Sergey Banadysev, Doutor em Ciências Agrárias, Doka Gene Technologies LLC
Os minitubérculos de batata (MK) são os primeiros descendentes tuberosos de plantas de batata estéreis. A obtenção de minitubérculos é o primeiro ano do esquema de semente de batata em todos os países com produção de batata desenvolvida. Os minitubérculos de batata são cultivados apenas em condições de solo protegido, o que exclui os riscos de reinfecção de plantas com doenças virais, fúngicas e bacterianas (se os tubérculos de plantas estéreis forem cultivados em campo aberto, os minitubérculos não serão obtidos como resultado, mas a primeira geração de campo).
É geralmente aceito que o diâmetro de um mini-tubérculo deve ser de pelo menos 10 mm, qualquer coisa menos é um micro-tubérculo.
A necessidade de minitubérculos para a produção de 10 mil toneladas de elite é: com esquema de cinco anos de OS e ES (produção de sementes originais e elite) - 50 mil peças; com um esquema de quatro anos de OS e ES - 400 mil peças; com um esquema de três anos - 3 milhões de peças.
A Federação Russa tem sua própria base científica e inovadora nesta área. A introdução em larga escala das tecnologias mais modernas para o cultivo de minitubérculos na Federação Russa sempre foi realizada à frente de outros países com cultivo de batata desenvolvido: então a tecnologia de substrato foi introduzida há 40 anos, 15 centros biotecnológicos trabalharam nela; hidropônico - há 30 anos, é utilizado pela Doka - Gene Technologies, Meristematic Cultures; aeropônico - desenvolvido no All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology (All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology) no início dos anos 2000, desde 2010 esta tecnologia tem sido promovida pelo International Potato Center e ativamente espalhada pelo mundo. Na Federação Russa são produzidas plantas industriais para o cultivo de minitubérculos: Potato Tree e Meristema. Ao mesmo tempo, a maioria das empresas nacionais de cultivo de sementes ainda produz minitubérculos em pequenos volumes, dentro dos limites da necessidade de um esquema de cinco anos para obter a elite. Apenas a empresa FAT-Agro atingiu o patamar de mais de 2 milhões de unidades por ano, o que é suficiente para mudar para um esquema de três anos.
Um aumento total na produção de minitubérculos para reduzir o esquema de produção de sementes e melhorar a qualidade do produto é uma forma estratégica de desenvolver a produção de sementes de batata. Com esta perspectiva em mente, muitas tentativas foram feitas nos últimos anos para melhorar as técnicas de cultivo. O principal objetivo das inovações é obter o maior número possível de minitubérculos por planta in vitro e por unidade de área da estufa. Para alcançá-lo, muitos métodos de produção agrícola são utilizados, mas nem todas as soluções propostas com base nos resultados da pesquisa científica dão resultados na produção industrial.
Muitos aspectos da produção eficiente de minitubérculos de alto volume são know-how. A produção russa de tubérculos de minibatata sempre foi realizada na base científica e tecnológica mais eficiente e avançada. E agora o país tem tecnologias disponíveis e aplicadas significativamente superiores ao nível mundial.
A condição primordial para a produção qualificada de minitubérculos é o cumprimento das normas e regulamentos vigentes. O quadro regulamentar da Federação Russa sobre este tema é de natureza consultiva, no regulamento atual sobre a certificação de culturas agrícolas, por exemplo, não há uma palavra sobre as regras para a produção e certificação de tubérculos de minibatata. Em tal situação, é necessário focar na experiência internacional. Em todos os países com produção de semente de batata desenvolvida, os requisitos obrigatórios para a organização, tecnologia e qualidade dos minitubérculos produzidos foram adotados, oficialmente aprovados e rigorosamente observados.
Esses requisitos devem ser tomados como base pelas empresas nacionais especializadas na produção de minitubérculos, no formato de padrões empresariais, para autocontrole, até que o estado forme um marco regulatório oficial nesta área. Por exemplo, na Federação Russa existem normas para o design tecnológico de complexos de reprodução e estufas de reprodução NTP-APK 1.10.09.001-02. No entanto, os desenvolvedores do NTP não incluíram no documento uma seção sobre as características obrigatórias das estruturas destinadas ao cultivo de minitubérculos. E há muitos desses recursos, por exemplo: uma estufa deve ter uma porta dupla com um vestiário para trocar de roupa. A área de troca deve ser equipada com almofadas para os pés e detergente para lavar e desinfetar as mãos. As portas de entrada e todas as aberturas de ventilação devem ser cobertas com tela de proteção contra pulgões (tamanho da malha máxima de 0,5 por 0,9 mm). A sala deve ser adequadamente controlada para temperatura e umidade (aplicável para uma casa de vidro). Um meio sem solo deve ser usado para a adaptação de plantas estéreis. Se for usada uma mistura solo/solo, ela deve ser tratada/esterilizada adequadamente para garantir a ausência de patógenos do solo.
A colheita de minitubérculos deve ser obtida a partir de microplantas oficialmente certificadas ou microtubérculos cultivados em ambiente asséptico a partir do tecido meristemático do material de origem, testado quanto à ausência de vírus, viróides e bactérias que infectam batatas em laboratório de testes devidamente credenciado.
Métodos, procedimento, frequência de teste de qualidade do material em todas as etapas da produção de minitubérculos são rigorosamente regulamentados.
