чистого дохода снижалась рентабельность. Итак, изменение экономических показателей связано с тем, что по мере увеличения потомства клубней урожайность снижается, а чистый доход и рентабельность даже в 3-репродукции носит положительный характер, поэтому при выращивании товарных клубней, в качестве метода быстрого размножения целесообразно использовать в местных условиях в биотехнологических лабораториях наряду с ростками полученными из клубней сортов картофеля использовать ростки полученные из ботанических семян картофеля.

Выводы

В биолабораторных условиях при возделывании картофеля полученных из клеток меристемы клубней в варианте с использованием МС (сахароза- 90 мг/л, гиббериллин-1,5 мг/л, кинетин 1,0 мг/л, ИУК-К-2,0 мг/л) на 1 метре кв. было на 9,3 шт. мини-клубней больше, чем в контролом варианте, чистого дохода получено болше на 103,2 тыс.сум, а рентабельность оказалась выше на 54,4%.

При расчете экономической эффективности по выходу мини-клубней полученных путем отделения меристемы ботанических семян МС (сахароза-60 мг/л, гиббериллин-1,5 мг/л, кинетин 1,5 мг/л, ИУК-2,0 мг/л) в варианте и МС (сахароза-90 мг/л, гиббериллин-1,5 мг/л, кинетин 1,0 мг/л, ИУК-2,0 мг/л) прибыль составила 228,7-238,5 тыс. сумов, и даже в этих вариантах рентабельность была несколько выше 130,7-130,8%.

На основе здорового и качественного размножения миниклубней в условиях фитотрона, рекомендуется высаживать в междурядьях 60 см миниклубней весом 5-10 грамм на глубину 78 см по схеме 9х9 см и 5-6 см по схеме 10х10 см.

Высокая урожайность и экономические показатели наблюдались у элитных, 1-2- и 3- репродукций, при выращивании товарной культуры в местных условиях в биотехнологических лабораториях целесообразно использовать верхушечный меристемный клеток как метод быстрого размножения, использовать ростки ботанических семян, наряду с использованием ростков клубней сортов картофеля.

Список литературы

1. Reddy B. J., Mandal R., Chakroborty M., Hijam L., Dutta P. A review on potato (Solanum tuberosum L.) and its genetic diversity // International Journal of Genetics. 2018. P. 0975-2862. : http://dx.doi.org/10.9735/0975-2862.10.2.360-364

2. Волков Д. В. и др. Получение микроклубней картофеля в жидкой питательной среде // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наук. 2020. Т. 58. №4. С. 432-442. https://doi.org/10.29235/1817-7204-2020-58-4-432-442

3. Абдукаримов Д. Т., Останакулов Т Е., Эмуродов А. А., Эргашев И. Т Рекомендации по выращиванию Катошки из ботанических семян. Самарканд. 1994.

4. Struik P C., Wiersema S. G. Seed potato technology. - Wageningen Academic Publishers, 1999.

5. Wheeler R. M., Steffen K. L., Tibbitts T. W., Palta J. P.Utilization of potatoes for life support systems II. The effects of temperature under 24-h and 12-h photoperiods // American potato journal. 1986. V. 63. №11. P. 639-647. https://doi.org/10.1007/BF02852926

6. Головацкая И. Ф. У истоков картофелеводства в Томском государственном университете // Актуальные проблемы картофелеводства: фундаментальные и прикладные аспекты. 2018. С. 7.

7. Ranalli P. Innovative propagation methods in seed tuber multiplication programmes // Potato Research. 1997. Т. 40. №4. С. 439-453. https://doi.org/10.1007/BF02358004

8. Lommen W. J. M. Basic studies on the production and performance of potato minitubers. - Wageningen University and Research, 1995.

9. Midmore D. J. Potato production in the tropics // The potato crop. Springer, Dordrecht, 1992. P. 728-793.

10. Morrenhof J. The road to seed potato production. NIVAA, the Netherlands potato Consultative Institute, 1998.

11. Абдукаримов Д. Т Останагулов Т Е. Эльмуродов А. А. Выращивание микротрубочек из ботанических семян картофеля // Ташкентский научный журнал. 1998. №5.

12. Wan W. Y., Cao W., Tibbitts T. W. Tuber initiation in hydroponically grown potatoes by

alteration of solution pH // HortScience. 1994. V. 29. №6. P. 621-623.

https://doi.org/10.21273/HORTSCI.29.6.621

13. Struik P. C., Lommen W. J. M.Production, storage and use of micro-and minitubers // Proceedings of the 11th triennial conference of the European Association for Potato Research, Edinburgh, UK, 8-13 July 1990. EAPR, 1990. P. 122-133.

14. Хутинаев О. С., Старовойтов В. И., Старовойтова О. А., Манохина А. А., Шабанов Н. Э., Колесова О. С. Выращивание миниклубней картофеля и топинамбура в условиях водновоздушной культуры с использованием искусственного освещения // Агроинженерия. 2018. №4 (86). С. 7-14. https://doi.org/10.26897/1728-7936-2018-4-7-14

15. Struik P. C., Lommen W. J. M. Improving the field performance of micro-and minitubers // Potato Research. 1999. V. 42. №3. P. 559-568. https://doi.org/10.1007/BF02358172

16. Boersig M. R., Wagner S. A. Hydroponic systems for production of seed tubers // American Potato Journal. 1988. V. 65. №8. P. 470-471.

