Sergey Banadysev, Doctor en Ciencias Agrícolas, Doka Gene Technologies LLC
Los minitubérculos de patata (MK) son la primera progenie tuberosa de plantas de patata estériles. La obtención de minitubérculos es el primer año del esquema de semilla de papa en todos los países con producción de papa desarrollada. Los minitubérculos de papa se cultivan solo en condiciones de suelo protegido, lo que excluye los riesgos de reinfección de las plantas con enfermedades virales, fúngicas y bacterianas (si los tubérculos de plantas estériles se cultivan en campo abierto, entonces no se obtienen minitubérculos como resultado, pero la primera generación de campo).
Generalmente se acepta que el diámetro de un minitubérculo debe ser de al menos 10 mm, cualquier cosa menos es un microtubérculo.
La necesidad de mini-tubérculos para la producción de 10 mil toneladas de élite es: con un esquema de cinco años de OS y ES (producción de semillas originales y de élite) - 50 mil piezas; con un esquema de cuatro años de OS y ES - 400 mil piezas; con un esquema de tres años - 3 millones de piezas.
La Federación Rusa tiene su propia base científica e innovadora sólida en esta área. La introducción a gran escala de las tecnologías más modernas para el cultivo de minitubérculos en la Federación Rusa siempre se ha adelantado a otros países con cultivo de papa desarrollado: así, la tecnología de sustrato se introdujo hace 40 años, trabajaron en ella 15 centros biotecnológicos; hidropónico - Hace 30 años, es utilizado por Doka - Gene Technologies, Meristematic Cultures; aeropónico: desarrollado en el Instituto de Investigación de Biotecnología Agrícola de Rusia (Instituto de Investigación de Biotecnología Agrícola de Rusia) a principios de la década de 2000, desde 2010 esta tecnología ha sido promovida por el Centro Internacional de la Papa y se ha difundido activamente en todo el mundo. En la Federación Rusa, se producen plantas industriales para el cultivo de mini tubérculos: Potato Tree y Meristem. Al mismo tiempo, la mayoría de las empresas nacionales de cultivo de semillas todavía producen minitubérculos en pequeños volúmenes, dentro de los límites de la necesidad de un plan de cinco años para obtener la élite. Solo la empresa FAT-Agro ha alcanzado el nivel de más de 2 millones de unidades por año, lo que es suficiente para cambiar a un esquema de tres años.
Un aumento total en la producción de minitubérculos para reducir el esquema de producción de semilla y mejorar la calidad del producto es una forma estratégica de desarrollar la producción de semilla de papa. Con esta perspectiva en mente, se han hecho muchos intentos en los últimos años para mejorar las técnicas de cultivo. El principal objetivo de las innovaciones es obtener el mayor número posible de minitubérculos por planta in vitro y por unidad de superficie del invernadero. Para lograrlo, se utilizan muchos métodos de producción de cultivos, pero no todas las soluciones propuestas con base en los resultados de la investigación científica dan resultados en la producción industrial.
Muchos aspectos de la producción eficiente de minitubérculos en grandes volúmenes son conocimientos técnicos. La producción rusa de tubérculos de patata mini siempre se ha llevado a cabo sobre la base científica y tecnológica más eficiente y avanzada. Y ahora el país tiene tecnologías disponibles y aplicadas que son significativamente superiores al nivel mundial.
La condición principal para la producción calificada de minitubérculos es el cumplimiento de las normas y reglamentos existentes. El marco regulatorio de la Federación Rusa sobre este tema es de carácter consultivo, en la regulación actual sobre la certificación de cultivos agrícolas, por ejemplo, no hay una palabra sobre las reglas para la producción y certificación de tubérculos de mini papa. En tal situación, es necesario centrarse en la experiencia internacional.. En todos los países con producción desarrollada de semilla de papa, se han adoptado, aprobado oficialmente y observado estrictamente requisitos obligatorios para la organización, tecnología y calidad de los minitubérculos producidos.
