Картофель из пробирки или зачем я на работе клонирую растения⁠⁠

Приветствую друзья, весна уже маячит на горизонте, а это значит, что все люди занятые в сфере сельского хозяйства уже потихоньку начинают подготовку к новому сезону.

Наша лаборатория по микроклональному размножению растений не исключение. Поэтому в этой статье, я бы хотел рассказать как получают элитный семенной картофель и зачем это всё вообще нужно.

Армия клонов (ожидание - реальность):

Главный вопрос на который стоит ответить перед тем как мы начнём это: "А зачем это нужно? Почему нельзя просто оставлять часть урожая (клубни) с прошлого года и садить их в следующем году?"

Ответ: "Со временем картофель теряет свою урожайность, поскольку в почве содержится много вирусов, бактерий и других инфекций. Если для обычного человека потеря урожайности на несколько процентов каждый последующий год будет не сильна заметна, то в рамках большого производства, потери составят сотни миллионов рублей. К тому некоторые болезни серьёзно мешают реализации и хранению картофеля"

Для того, чтобы максимизировать урожайность и получать высококачественный картофель, создают специальные лаборатории и центры по производству семенного картофеля.

Помимо коммерческой выгоды получение собственного семенного картофеля очень важно для продовольственной безопасности, поскольку большую его часть до введения санкций российские компании покупали за рубежом.

Очень показательный случай произошёл совсем недавно, когда в российских фастфудах закончились запасы картофеля фри. Для его производства нужны особые сорта картофеля, семенной материал для которого перестали поставлять из-за границы.

С актуальностью думаю всё ясно, теперь постараюсь максимально подробно и понятно рассказать про технологию получения семенного картофеля.

Отбор маточников

У каждого сорта картофеля есть множество характеристик: количество крахмала, сахаров, рассыпчатость, вкус, размер клубней, длительность хранения, устойчивость к болезням и т.д. На основе этих параметров компания выбирает какой сорт больше всего подходит под её задачи.

Затем необходимо отобрать растения, которые в дальнейшем станут материалом для размножения (маточные растения). Они обычно растут на специальном маточном поле или в теплице. За ними тщательно следят, поддерживают идеальные условия и обрабатывают от патогенов, насекомых и грибов.

Для дальнейшей работы агрономы отбирают растения и клубни с лучших маточников (самых здоровых и сильных растений).

Растения отправляют на ДНК анализ, проверяя наличие вредных патогенов, и если всё чисто, то забирают для дальнейшей работы в лабораторию.

Ввод меристемы

В лаборатории берут либо сами растения, либо клубни и проращивают их до тех пор пока не появятся почки. Внутри этих почек находится образовательная ткань - меристема. Считается, что меристема это самая чистая ткань растения, в ней практически никогда не бывает вирусов, а ещё она обладает свойством тотипотентности (может давать начало всем остальным тканям растения).

Почка картофеля с меристемой:

Почки тщательно промывают, обрабатывают перикисью/спиртом/хлоркой и в стерильных условиях под микроскопом вырезают меристему и помещают её в пробирку или баночку с питательной желеобразной средой.

Генерация микрорастений

В питательной среде есть все необходимые микро и макроэлементы, а так-же глюкоза, за счёт которой питается и растёт меристема. Через пару недель из неё образуется полноценное микрорастение.

*Некоторые лаборатории производят вот такие меристемные растения на заказ, при этом цена одной пробирки может доходить до нескольких тысяч рублей.

Несколько вариантов состава питательной среды для микрорастений картофеля:

Когда микрорастения выросло, можно приступать к микроклональному размножению (по сути клонированию). Благодаря тому, что растения обладают способностью бесконечного роста, то одно микрорастение можно разрезать на 3 - 5 маленьких черенков. Эти черенки так-же садят на питательную среду и через пару недель они вырастают в новые полноценные растения.

Линии среза новых черенков. Свежий черенок на питательной среде. Черенок спустя неделю после посадки:

Преимущество данной технологии состоит в том, что за очень короткий срок (несколько месяцев), можно в разы увеличить количество растений. С каждой новой пересадкой (генерацией) их количество будет расти в 4-6 раз.

Так, если мы изначально мы ввели 20 растений с меристемы, то после первой генерации у нас будет уже 100 растений, на второй 500, на третьей 2500, на четвертой 12500 и т.д.

Первая генерация микрорастений:

Обычно агрономы заранее пишут сколько микрорастений того или иного сорта им нужно к началу сезона, а лаборатория подстраивает свою работу под этот план.

