Sergey Banadysev, docteur en sciences agricoles, Doka Gene Technologies LLC
Les minitubercules de pomme de terre (MK) sont la première descendance tubéreuse de plants de pomme de terre stériles. L'obtention de mini-tubercules est la première année du programme de semences de pommes de terre dans tous les pays où la production de pommes de terre est développée. Les mini-tubercules de pomme de terre ne sont cultivés que dans des conditions de sol protégées, ce qui exclut les risques de réinfection des plantes par des maladies virales, fongiques et bactériennes (si les tubercules de plantes stériles sont cultivés en pleine terre, les mini-tubercules ne sont pas obtenus en tant que résultat, mais la première génération de champ).
Il est généralement admis que le diamètre d'un mini-tubercule doit être d'au moins 10 mm, tout ce qui est inférieur est un micro-tubercule.
Le besoin de mini-tubercules pour la production de 10 50 tonnes d'élite est le suivant: avec un programme quinquennal d'OS et ES (production de semences originales et élites) - 400 3 pièces; avec un programme de quatre ans d'OS et ES - XNUMX XNUMX pièces; avec un programme de trois ans - XNUMX millions de pièces.
La Fédération de Russie dispose de sa propre base scientifique et innovante solide dans ce domaine. L'introduction à grande échelle des technologies les plus modernes pour la culture des mini-tubercules dans la Fédération de Russie a toujours été réalisée avant les autres pays où la culture de la pomme de terre est développée : ainsi la technologie du substrat a été introduite il y a 40 ans, 15 centres biotechnologiques y ont travaillé ; hydroponique - il y a 30 ans, il est utilisé par Doka - Gene Technologies, Meristematic Cultures; aéroponique - développé à l'Institut panrusse de recherche sur la biotechnologie agricole (Institut panrusse de recherche sur la biotechnologie agricole) au début des années 2000, depuis 2010, cette technologie est promue par le Centre international de la pomme de terre et activement diffusée dans le monde entier. En Fédération de Russie, des plantes industrielles pour la culture de mini-tubercules sont produites: Potato Tree et Meristem. Dans le même temps, la plupart des entreprises nationales de production de semences produisent encore des mini-tubercules en petits volumes, dans les limites de la nécessité d'un programme de cinq ans pour obtenir l'élite. Seule la société FAT-Agro a atteint le niveau de plus de 2 millions d'unités par an, ce qui est suffisant pour passer à un schéma triennal.
Une augmentation tous azimuts de la production de mini-tubercules afin de réduire le schéma de production de semences et d'améliorer la qualité des produits est une voie stratégique pour développer la production de semences de pomme de terre. Dans cette perspective, de nombreuses tentatives ont été faites ces dernières années pour améliorer les techniques de culture. L'objectif principal des innovations est d'obtenir le plus de mini-tubercules possible par plante in vitro et par unité de surface de la serre. Pour y parvenir, de nombreuses méthodes de production végétale sont utilisées, mais toutes les solutions proposées basées sur les résultats de la recherche scientifique ne donnent pas des résultats en production industrielle.
De nombreux aspects de la production efficace de minitubercules à haut volume relèvent du savoir-faire. La production russe de mini-tubercules de pomme de terre a toujours été réalisée sur la base scientifique et technologique la plus efficace et la plus avancée. Et maintenant, le pays dispose de technologies disponibles et appliquées nettement supérieures au niveau mondial.
La condition première pour la production qualifiée de mini-tubercules est le respect des règles et réglementations en vigueur. Le cadre réglementaire de la Fédération de Russie sur ce sujet est de nature consultative, dans le règlement actuel sur la certification des cultures agricoles, par exemple, il n'y a pas un mot sur les règles de production et de certification des tubercules de mini-pommes de terre. Dans une telle situation, il faut miser sur l'expérience internationale. Dans tous les pays où la production de semences de pommes de terre est développée, des exigences obligatoires pour l'organisation, la technologie et la qualité des mini-tubercules produits ont été adoptées, officiellement approuvées et strictement respectées.