17. Jao R. C., Fang W. Growth of potato plantlets in vitro is different when provided concurrent versus alternating blue and red light photoperiods // HortScience. 2004. V. 39. №2. P. 380-382. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.39.2.380

18. Muro J. V. D. G., Diaz V., Goni J. L., Lamsfus C. Comparison of hydroponic culture and culture in a peat/sand mixture and the influence of nutrient solution and plant density on seed potato yields // Potato Research. 1997. V. 40. №4. P. 431-438. https://doi.org/10.1007/BF02358003

19. Farran I., Mingo-Castel A. M. Potato minituber production using aeroponics: effect of plant density and harvesting intervals //American Journal of Potato Research. - 2006. - Т. 83. - №. 1. - С. 47-53. https://doi.org/10.1007/BF02869609

20. Yu W. C., Joyce P J., Cameron D. C., McCown B. H. Sucrose utilization during potato

microtuber growth in bioreactors // Plant Cell Reports. 2000. V. 19. №4. P. 407-413. https://doi.org/10.1007/s002990050748

References

1. Reddy, B. J., Mandal, R., Chakroborty, M., Hijam, L., & Dutta, P. (2018). A review on potato (Solanum tuberosum L.) and its genetic diversity. International Journal of Genetics, 0975-2862. : http://dx.doi.org/10.9735/0975-2862.10.2.360-364

2. Volkov, D. V., Daurov, D. L., Daurova, A. K., Abai, Zh. S., Zhapar, K. K., Zhambakin, K. Zh., & Shamekova, M. Kh. (2020). Poluchenie mikroklubnei kartofelya v zhidkoi pitatel'noi srede. IzvestiyaNatsional'noi akademii naukBelarusi. Seriya agrarnykh nauk, 58(4), 432-442. (in Russian). https://doi.org/10.29235/1817-7204-2020-58-4-432-442

3. Abdukarimov D.T., T.E. Ostanakulov, A.A.Emurodov, I.T. Ergashev et al. Recommendations for growing Katoshka from botanical seeds. Samarkand. 1994.

4. Struik, P. C., & Wiersema, S. G. (1999). Seed potato technology. Wageningen Academic Publishers.

5. Wheeler, R. M., Steffen, K. L., Tibbitts, T. W., & Palta, J. P. (1986). Utilization of potatoes for life support systems II. The effects of temperature under 24-h and 12-h photoperiods. American potato journal, 63(11), 639-647. https://doi.org/10.1007/BF02852926

6. Golovatskaya, I. F. (2018). U istokov kartofelevodstva v Tomskom gosudarstvennom universitete. In Aktual'nye problemy kartofelevodstva: fundamental'nye i prikladnye aspekty, 7. (in Russian).

7. Ranalli, P. (1997). Innovative propagation methods in seed tuber multiplication programmes. Potato Research, 40(4), 439-453. https://doi.org/10.1007/BF02358004

8. Lommen, W. J. M. (1995). Basic studies on the production and performance of potato minitubers. Wageningen University and Research.

9. Midmore, D. J. (1992). Potato production in the tropics. In The potato crop (pp. 728-793). Springer, Dordrecht.

10. Morrenhof, J. (1998). The road to seed potato production. NIVAA, the Netherlands potato Consultative Institute.

11. Abdukarimov, D. T. Ostanagulov, T. E., & El'murodov, A. A. (1998). Vyrashchivanie mikrotrubochek iz botanicheskikh semyan kartofelya. Tashkentskii nauchnyi zhurnal, (5). (in Russian).

12. Wan, W. Y., Cao, W., & Tibbitts, T. W. (1994). Tuber initiation in hydroponically grown

potatoes by alteration of solution pH. HortScience, 29(6), 621-623.

https://doi.org/10.21273/HORTSCI.29.6.621

13. Struik, P. C., & Lommen, W. J. M. (1990). Production, storage and use of micro-and minitubers. In Proceedings of the 11th triennial conference of the European Association for Potato Research, Edinburgh, UK, 8-13 July 1990. (pp. 122-133). EAPR.

14. Khutinaev, O. S., Starovoitov, V. I., Starovoitova, O. A., Manokhina, A. A., Shabanov, N. E., & Kolesova, O. S. (2018). Vyrashchivanie miniklubnei kartofelya i topinambura v usloviyakh vodno-vozdushnoi kul'tury s ispol'zovaniem iskusstvennogo osveshcheniya. Agroinzheneriya, (4 (86)), 7-14. https://doi.org/10.26897/1728-7936-2018-4-7-14

15. Struik, P C., & Lommen, W. J. M. (1999). Improving the field performance of micro-and minitubers. Potato Research, 42(3), 559-568. https://doi.org/10.1007/BF02358172

16. Boersig, M. R., & Wagner, S. A. (1988, August). Hydroponic systems for production of seed tubers. In American Potato Journal (Vol. 65, No. 8, pp. 470-471).

17. Jao, R. C., & Fang, W. (2004). Growth of potato plantlets in vitro is different when provided

concurrent versus alternating blue and red light photoperiods. HortScience, 39(2), 380-382.

https://doi.org/10.21273/HORTSCI.39.2.380

18. Muro, J. V. D. G., Diaz, V., Goni, J. L., & Lamsfus, C. (1997). Comparison of hydroponic culture and culture in a peat/sand mixture and the influence of nutrient solution and plant density on seed potato yields. Potato Research, 40(4), 431-438. https://doi.org/10.1007/BF02358003

19. Farran, I., & Mingo-Castel, A. M. (2006). Potato minituber production using aeroponics: effect of plant density and harvesting intervals. American Journal of Potato Research, $3(1), 47-53. https://doi.org/10.1007/BF02869609

20. Yu, W. C., Joyce, P. J., Cameron, D. C., & McCown, B. H. (2000). Sucrose utilization during potato microtuber growth in bioreactors. Plant Cell Reports, 19(4), 407-413. https://doi.org/10.1007/s002990050748

Размещено на Allbest.ru