PROPAGATION OF CARBOHYDRATE RAW MATERIAL OF POTATO IN ORIGINAL SEED FARMING

Ходаева В.П.¹, Куликова В.И.²

¹ORCID: 0000-0003-1447-6141,

² ORCID: 0000-0002-6204-7555, Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент,

Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал СФНЦА РАН, г. Кемерово, Россия

Работа поддержана в рамках комплексного плана научных исследований (КПНИ) «Развитие селекции и семеноводства картофеля» Кемеровского НИИСХ – филиала СФНЦА РАН.

РАЗМНОЖЕНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА КАРТОФЕЛЯ В ОРИГИНАЛЬНОМ СЕМЕНОВОДСТВЕ

Аннотация

В статье предоставлены результаты 2016-2017 гг. по продуктивности и качеству исходного материала картофеля сортов Невский, Любава, Тулеевский, Кузнечанка, Танай и Кемеровчанин. В результате анализа показателей роста и развития растений in vitro при микроклональном размножении отмечена тенденция увеличения количества междоузлий, биомассы и длины корней у сортов картофеля с большей высотой растений. Коэффициент размножения за три черенкования составил Невский (контроль) – 2,3; Любава – 2,2, Тулеевский – 1,8, Кузнечанка – 1,6, Танай – 1,7 и Кемеровчанин – 1,9. Расчёт экономической эффективности показал наибольшую стоимость исходных клубней сортов Невский – 1584,8 руб. и Кузнечанка – 1460,8 руб., у которых  получена максимальное количество клубней с м² – 44,0-48,0 шт./м² и большим выходом семенной фракции – 59,7-62,1 %. Методом иммуноферментного анализа на скрытое поражение вирусами и бактериозами сортов картофеля Невский, Любава, Тулеевский, Кузнечанка, Танай и Кемеровчанин определено качество соответствующее требованиям ГОСТ Р 53136-2008 «Картофель семенной. Технические условия».

Ключевые слова: картофель, сорт, in vitro, миниклубни.

Khodaeva V.P.¹, Kulikova V.I.²

¹ORCID: 0000-0003-1447-6141,

²ORCID: 0000-0002-6204-7555, PhD in Agriculture, Associate professor,

Kemerovo Research Institute of Agriculture – Branch of SFRCA of RAS, Kemerovo, Russia

The work was supported within the framework of the integrated plan of scientific research (KPNI) "Development of breeding and seed production of potatoes" of the Kemerovo Agricultural Research Institute – a branch of SFRCA of RAS.

PROPAGATION OF CARBOHYDRATE RAW MATERIAL OF POTATO IN ORIGINAL SEED FARMING

Abstract

The article presents the results of 2016-2017 on the research of productivity and quality of the raw material of Nevsky, Lubaw, Tuleevsky, Kuznechanka, Tanay and Kemerovchanin potato varieties. As the result of the analysis of growth and development parameters of plants in vitro with microcologic reproduction, a tendency of increasing the number of interstices, biomass and root lengths in potato varieties with higher plant height was revealed. The multiplication factor for three cuttings was as follows: Nevsky (control) – 2,3; Lubava – 2.2, Tuleevsky – 1.8, Kuznechanka – 1.6, Tanai – 1.7 and Kemerovchanin – 1.9. The calculation of economic efficiency showed the greatest value of the original tubers of Nevsky – 1584.8 rubles and Kuznetschanka – 1460.8 rubles, which gave the maximum number of tubers from the area of m² - 44.0-48.0 pcs./m² and a large yield of the seed fraction – 59.7-62.1%. The quality meeting the requirements of GOST R 53136-2008 "Seed Potato. Specifications" is determined by the method of immunoassay analysis on the latent defeat by viruses and bacteriosis of potato varieties Nevsky, Lubaw, Tuleevsky, Kuznechanka, Tanay and Kemerovchanin.

Keywords: potato, variety, in vitro, minitubers.