Estos requisitos deben ser tomados como base por las empresas nacionales especializadas en la producción de minitubérculos, en formato de normas empresariales, para el autocontrol, hasta que el Estado haya conformado un marco normativo oficial en esta materia. Por ejemplo, en la Federación Rusa existen normas para el diseño tecnológico de complejos de cría e invernaderos de reproducción NTP-APK 1.10.09.001-02. Sin embargo, los desarrolladores del NTP no incluyeron en el documento una sección sobre las características obligatorias de las estructuras destinadas al cultivo de minitubérculos. Y hay muchas características de este tipo, por ejemplo: un invernadero debe tener una puerta doble con un vestidor para cambiarse de ropa. El vestuario debe estar equipado con almohadillas para los pies y detergente para lavarse y desinfectarse las manos. Las puertas de entrada y todas las aberturas de ventilación deben cubrirse con una malla de protección contra pulgones (tamaño máximo de malla de 0,5 por 0,9 mm). La habitación debe estar debidamente controlada en cuanto a temperatura y humedad (aplicable a una casa de cristal). Se debe utilizar un medio sin suelo para la adaptación de plantas estériles. Si se utiliza una mezcla de suelo/suelo, debe tratarse/esterilizarse adecuadamente para garantizar la ausencia de patógenos del suelo.
El cultivo de minitubérculos debe obtenerse de microplantas certificadas oficialmente o microtubérculos cultivados en un ambiente aséptico a partir del tejido meristemático del material de origen, probado para la ausencia de virus, viroides y bacterias que infectan las papas en un laboratorio de pruebas debidamente acreditado.
Los métodos, el procedimiento y la frecuencia de las pruebas de calidad del material en todas las etapas de la producción de minitubérculos están estrictamente regulados.
Se ha acumulado mucha información prácticamente significativa sobre la optimización de los protocolos de micropropagación de papa. La investigación en esta área muestra amplias oportunidades para mejorar el crecimiento y desarrollo de las plantas en función de los cambios en la concentración y la proporción de nutrientes. Se ha establecido que el uso de reguladores de crecimiento en el cultivo de meristemas de papa no es necesario, pero la adición de ciertas sustancias, aún en bajas concentraciones, aumenta y acelera la producción del material. Es importante optimizar las condiciones de incubación de las plantas de papa micropropagadas usando varias fuentes de luz, modos de iluminación y ventilación de la habitación. Con la llegada de las lámparas LED, sus capacidades comenzaron a estudiarse activamente en relación con la micropropagación de papa. El espectro de luz roja y roja lejana aumenta las características de crecimiento; sin embargo, la combinación de luz roja + azul + roja lejana/blanca tiene un mejor efecto sobre la formación de tubérculos y la acumulación de metabolitos primarios.
Las tecnologías para el cultivo de minitubérculos se dividen en dos grandes grupos: sustrato (gran variedad) y no sustrato (cultivo acuático y aeroponía). Las principales tecnologías para la producción de minitubérculos: sobre sustratos naturales (80% del volumen), hidropónico y aeropónico. La obtención de microtubérculos también está relacionada con el tema de MC y se utiliza cada vez más para la reproducción masiva del material de origen. La diferencia entre microtubérculos y minitubérculos radica en el modo del medio (los microtubérculos solo se cultivan en condiciones estériles in vitro y los minitubérculos solo en condiciones ex vitro protegidas) y el tamaño del tubérculo. Los resultados y conclusiones obtenidos en los experimentos prácticos en muchos casos no se corresponden con los postulados teóricos en cuanto a las posibilidades de estimular la tuberización en cultivo in vitro. Esto se aplica tanto a las dietas, al uso de reguladores de crecimiento, como a las condiciones de crecimiento y al uso de factores de estrés. Si la información disponible públicamente sobre las reglamentaciones tecnológicas para la producción de microtubérculos permite, en la mayoría de los casos, obtener resultados bastante mediocres - aproximadamente o un poco más de un microtubérculo con un peso de 200-400 mg por planta, entonces el ajuste profesional de la tecnología en relación con las necesidades específicas condiciones de producción aumenta la eficiencia del proceso a veces. En la Federación Rusa, existe experiencia en esta área con la producción de al menos tres microtubérculos que pesan más de 0,5 g de una planta en un tubo de ensayo estándar.