Ces exigences devraient être prises comme base par les entreprises nationales spécialisées dans la production de mini-tubercules, sous la forme de normes d'entreprise, pour l'autocontrôle, jusqu'à ce que l'État ait mis en place un cadre réglementaire officiel dans ce domaine. Par exemple, dans la Fédération de Russie, il existe des normes pour la conception technologique des complexes d'élevage et des serres de reproduction NTP-APK 1.10.09.001-02. Cependant, les développeurs du NTP n'ont pas inclus dans le document une section sur les caractéristiques obligatoires des structures destinées à la culture des mini-tubercules. Et il existe de nombreuses fonctionnalités de ce type, par exemple: une serre devrait avoir une double porte avec un dressing pour changer de vêtements. Le vestiaire doit être équipé de coussinets pour les pieds et de détergent pour se laver et se désinfecter les mains. Les portes d'entrée et toutes les ouvertures de ventilation doivent être recouvertes d'un filet de protection contre les pucerons (taille maximale des mailles de 0,5 sur 0,9 mm). La pièce doit être correctement contrôlée pour la température et l'humidité (applicable pour une serre). Un milieu hors-sol doit être utilisé pour l'adaptation des plantes stériles. Si un mélange terre/terre est utilisé, il doit être traité/stérilisé de manière appropriée pour garantir l'absence d'agents pathogènes du sol.
La récolte de minitubercules doit être obtenue à partir de microplants ou de microtubercules officiellement certifiés cultivés dans un environnement aseptique à partir du tissu méristématique du matériel source, testé pour l'absence de virus, de viroïdes et de bactéries qui infectent les pommes de terre dans un laboratoire d'essai dûment accrédité.
Les méthodes, la procédure, la fréquence des tests de qualité du matériel à toutes les étapes de la production de mini-tubercules sont strictement réglementées.
De nombreuses informations pratiquement significatives ont été accumulées sur l'optimisation des protocoles de micropropagation de la pomme de terre. La recherche dans ce domaine montre de nombreuses possibilités d'améliorer la croissance et le développement des plantes en fonction des changements dans la concentration et le rapport des nutriments. Il a été établi que l'utilisation de régulateurs de croissance dans la culture des méristèmes de pomme de terre n'est pas nécessaire, mais l'ajout de certaines substances, même à de faibles concentrations, augmente et accélère la production du matériel. Il est important d'optimiser les conditions d'incubation des plants de pomme de terre micropropagés en utilisant diverses sources lumineuses, modes d'éclairage et ventilation de la pièce. Avec l'avènement des lampes à LED, leurs capacités ont commencé à être activement étudiées en relation avec la micropropagation de la pomme de terre. Le spectre de lumière rouge et rouge lointain augmente les caractéristiques de croissance ; cependant, la combinaison de lumière rouge + bleu + rouge lointain/blanc a un meilleur effet sur la formation des tubercules et l'accumulation des métabolites primaires.
Les technologies de culture des mini-tubercules se divisent en deux grands groupes : substrat (grande variété) et non substrat (culture en eau et aéroponie). Les principales technologies de production de mini-tubercules : sur substrats naturels (80% du volume), hydroponique et aéroponique. L'obtention de microtubercules est également liée au sujet de MC et est de plus en plus utilisée pour la reproduction en masse du matériel source. La différence entre les microtubercules et les minitubercules réside dans le mode du milieu (les microtubercules ne sont cultivés que dans des conditions stériles in vitro et les minitubercules uniquement dans des conditions protégées ex vitro) et la taille des tubercules. Les résultats et les conclusions obtenus dans les expériences pratiques dans de nombreux cas ne correspondent pas aux postulats théoriques concernant les possibilités de stimulation de la tubérisation en culture in vitro. Cela s'applique à la fois aux régimes alimentaires, à l'utilisation de régulateurs de croissance, ainsi qu'aux conditions de croissance et à l'utilisation de facteurs de stress. Si les informations accessibles au public sur les réglementations technologiques pour la production de microtubercules permettent, dans la plupart des cas, d'obtenir des résultats plutôt médiocres - environ ou un peu plus d'un microtubercule pesant 200 à 400 mg par plante, alors un ajustement professionnel de la technologie par rapport à des spécificités conditions de production augmente parfois l'efficacité du processus. En Fédération de Russie, il existe un savoir-faire dans ce domaine avec la production d'au moins trois microtubercules de plus de 0,5 g à partir d'une plante dans un tube à essai standard.