Картофель был и остается незаменимой сельскохозяйственной культурой многоцелевого использования. Современные сорта картофеля должны обладать высокими потребительскими качествами, комплексной устойчивостью к болезням и неблагоприятным абиотическим факторам среды, быть технологичными для механизированного выращивания [1, С. 22]. Но одним из главных показателей востребованности сорта, является его продуктивность. Даже сорт с высокими потребительскими показателями может в производстве не обеспечить высоких урожаев, если качество семян низкое. Только здоровый посадочный материал способен реализовать биологический потенциал сорта [2, С. 7], [3, С. 60].

В зависимости от ступени размножения семенной картофель подразделяют на 3 основных категории: оригинальный, элитный и репродукционный. Каждая, которая подразделяется на классы, которые характеризуются строго регламентированными показателями сортовой чистоты и состояния здоровья по растениям и клубням [4, С. 231], [5, С. 119].

Основным звеном системы семеноводства картофеля в настоящее время по-прежнему остается производство высококачественного исходного материала, которое включает создание и поддержание коллекций здоровых сортов на основе меристемно-тканевой культуры, клональное размножение микрорастений, выращивание миниклубней и диагностика фитопатогенов на всех этапах [6, С. 72].

Получение достаточного количества исходного материала картофеля в культуре in vitro, питомниках миниклубней позволяет обеспечить в достаточном количестве оригинальными семенами категории супер-суперэлита картофелепроизводителей и повысить уровень продуктивности [7, С. 173].

В связи с тем, что Кемеровский НИИСХ – филиал СФНЦА РАН ведет оригинальное семеноводство с сортами картофеля, включенными в Государственный реестр селекционных достижений по 10-му региону Невский, Любава, Тулеевский, Кузнечанка, Танай и Кемеровчанин всесторонняя оценка исходного материала является актуальной.

Цель исследований

Оценить качество и продуктивность исходного материала картофеля в оригинальном семеноводстве.

Условия и методика исследований

Исследования проведены в 2016-2017 гг. в лаборатории селекции, биотехнологии и агротехники картофеля Кемеровского НИИСХ – филиала СФНЦА РАН, путем постановки опытов в лабораторных (культура  in vitro) и полевых (питомник мини-клубней) условиях. Объекты исследования: сорта картофеля Невский (контроль), Любава, Тулеевский, Кузнечанка, Танай и Кемеровчанин.

Результаты и обсуждения

В процессе ускоренного размножения оздоровленных исходных микрорастений картофеля перед каждым микроклональным черенкованием проводится отбор лучших, сильных растений. Неразвитые, плохо сформированные растения выбраковываются, что снижает коэффициент размножения [8, С. 68].

Важным показателем, обеспечивающим высокий коэффициент размножения исходных растений, является хорошо сформированные междоузлия. У сортов Любава, Тулеевский, Кузнечанка и Кемеровчанин количество междоузлий на уровне контроля 8,0-9,4 шт./раст., достоверное снижение на 1,8 шт./раст. отмечено у сорта Танай (НСР₀₅ = 1,0) (табл. 1).

Таблица 1 – Рост и развитие растений картофеля в культуре in vitro, (среднее)

При микроклональном размножении растений in vitro наиболее оптимальной (технологичной) является длина междоузлий 1,5-1,8 см, длина больше или меньше данного параметра усложняет пересадку черенков. Исследованиями отмечено этот показатель у сортов Тулеевский, Кузнечанка, Танай и Кемеровчанин на уровне контроля 1,8-1,9 см, у сорта Любава длина междоузлий увеличена на 0,5 см (НСР₀₅ = 0,4).

Одним из показателей хорошего развития микрорастений является их высота. При микроклональном размножении максимальная высота растений 15,5-17,1 см у сортов Любава, Тулеевский и Кузнечанка, что достоверно превышает контроль на 14,4-29,5 %.

Общее развитие зеленой массы микрорастений влияет на приживаемость черенков, пересаженных на питательную среду. Наибольшую массу листьев и стеблей – 520 мг сформировали растения сортов Любава и Тулеевский, что превысило контроль на 13,0 %.