Para el cultivo de microtubérculos durante todo el año y la mejora de su calidad, se producen comercialmente en el mundo varios diseños diferentes de biorreactores. Estos sistemas semiautomáticos le permiten reducir el procesamiento manual intensivo y, por lo tanto, aumentar la productividad y reducir los costos de producción. Los microtubérculos obtenidos en biorreactores tienen una masa mucho mayor y un diámetro mayor. La última tecnología en esta área es el desarrollo de científicos y diseñadores japoneses.
El sistema de producción de microtubérculos a gran escala que usa bolsas plásticas de cultivo produce exitosamente de 100 a 300 microtubérculos por bolsa, dependiendo de la variedad. Cambiando la concentración de nutrientes en función de un menor contenido de sacarosa, nitrógeno, aumentando el nivel de fosfato de potasio en el medio se logró aumentar el número total y peso promedio de microtubérculos. Tecnología japonesa permite producir 250 microtubérculos al año (en tres ciclos de cosecha) en una sala de cultivo de 000 m2. y el 80% de los microtubérculos obtenidos por esta tecnología tienen una masa de más de 1 g, es decir apto para plantar directamente en el campo.
En todo el mundo predomina la producción de minitubérculos sobre sustratos naturales. Esta tecnología, aunque bien establecida, aún puede mejorarse significativamente. El genotipo, la duración y condiciones del cultivo in vitro, el tamaño de la planta, la exposición a nutrientes y reguladores de crecimiento afectan notablemente la producción de minitubérculos. La edad y el pretratamiento de las plántulas durante la siembra, las condiciones y el período de endurecimiento, la temporada de siembra y crecimiento, la composición del entorno del suelo, el método de siembra, la densidad de colocación de las plantas, las dosis de fertilizantes y la iluminación también afectan la intensidad de producción de minitubérculos.
Muchas sustancias y materiales naturales son adecuados como medio para cultivar tubérculos de mini papa. El principal componente de los sustratos de los invernaderos es tradicionalmente la turba. Los ingredientes alternativos, como la perlita, la vermiculita y el vermicompost, también han ganado popularidad recientemente debido a su aceptable aireación y capacidad de retención de agua.
En la mayoría de los casos, cuando se cultivan minitubérculos en un cultivo de sustrato, es necesario aplicar macro y microfertilizantes. Entre los especialistas, la tecnología que utiliza riegos periódicos y fertiliza sustratos infértiles con nutrientes se denomina hidroponía. Las tecnologías hidropónicas para el cultivo de tubérculos de mini papa tienen variedades que utilizan sustratos inertes (arena, corteza de árbol, coco, etc.) y cultivo de agua pura (película delgada de nutrientes).
Todas las disposiciones de la teoría de la nutrición de la papa en relación con la posibilidad de controlar la tuberización también se pueden aplicar en el cultivo hidropónico, pero se comprende la necesidad de un cambio significativo en la concentración y proporción de nutrientes para cada variedad y en diferentes etapas. del crecimiento vegetativo, la iniciación de la tuberización y el crecimiento de los tubérculos vegetales. Las composiciones de las soluciones de nutrientes se dan en la mayoría de las publicaciones. Al mismo tiempo, el número de tubérculos obtenidos de una planta y de una unidad de superficie difieren varias veces. En cuanto a los ajustes específicos a la solución nutritiva para aumentar radicalmente el número de tubérculos (y esta es precisamente la ventaja de la hidroponía), hay muy poca información abierta. En los últimos años, solo se han publicado unas pocas publicaciones no con referencias a las conocidas composiciones de años pasados, sino con materiales originales.
La tecnología más moderna, la aeropónica, para el cultivo de minitubérculos tiene una serie de características fundamentales. Hasta la fecha, se han resuelto todas las etapas sucesivas de su implementación, pero continúa la investigación exploratoria. El valor especial de la información tecnológica sobre aeroponía es que muestra la dirección del desarrollo de los minitubérculos en todo el mundo en la actualidad. Estos desarrollos son aplicables o pueden adaptarse a otras tecnologías para el cultivo de minitubérculos.