Pour la culture de microtubercules tout au long de l'année et l'amélioration de leur qualité, plusieurs conceptions différentes de bioréacteurs sont produites commercialement dans le monde. Ces systèmes semi-automatiques vous permettent de réduire le traitement manuel intensif et donc d'augmenter la productivité et de réduire les coûts de production. Les microtubercules obtenus dans les bioréacteurs ont une masse et un diamètre beaucoup plus importants. La dernière technologie dans ce domaine est le développement de scientifiques et de designers japonais.
Le système de production de microtubercules à grande échelle utilisant des sacs de culture en plastique produit avec succès de 100 à 300 microtubercules par sac, selon la variété. La modification de la concentration des nutriments en termes de teneur inférieure en saccharose, en azote, l'augmentation du niveau de phosphate de potassium dans le milieu a permis d'augmenter le nombre total et le poids moyen des microtubercules. La technologie japonaise permet de produire 250 000 microtubercules par an (en trois cycles de récolte) dans une salle de culture de 66 m2. et 80% des microtubercules obtenus par cette technologie ont une masse supérieure à 1 g, soit Convient pour la plantation directement dans le champ.
Partout dans le monde, la production de mini-tubercules sur substrats naturels prévaut. Cette technologie, bien que bien établie, peut encore être considérablement améliorée. Le génotype, la durée et les conditions de culture in vitro, la taille de la plante, l'exposition aux nutriments et aux régulateurs de croissance affectent nettement la production de minitubercules. L'âge et le prétraitement des semis lors de la plantation, les conditions et la période de durcissement, la saison de plantation et de croissance, la composition de l'environnement du sol, la méthode de plantation, la densité de placement des plantes, les doses d'engrais et l'éclairage affectent également l'intensité de la production de mini-tubercules.
De nombreuses substances et matériaux naturels conviennent comme support pour la culture de tubercules de mini-pommes de terre. Le composant principal des substrats de serre est traditionnellement la tourbe. Les ingrédients alternatifs - tels que la perlite, la vermiculite et le lombricompost - ont également gagné en popularité récemment en raison de leur aération acceptable et de leur capacité de rétention d'eau.
Dans la plupart des cas, lors de la culture de mini-tubercules dans une culture de substrat, il est nécessaire d'appliquer des macro- et microfertilisants. Parmi les spécialistes, la technologie utilisant l'arrosage périodique et la fertilisation des substrats infertiles avec des nutriments s'appelle la culture hydroponique. Les technologies hydroponiques pour la culture des tubercules de mini-pommes de terre ont des variétés utilisant des substrats inertes (sable, écorce d'arbre, noix de coco, etc.) et une culture en eau pure (film nutritif mince).
Toutes les dispositions de la théorie de la nutrition de la pomme de terre concernant la possibilité de contrôler la tubérisation peuvent également être appliquées à la culture hydroponique, mais il existe une compréhension de la nécessité d'un changement significatif de la concentration et du rapport des nutriments pour chaque variété et à différents stades. de la croissance végétative, l'initiation de la tubérisation et la croissance des tubercules végétaux. Les compositions des solutions nutritives sont données dans la plupart des publications. Dans le même temps, le nombre de tubercules obtenus à partir d'une plante et d'une unité de surface diffèrent plusieurs fois. En ce qui concerne les ajustements ciblés de la solution nutritive pour augmenter radicalement le nombre de tubercules (et c'est précisément l'avantage de la culture hydroponique), il existe très peu d'informations ouvertes. Ces dernières années, seules quelques publications ont été publiées non pas avec des références aux compositions bien connues des années passées, mais avec des matériaux originaux.
La technologie la plus moderne - aéroponique - pour la culture de mini-tubercules présente un certain nombre de caractéristiques fondamentales. A ce jour, toutes les étapes successives de sa mise en œuvre ont été élaborées, mais les recherches exploratoires se poursuivent. La valeur particulière de l'information technologique sur l'aéroponie est qu'elle montre la direction du développement des mini-tubercules dans le monde aujourd'hui. Ces développements sont applicables ou adaptables à d'autres technologies de culture de mini-tubercules.