Развитая корневая система позволяет развиваться полноценным растениям. Оценка выявила, что у сортов Кузнечанка и Танай максимальное количество корней 16,8 и 20,4 шт./раст. соответственно. Достоверное снижение по количеству корней отмечено у сорта Тулеевский на 4,6 шт./раст. (НСР₀₅ = 4,3). Длина корней сортов Любава, Тулеевский, Кузнечанка, Танай и Кемеровчанин находилась на уровне контроля. Существенное превышение отмечено по массе корней микрорастений у сортов Любава, Тулеевский, Кузнечанка, Танай от 45,5 % до 190,9 %.

В результате анализа показателей роста и развития растений in vitro отмечена тенденция увеличения количества междоузлий, биомассы растения, и длины корней у сортов картофеля с большей высотой растений.

В банке здоровых сортов картофеля (БЗСК) поддерживается 6 оригинальных сортов в 20 линиях (табл. 2).

Таблица 2 – Ускоренное размножение оригинальных сортов картофеля в культуре in vitro

В зимний период проводили наращивание исходного материала в культуре in vitro. Необходимое количество исходных растений зависит от потребности в данном сорте для дальнейшего производства оригинальных семян, за три черенкования получено 875 хорошо развитых растения.

Растения in vitro сортов картофеля высаживали в торфяной субстрат (культура in vivo) и во 2-й декаде июня в открытый грунт питомника миниклубней.

Проведенные исследования в питомнике миниклубней показали, что  сорта Танай и Кемеровчанин, достоверно превышали контроль по развитию биомассы: высоте растений на 31,6-96,9 %, количеству стеблей на 20,0-40,0 % и массе стеблей на 51,7-228,3 % (табл. 3).

Таблица 3 – Продуктивность рассадных растений картофеля в питомнике миниклубней (среднее)

Высокой массой исходных клубней с куста характеризовались сорта Любава – 410 г и Кузнечанка – 456 г. У сортов Любава, Кузнечанка, Танай и Кемеровчанин увеличена масса одного клубня в 1,3-2,3 раза.

Основной показатель эффективности производства исходного материала картофеля является выход исходных клубней с единицы площади [9, С. 20]. Наибольшее количество исходных клубней получено у сортов Невский (контроль), Любава, Тулеевский, Кузнечанка – на один куст 6,1-7,2 шт./раст. и на 1 м² – 40,6-48,0 шт.

Оценка элементов структуры урожая исходных клубней картофеля выявила, что сорта Любава, Тулеевский, Кузнечанка формировали количество семенной фракции на уровне контроля 52,5-62,1 % (контроль 59,7 %) (рис. 1).

У сортов Танай и Кемеровчанин снижено количество семенной фракции на 9,7-21,4 % в сравнении с контролем (НСР = 8,0), но при этом увеличено количество крупной фракции на 16,1 5 и 24,3 % в сравнении с контролем (НСР = 6,1).

Рис. 1 – Структура миниклубней

Примечание: * - для сортов картофеля с удлиненной формой клубня

При расчете экономической эффективности стоимость исходных клубней составляла: мелкие – 24 руб., семенные – 40 руб., крупные – 24 руб. Расчёт экономической эффективности показал, чем больше клубней с единицы площади и в структуре урожая – семенной фракции, тем выше стоимость исходных клубней и полученная прибыль. Так наибольшая стоимость исходных клубней с единицы площади 1584,8 руб. и 1460,8 руб. получена у сортов с максимальным количеством клубней с м² – 44,0-48,0 шт./м² и выходом семенной фракции – 59,7-62,1 % Невский (контроль) и Кузнечанка (таб. 4).

Таблица 4 – Экономическая эффективность получения исходных клубней картофеля

Примечание: * - для сортов картофеля с удлиненной формой клубня.