La elección de la tecnología para la producción de minitubérculos para condiciones específicas debe basarse en un análisis de los indicadores de producción, el nivel de riesgos, la necesidad de recursos laborales, una comparación de los costos de inversión, el costo y la rentabilidad. Cada tecnología tiene opciones de implementación y fluctuaciones significativas en la eficiencia de producción dependiendo de muchos factores. Todas las tecnologías utilizan y se basan en material vegetal inicial procedente de un cultivo estéril o microtubérculos. Esta etapa es casi universal, puede considerarse estándar. En la tecnología misma de cultivo de mini tubérculos, debe elegir entre una gran cantidad de variables.
La gran mayoría de las grandes empresas de semillas cultivan actualmente minitubérculos en invernaderos de vidrio o suelo film sobre sustratos organominerales naturales con un uso extensivo de turba. Esta tecnología tiene el costo más bajo de un minitubérculo. Como regla general, se produce una cosecha por año. En Europa, se considera normal obtener 4-5 tubérculos de una planta. La aplicación diferenciada de microfertilizantes, sustancias biológicamente activas, PPP permiten aumentar el factor de multiplicación hasta 8-10.
Los argumentos a favor del biorreactor son la esterilidad, el rendimiento máximo de microtubérculos por unidad de superficie. Las desventajas de un biorreactor son la necesidad de una gran cantidad de plantas, el pequeño tamaño de los tubérculos, el problema de la maduración y la siembra mecanizada en el campo.
Las ventajas de la hidroponía son la fabricabilidad, una posibilidad real de estimular la tuberización, equipos industriales; contras: desarrollo deficiente del sistema radicular, riesgo de propagación de infecciones a través de la solución nutritiva, laboriosidad. La aeroponía requiere más espacio y sombra completa para el sistema de raíces, debido a un mejor desarrollo y suministro de aire, se pueden formar más tubérculos en comparación con la hidroponía. Sin embargo, la tecnología aeropónica es la más exigente, no se debe interrumpir el suministro eléctrico durante más de media hora.
Esta breve reseña muestra que el desarrollo de un esquema de tres años para la producción de papa élite utilizando una gran cantidad de minitubérculos ya es una realidad. El aumento de volúmenes e intensificación de la producción se consigue obteniendo el máximo número de minitubérculos por unidad de superficie con un mínimo número de plantas iniciales. El suelo cubierto y el material de origen son costosos, por lo que obtener solo 2 o 3 tubérculos de una planta es una opción poco prometedora, aunque los principales volúmenes de minitubérculos en el mundo todavía se producen de esta manera. Con tecnología de sustrato, el nivel real de producción se estima de acuerdo con los siguientes parámetros: normal - 100 piezas / m2, bueno - 200 piezas/m2; alto - 300 piezas/m2 para la temporada de crecimiento. La tecnología hidropónica tiene el potencial de producir 500 minitubérculos, aeropónica - 1000 minitubérculos por metro cuadrado. m de área de instalación para la temporada de crecimiento. Como referencia: el costo de las instalaciones de cultivo para la tecnología de sustrato en 2021 fue de 50 mil rublos. por metro cuadrado, para hidroponía - 100 mil rublos, para aeroponía - 150 mil rublos.
El principal problema del cultivo de minitubérculos en interior es lograr una combinación de desarrollo vegetativo activo con formación intensiva de tubérculos. Es posible aumentar la intensidad de la tuberización optimizando el microclima (temperatura, humedad, fotoperíodo), optimizando la nutrición mineral; el uso de estimulantes de tuberización, restricciones al crecimiento vegetativo. Al mismo tiempo, la obtención de minitubérculos en grandes volúmenes es una tarea organizativa y tecnológica compleja. Los matices del cultivo intensivo de minitubérculos han sido información comercial durante más de 20 años. No existen reglamentos profesionales de dominio público, este es el saber hacer de cada empresa individual.
En el segundo trimestre de 2022, se publicará el libro “Mini Tubérculos de Papa”, que presenta y analiza la información científica y comercial disponible sobre el tema, y con énfasis en métodos efectivos para aumentar la intensidad de la producción de mini tubérculos. El volumen de información es de más de páginas 400. El libro estará disponible solo por suscripción. Enviar solicitudes a: s.banadysev@dokagene. Ru