Le choix de la technologie pour la production de mini-tubercules pour des conditions spécifiques doit être basé sur une analyse des indicateurs de production, du niveau de risques, du besoin en ressources de main-d'œuvre, une comparaison des coûts d'investissement, du coût et de la rentabilité. Chaque technologie a des options de mise en œuvre et des fluctuations importantes de l'efficacité de la production en fonction de nombreux facteurs. Toutes les technologies utilisent et sont basées sur du matériel végétal initial issu d'une culture stérile ou de microtubercules. Cette étape est presque universelle, elle peut être considérée comme standard. Dans la technologie même de la culture des mini-tubercules, vous devez choisir parmi un grand nombre de variables.
La grande majorité des grandes entreprises semencières cultivent actuellement des mini-tubercules dans des serres à sol en verre ou en film sur des substrats organo-minéraux naturels avec une utilisation intensive de la tourbe. Cette technologie a le coût le plus bas d'un mini-tubercule. En règle générale, une culture est cultivée par an. En Europe, il est considéré comme normal d'obtenir 4 à 5 tubercules d'une plante. L'application différenciée de microfertilisants, substances biologiquement actives, PPP permet d'augmenter le facteur de multiplication jusqu'à 8-10.
Les arguments en faveur du bioréacteur sont la stérilité, le rendement maximum de micro-tubercules par unité de surface. Les inconvénients d'un bioréacteur sont la nécessité d'un grand nombre de plants, la petite taille des tubercules, le problème du mûrissement et de la plantation mécanisée au champ.
Les avantages de la culture hydroponique sont la fabricabilité, une réelle possibilité de stimuler la tubérisation, les équipements industriels ; contre - mauvais développement du système racinaire, risque de propagation de l'infection à travers la solution nutritive, pénibilité. L'aéroponie nécessite plus d'espace et une ombre complète pour le système racinaire, en raison d'un meilleur développement et d'un meilleur apport d'air, plus de tubercules peuvent être formés par rapport à la culture hydroponique. Cependant, la technologie aéroponique étant la plus exigeante, l'alimentation électrique ne doit pas être interrompue plus d'une demi-heure.
Ce bref bilan montre que l'élaboration d'un schéma triennal de production d'élite de pomme de terre à partir d'un grand nombre de mini-tubercules est déjà une réalité. L'augmentation des volumes et l'intensification de la production sont obtenues en obtenant le nombre maximum de mini-tubercules par unité de surface avec un nombre minimum de plants initiaux. Le sol couvert et le matériau source coûtent cher, donc obtenir seulement 2-3 tubercules d'une plante est une option peu prometteuse, bien que les principaux volumes de mini-tubercules dans le monde soient toujours produits de cette manière. Avec la technologie de substrat, le niveau de production réel est estimé selon les paramètres suivants : normal - 100 pièces/m2, bon - 200 pièces/m2; haut - 300 pièces/m2 pour la saison de croissance. La technologie hydroponique a le potentiel de produire 500 mini-tubercules, aéroponique - 1000 mini-tubercules par m². m de surface d'installation pour la saison de croissance. Pour référence: le coût des installations de culture pour la technologie des substrats en 2021 était de 50 100 roubles. par mètre carré, pour hydroponique - 150 XNUMX roubles, pour aéroponique - XNUMX XNUMX roubles.
Le principal problème de la culture de mini-tubercules à l'intérieur est d'obtenir une combinaison de développement végétatif actif avec une formation intensive de tubercules. Il est possible d'augmenter l'intensité de la tubérisation en optimisant le microclimat (température, humidité, photopériode), en optimisant la nutrition minérale ; l'utilisation de stimulants de la tubérisation, les restrictions de la croissance végétative. Dans le même temps, l'obtention de mini-tubercules en gros volumes est une tâche organisationnelle et technologique complexe. Les nuances de la culture intensive des mini-tubercules sont des informations commerciales depuis plus de 20 ans. Il n'y a pas de réglementation professionnelle dans le domaine public, c'est le savoir-faire de chaque entreprise individuelle.
Au deuxième trimestre 2022, le livre "Mini Potato Tubers" sera publié, présentant et analysant les informations scientifiques et commerciales disponibles sur le sujet, et mettant l'accent sur les méthodes efficaces pour augmenter l'intensité de la production de mini-tubercules. Le volume d'informations dépasse les pages 400. Le livre sera disponible uniquement sur abonnement. Envoyez les candidatures à : s.banadysev@dokagene. Ru