Определяющим фактором эффективности производства оригинального семенного материала картофеля является его качество [10, С. 28], [11, С. 186]. Оценка на скрытое поражение вирусами и бактериозами проводится на всех этапах производства.

Проведенный иммуноферментный анализ (ИФА) растений in vitro перед массовым размножением всех сортов показал отсутствие вирусных (X, S, M, Y, L, A) и бактериальных инфекций (черная ножка (Erwinia carotovora) и кольцевая гниль (Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus)). Пораженность вирусными и бактериальными болезнями в питомнике миниклубней проводилась визуально в фазу цветения и перед уборкой, а так же методом ИФА в фазу цветения. При визуальной оценке признаков вирусных болезней (морщинистая (Potato virus Y) и полосчатая мозаика (Potato virus У или комплекс вирусов У,- Х-, S-, А-, К), скручивание листьев (Potato leaf roll virus), обыкновенная мозаика (вирусы S, S+X, A и их комплексы)), грибных (ризоктониоз (Rhizoctonia solani), фитофтороз (Phytophthora infestans), альтернариоз (Alternaria solani Sorauer)), бактериальных (черная ножка, кольцевая гниль) на растениях исследуемых сортов не обнаружено. Диагностика на скрытые вирусные (X, S, M, Y, L, A) и бактериальные инфекции (черная ножка и кольцевая гниль) методом ИФА подтвердила 100 % чистоту и соответствие исходного материала картофеля изучаемых сортов ГОСТ Р 53136-2008 «Картофель семенной. Технические условия».

Выводы

Таким образом, при микроклональном размножении сортов картофеля Невский (контроль), Любава, Тулеевский, Кузнечанка, Танай и Кемеровчанин растения in vitro с хорошими биометрическими показателями за три черенкования позволили получить 875 растений in vitro с коэффициентом размножения 1,9.

Сорта картофеля Невский (контроль) и Кузнечанка сформировали наибольшее количество исходных клубней на м² – 44,0-48,0 шт./раст. и количество семенной фракции на м² – 27,3-28,7 %, что позволило получить  наибольшую стоимость миниклубней – 1460,8-1584,8 руб. с единицы площади.

Проведенный иммуноферментный анализ на скрытое поражение вирусами и бактериозами показал 100 % чистоту растений in vitro и миниклубней с качеством соответствующим ГОСТ Р 53136-2008 «Картофель семенной. Технические условия».

