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

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

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

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 9. №1. 2023 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 (Муpасиге-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 18°С, 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 MС. Каллус и ростки проращивали в улучшенную питательной среде MС (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 ИУK 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 26-27 ⁰ С, 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 MС 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

Варианты		>3 S^S	5^5 ^ P'S	s - S-§ Ч Й £ S 1	о о : S &^ ^ ' р О st	- е '5 о !S >	о\
Рассады полученные из клеток глазков клубней
МС (сахароза — 30 мг/л, гиббериллин — 1,0 мг/л, Кинетин — 0,1 мг/л, ИУК — 2,0 мг/л) 1 — контроль	167, 6	98,6	1,7	3,0	295,8	128, 2	76,4
МС (сахароза — 60 мг/л, гиббериллин — 1,5 мг/л, Кинетин — 1.5 мг/л, ИУК — 2,0 мг/л)	168, 2	129, 4	1,3	3,0	388,2	220, 0	130,7
МС (сахароза — 90 мг/л, гиббериллин — 1,0 мг/л, Кинетин — 0,1 мг/л, ИУК — 0,1 мг/л) 10 — контроль	148, 8	82,7	1,8	3,0	248,1	99,3	66,7
МС(сахароза — 90 мг/л, гиббериллин — 1,5 мг/л, Кинетин — 1,0 мг/л, ИУК — 2,0 мг/л)	176, 9	136, 1	1,3	3,0	408,3	231, 4	130,8
Рассады полученные из клеток пророщенных семян
МС (сахароза — 30 мг/л, гиббериллин — 1,0 мг/л, Кинетин — 0,1 мг/л, ИУК — 2,0 мг/л) 1 — контроль	174, 7	102, 8	1,7	3,0	308,4	133, 7	76,7
МС (сахароза — 60 мг/л, гиббериллин — 1,5 мг/л, Кинетин — 1.5 мг/л, ИУК — 2,0 мг/л)	174, 8	134, 5	1,3	3,0	403,5	228, 7	130,8
МС (сахароза — 90 мг/л, гиббериллин — 1,0 мг/л, Кинетин — 0,1 мг/л, ИУК — 0,1 мг/л) 10 — контроль	155, 8	87,6	1,8	3,0	262,8	106, 9	68,6
МС (сахароза — 90 мг/л, гиббериллин — 1,5 мг/л, Кинетин — 1,0 мг/л, ИУК — 2,0 мг/л)	182, 4	140, 3	1,3	3,0	420,9	238, 5	130,7

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 2

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И УРОЖАЙНОСТЬ

В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ, 2022

№	Посадка мини-		Всего   Количество	о а ^  §*о ^ ups ^s и       йч	р^ О S -0 rS §Р S ^ ' ^ si
	клубней схема глубина, см		расходы   семенных на 1м2,    клубней с 1 тыс.сум    м2, шт.			е '5 о
			Сорт Арнова, вес	клубней 5-10 г
5	10х10	5-6	45,7         57,1	0.8       1,9	108,5	62,8	137,3
6	9х9	7-8	48,2         60,3	0.8       1,9	114,5	66,4	137,6
Сорт Пикассо, вес клубней 5-10 г
5	10х10	5-6	44,0        48,9	0.9       1,9	92,9	48,9	111,1
6	9х9	7-8	46,7         58,4	0.8       1,9	110,9	64,3	137,6

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 3

ПРОДУКТИВНОСТЬ СОРТОВ В РЕПРОДУКЦИЯХ, 2022

№	Варианты	s s о co	s	о S	3  - 3   s	s O co 5	s	o\
Сорт Арнова, Жамбайский район
Семенной материал полученный из клеток глазков клубней
3	элита	125,200	42,3	2960	5000	211,500	86,000	68,6
4	1-репродукция	116,304	36,8	3153	4000	147,200	30,896	26,6
5	2-репродукция	104,568	31,9	3278	3700	118,030	13,462	12,8
6	3-репродукция	91,238	26,4	3456	3600	95,040	3,802	4,1
Семенной материал полученный из клеток пророщенных семян
3	элита	119,020	39,7	2998	5000	198,500	79,480	66,7
4	1-репродукция	106,750	35,0	3050	4000	140,000	33,250	31,1
5	2-репродукция	96,338	30,2	3190	3700	111,740	15,402	15,9
6	3-репродукция	82,655	25,3	3267	3600	91,080	8,425	10,2
Сорт Пикассо, Тайлякский район
Семенной материал полученный из клеток глазков клубней
3	элита	121,097	41,6	2911	5000	208,000	86,903	71,7
4	1-репродукция	118,556	37,2	3187	4000	148,800	30,244	25,5
5	2-репродукция	110,572	34,5	3205	3700	127,650	17,078	15,4
6	3-репродукция	102,826	31,6	3254	3600	113760	10,934	10,6
Семенной материал полученный из клеток пророщенных семян
3	элита	120,320	40,0	3008	5000	200,000	79,680	66,2
4	1-репродукция	115,678	36,7	3152	4000	146,800	31,122	26,9
5	2-репродукция	105,286	32,1	3280	3700	118,770	13,484	12,8
6	3-репродукция	95,878	28,4	3376	3600	102,240	6,362	6,6

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 контрольном варианте, чистого дохода получено больше 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 9×9 см и 5-6 см по схеме 10×10 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.