Теоретически количество растений, которые можно получить всего из одной меристемы не ограничено, однако на практике количество генераций (пересаживаний) не превышает 5-6.

Всё дело в том, что поскольку растений растут в искусственных условиях и в питательной среде есть различные гормоны для стимулирования роста, то у них могут возникать мутации, так называется сомаклональные изменения (изменение формы стебля, листа и корней).

Все растения которые хоть немного отличаются от эталона выбраковывают и уничтожают.

Растения после черенкования:

Получение миниклубней

К началу сезона лаборатория выдаёт микрорастения агрономам для высадки в теплицу. Там их адаптируют к грунту и высаживают в горшки. Помимо классического метода, есть технология выращивания картофеля с помощью гидро/аэропоники (выращивание растений без земли, за счёт полива специальными растворами), но она пока не прижилась из-за высокой стоимости оборудования и технической сложности.

Растения в горшках и на аэропонной установке:

Примерно через 70 - 100 дней можно собирать урожай. Поскольку растения маленькие, то и клубни, которые они образуют тоже получаются очень маленькие, их ещё называют мини-клубнями. Но для семенного картофеля такой размер только плюс, поскольку такой материал легче транспортировать и хранить.

Ящик с миниклубнями

Каждый миниклубень из теплицы на вес золота. Это самый чистый, оздоровленный, безвирусный и урожайный посадочный материал. Их будут использовать на следующий год, а для того, чтобы урожай не пропал его хранят на отдельном складе, где датчики поддерживают оптимальную температуру, влажность, уровень углекислого газа и другие параметры.

*Себестоимость одного миниклубня составляет примерно 40 - 80 рублей, в зависимости от сорта.

Первая высадка в поле

На следующий год миниклубни впервые высаживают в открытом поле. Из 10 000 миниклубней можно получить примерно 5 тонн урожая. За первой полевой высадкой следят очень тщательно, поэтому чистота растений обычно не нарушается и материал остаётся почти таким же чистым как и сами миниклубни.

Для подтверждения чистоты и здоровья материала проводят генетическую экспертизу и клубневой анализ, когда полученные клубни изучают на наличие признаков болезней и мутаций.

Клубневой анализ необычного сорта картофеля:

Вторая и последующие высадки в поле

Ещё через год клубни после первой полевой высадки снова высаживают в поле. Из 5 тонн клубней получается примерно 30 тонн картофеля нового урожая. Хоть этот картофель уже и набрал немного патогенов из почвы, по меркам сельского хозяйства он всё ещё считается очень чистым и высокоурожайным.

Картофель полученный в урожай от клубней с первой полевой высадки называют Супер - Супер - Элитным.

Супер - Супер - Элитный картофель продают фермерам и другим хозяйствам. В последнее время появился спрос и от частных лиц (видимо дачи снова вошли в моду). Однако большую часть материала компания использует для собственных нужд. Такой ценный посевной материал даст хороший урожай, а с его хранением и реализацией не будет проблем.

На четвёртый год высадки из 30 тонн Супер - Супер - Элитного картофеля получается 180 тонн урожая, клубням которого присваивается категория "Супер - Элита". Это всё ещё отличный семенной материал, хотя среди клубней уже проскакивают дефекты и болезни, которые они набрали из почвы.

На пятый год 180 тонн Супер - Элитного картофеля дадут 1080 тонн Элитного картофеля. Это последний раз, когда клубни можно считать элитным посевным материалом. Нагрузка патогенов увеличивается с каждым разом.

На шестой год 1080 тонн Элитного картофеля дадут урожай в 6560 тонн продовольственного картофеля. Именно такой картофель обычно попадает к Вам на стол или уходит на производство чипсов, картошки фри и других продуктов.

Урожай продовольственного картофеля ещё можно несколько раз использовать для посадки, но количество патогенов, болезней будет стремительно расти, а урожайность на единицу площади земли падать.

Полный цикл получения семенного картофеля:

На каждом этапе производства: от ввода меристемы до высадки в поле есть множество своих мелких нюансов и добиться результата можно лишь благодаря слаженной работе всех участников производственного процесса, от сотрудника лаборатории до тракториста в поле.

Спасибо, что дочитали, если будут вопросы, то можете задать их в комментариях, постараюсь по возможности ответить. Всем вкусной картошки.

Другие соц.сети проекта:
Мой блог про биологию на Дзен: https://dzen.ru/mysli_biologa
ВКонтакте: https://vk.com/mysli_biologa
Ютуб: https://www.youtube.com/channel/UCtyKpjPbnafl3DfEukbxbcw
Boosty (пожертвования и бонусы от автора): https://boosty.to/mysli_biologa