Список литературы / References

1. Николаев А. В. Результаты испытания перспективных сортов картофеля в условиях Костромской области / А. В. Николаев, Н. П. Сезонова, И. Г. Любимская // Защита картофеля. – 2014. – № 1. – С. 22–24.
2. Айтбаев Т. Е. Достижения Казахского НИИ картофелеводства и овощеводства по генофону, селекции, семеноводству и технология выращивания картофеля и овощных культур / Т. Е. Айтбаев, Т. Т. Джанабаева // Научное обеспечение картофелеводства и овощеводства: достижения и перспективы: Сборник научных трудов Международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию со дня рождения Боброва Л. Г., доктора с.-х. наук, профессора, члена-корреспондента Казахской и Российской Академий сельскохозяйственных наук, заслуженного работника сельского хозяйства Республики Казахстан / Республика Казахстан, Алма-ты, 2013. – С. 5–8.
3. Овэс Е. В. Новые элементы технологии и получения базовых клонов перспективных сортов и гибридов картофеля / Е. В. Овэс, Н. А. Гаитова // Достижения науки и техники АПК. – 2016. – № 11. – Т. 30. –– С. 60–62.
4. Картофель России. В 3 т. Т. 1. Селекция, семеноводство, сертификация / Под редакцией А. В. Коршунова. М., 2003. – 411 с.
5. Анисимов Б. В. Российские стандарты на семенной картофель и их гармонизация с международными аналогами / Б. В. Анисимов // Картофелеводство: история развития и результаты научных исследований по культуре картофеля. Сборник научных трудов / ФГБНУ ВНИИКХ; под. ред. С. В. Жеворы. – М., 2015. – С.114–120.
6. Купрейчук Н. А. Приемы повышения продуктивности картофеля в питомниках оригинального семеноводства / Н. А. Купрейчук, И. М. Заборонок, С. В. Сокол и др. // Картофелеводство: сб. науч. тр. // РУП «Науч.-практ. центр НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству»; редкол.: С. А. Турко (гл. ред.) [и др.]. – Минск, – Т. 21. ч. 2 – С. 72–80.
7. Молявко А. А. Технология оздоровления перспективных сортов / А. А. Молявко, А. В. Марухленко, Л. А. Еренкова и др. // Картофелеводство: Материалы научно-практической конференции «Развитие новых технологий селекции и создание отечественного конкурентоспособного семенного фонда картофеля», 5-7 июля 2016 г. / ФГБНУ ВНИИКХ; под. ред. С. В. Жеворы.  – М., 2016. – С. 167–173.
8. Ходаева В. П. Размножение сортов картофеля в культуре in vitroна различных питательных средах / В. П. Ходаева, В. И. Куликова // Достижения науки и техники АПК. – 2016. – № 10. – Т. 30. – С. 66–68.
9. Банадысев С. Технологии производства мини-клубней картофеля: что предпочесть? / С. Банадысев // «Аграрное обозрение». – 2012. – № 6 (34). – С. 20–
10. Старцев В. И. Организация селекции и семеноводства картофеля в ФРГ / В. И. Старцев // Картофель и овощи. – 2016. – № 6.– С. 26–29.
11. Семеноводство картофеля, контроль качества, сертификация (Методическое пособие) / Под ред. член-корреспондента РАСХН, доктора с.-х. наук А. В. Коршунова, академика РАЕН канд. биологических наук Б. В. Анисимова. – М., 2002. – 335 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Nikolaev A. V. Rezul'taty ispytanija perspektivnyh sortov kartofelja v uslovijah Kostromskoj oblasti [The test Results are promising potato varieties under conditions of Kostroma region] / A. V. Nikolaev, N. P. Sezonova, I. G. Ljubimskaja // Zashchita kartofelja [Protection of potatoes]. – 2014. – № 1. – P. 22–24. [in Russian]
2. Ajtbaev T. E. Dostizhenija Kazahskogo NII kartofelevodstva i ovoshchevodstva po genofonu, selekcii, semenovodstvu i tehnologija vyrashhivanija kartofelja i ovoshchnyh kul'tur [Achievements of the Kazakh research Institute of potato and vegetable growing on genofon, breeding, seed production and technology of cultivation of potatoes and vegetable cultures] / T. E. Ajtbaev, T. T. Dzhanabaeva // Nauchnoe obespechenie kartofelevodstva i ovoshchevodstva: dostizhenija i perspektivy: Sbornik nauchnyh trudov Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvjashchennoj 85-letiju so dnja rozhdenija Bobrova L. G., doktora s.-h. nauk, professora, chlena-korrespondenta Kazahskoj i Rossijskoj Akademij sel'skohozjajstvennyh nauk, zasluzhennogo rabotnika sel'skogo hozjajstva Respubliki Kazahstan [Scientific provision of potato and vegetable growing: achievements and prospects: Collection of scientific works of the International scientific-practical conference dedicated to the 85th anniversary since the birth of the L. G. Bobrov, doctor of agricultural Sciences, Professor, corresponding member of the Kazakh and Russian Academies of agricultural Sciences, honored worker of agriculture of the Republic of Kazakhstan] / Respublika Kazahstan, Alma-ty, 2013. – P. 5–8. [in Russian]
3. Ovjes E. V. Novye jelementy tehnologii i poluchenija bazovyh klonov perspektivnyh sortov i gibridov kartofelja [New technology elements and basic clones of promising varieties and hybrids of potato] / E. V. Ovjes, N. A. Gaitova // Dostizhenija nauki i tehniki APK [Achievements of science and technology of agriculture]. – 2016. – № 11. – T. 30. – P. 60–62. [in Russian]
4. Kartofel' Rossii. V 3 t. T. 1. Selekcija, semenovodstvo, sertifikacija [The Potato Is Russia. In 3 t. T. 1. Breeding and seed production, certification] / Pod redakciej A. V. Korshunova. – M., 2003. – 411 p. [in Russian]
5. Anisimov B. V. Rossijskie standarty na semennoj kartofel' i ih garmonizacija s mezhdunarodnymi analogami [Russian standards for seed potatoes and their harmonization with international counterparts] / B. V. Anisimov // Kartofelevodstvo: istorija razvitija i rezul'taty nauchnyh issledovanij po kul'ture kartofelja. Sbornik nauchnyh trudov [Potato growing: the history of the development and results of research on the culture of potatoes. Collection of scientific works] / FGBNU VNIIKH; pod. red. S. V. Zhevory. – M., 2015. – P. 114–120. [in Russian]
6. Kuprejchuk N. A. Priemy povyshenija produktivnosti kartofelja v pitomnikah original'nogo semenovodstva [Methods of improving the productivity of potatoes in the nurseries of the original seed] / N. A. Kuprejchuk, I. M. Zaboronok, S. V. Sokol and others // Kartofelevodstvo: sb. nauch. tr. // RUP «Nauch.-prakt. centr NAN Belarusi po kartofelevodstvu i plodoovoshhevodstvu» [Potato growing: collection of scientific works. tr. // RUP "Scientific.-pract. center of NAN of Belarus for potato vegetable and fruit growing]; redkol.: S. A. Turko (gl. red.) [and others]. – Minsk, 2013. – T. 21. ch. 2 – P. 72–80. [in Russian]
7. Moljavko A. A. Tehnologija ozdorovlenija perspektivnyh sortov [Technology of improvement of promising varieties] / A. A. Moljavko, A. V. Maruhlenko, L. A. Erenkova and others // Kartofelevodstvo: Materialy nauchno-prakticheskoj konferencii «Razvitie novyh tehnologij selekcii i sozdanie otechestvennogo konkurentosposobnogo semennogo fonda kartofelja», 5-7 ijulja 2016 g. [Potato growing: Materials of scientific-practical conference "Development of new breeding technologies and creation of competitive domestic seed potatoes", 5-7 July 2016] / FGBNU VNIIKH; pod. red. S. V. Zhevory. – M., 2016. – pp. 167–173. [in Russian]
8. Khodaeva V. P. Razmnozhenie sortov kartofelja v kul'ture in vitrona razlichnyh pitatel'nyh sredah [Breeding of potato varieties in culture in vitroна different culture media] / V. P. Khodaeva, V. I. Kulikova // Dostizhenija nauki i tehniki APK [Achievements of science and technology of agriculture]. – 2016. – № 10. – T. 30. – P. 66–68. [in Russian]
9. Banadysev S. Tehnologii proizvodstva mini-klubnej kartofelja: chto predpochest'? [Technology of production of mini-tubers of potatoes: what to prefer?] / S. Banadysev // «Agrarnoe obozrenie» ["Agricultural review"]. – 2012. – № 6 (34). – P. 20–21. [in Russian]
10. Starcev V. I. Organizacija selekcii i semenovodstva kartofelja v FRG [Organization of breeding and seed potatoes in Germany] / V. I. Starcev // Kartofel' i ovoshchi [Potatoes and vegetables]. – 2016. – № 6.– P. 26–29. [in Russian]
11. Semenovodstvo kartofelja, kontrol' kachestva, sertifikacija (Metodicheskoe posobie) [Seed potatoes, quality control, certification (Textbook)] / Pod red. chlen-korrespondenta RASHN, doktora s.-h. nauk A. V. Korshunova, akademika RAEN kand. biologicheskih nauk B. V. Anisimova. – M., 2002. – 335 p. [in Russian]