Muitas informações praticamente significativas foram acumuladas sobre a otimização dos protocolos de micropropagação de batata. A pesquisa nesta área mostra amplas oportunidades para melhorar o crescimento e desenvolvimento das plantas com base em mudanças na concentração e proporção de nutrientes. Ficou estabelecido que o uso de reguladores de crescimento na cultura de meristemas de batata não é necessário, mas a adição de certas substâncias, mesmo em baixas concentrações, aumenta e acelera a produção do material. É importante otimizar as condições de incubação de plantas de batata micropropagadas usando várias fontes de luz, modos de iluminação e ventilação da sala. Com o advento das lâmpadas LED, suas capacidades passaram a ser ativamente estudadas em relação à micropropagação da batata. O espectro de luz vermelha e vermelha aumenta as características de crescimento; no entanto, a combinação de luz vermelha + azul + vermelho distante/branco tem um efeito melhor na formação de tubérculos e acúmulo de metabólitos primários.
As tecnologias para o cultivo de minitubérculos são divididas em dois grupos principais: substrato (grande variedade) e não substrato (cultura aquática e aeroponia). As principais tecnologias para a produção de minitubérculos: em substratos naturais (80% do volume), hidropônico e aeropônico. A obtenção de microtubérculos também está relacionada ao tópico de MC e é cada vez mais utilizada para reprodução em massa do material de origem. A diferença entre microtubérculos e minitubérculos está no modo do meio (microtubérculos são cultivados apenas em condições estéreis in vitro e minitubérculos apenas em condições ex vitro protegidas) e tamanho do tubérculo. Os resultados e conclusões obtidos em experimentos práticos em muitos casos não correspondem aos postulados teóricos sobre as possibilidades de estimular a tuberização em cultura in vitro. Isso se aplica a ambas as dietas, ao uso de reguladores de crescimento, bem como às condições de crescimento e ao uso de fatores de estresse. Se as informações publicamente disponíveis sobre os regulamentos tecnológicos para a produção de microtubérculos permitem, na maioria dos casos, obter resultados bastante medíocres - cerca ou pouco mais de um microtubérculo pesando 200-400 mg por planta, então o ajuste profissional da tecnologia em relação a condições de produção aumenta a eficiência do processo às vezes. Na Federação Russa, há know-how nesta área com a produção de pelo menos três microtubérculos com peso superior a 0,5 g de uma planta em um tubo de ensaio padrão.
Para o cultivo de microtubérculos durante todo o ano e melhoria de sua qualidade, vários projetos diferentes de biorreatores são produzidos comercialmente no mundo. Esses sistemas semiautomáticos permitem reduzir o processamento manual intensivo e, portanto, aumentar a produtividade e reduzir os custos de produção. Os microtubérculos obtidos em biorreatores têm uma massa muito maior e um diâmetro maior. A tecnologia mais recente nesta área é o desenvolvimento de cientistas e designers japoneses.
O sistema de produção de microtubérculos em larga escala usando sacos plásticos de cultura produz com sucesso entre 100 e 300 microtubérculos por saco, dependendo da variedade. A alteração da concentração de nutrientes em termos de menor teor de sacarose, nitrogênio, aumento do teor de fosfato de potássio no meio permitiu aumentar o número total e o peso médio dos microtubérculos. Tecnologia japonesa permite produzir 250 microtubérculos por ano (em três ciclos de colheita) em uma sala de cultivo de 000 m2. e 80% dos microtubérculos obtidos por esta tecnologia têm massa superior a 1 g, ou seja, adequado para plantio direto no campo.
Em todo o mundo, prevalece a produção de minitubérculos em substratos naturais. Esta tecnologia, embora bem estabelecida, ainda pode ser significativamente melhorada. Genótipo, duração e condições de cultivo in vitro, tamanho da planta, exposição a nutrientes e reguladores de crescimento afetam marcadamente a produção de minitubérculos. A idade e o pré-tratamento das mudas durante o plantio, as condições e o período de endurecimento, a época de plantio e crescimento, a composição do ambiente do solo, o método de plantio, a densidade de colocação das plantas, as doses de fertilizantes e a iluminação também afetam a intensidade da produção de mini-tubérculos.
Muitas substâncias e materiais naturais são adequados como meio para o cultivo de tubérculos de minibatata. O principal componente dos substratos de estufa é tradicionalmente a turfa. Ingredientes alternativos - como perlita, vermiculita e vermicomposto - também ganharam popularidade recentemente devido à sua aeração aceitável e capacidade de retenção de água.
Na maioria dos casos, ao cultivar minitubérculos em cultura de substrato, é necessário aplicar macro e microfertilizantes. Entre os especialistas, a tecnologia de rega periódica e fertilização de substratos inférteis com nutrientes é chamada de hidroponia. As tecnologias hidropônicas para o cultivo de tubérculos de minibatata possuem variedades utilizando substratos inertes (areia, casca de árvore, coco, etc.) e cultura em água pura (filme fino de nutrientes).
Todas as disposições da teoria da nutrição da batata em relação à possibilidade de controle da tuberização também podem ser aplicadas no cultivo hidropônico, mas há o entendimento da necessidade de uma mudança significativa na concentração e proporção de nutrientes para cada variedade e em diferentes estágios do crescimento vegetativo, o início da tuberização e o crescimento dos tubérculos das plantas. As composições de soluções nutritivas são fornecidas na maioria das publicações. Ao mesmo tempo, o número de tubérculos obtidos de uma planta e de uma unidade de área difere várias vezes. Quanto aos ajustes direcionados à solução nutritiva para aumentar radicalmente o número de tubérculos (e essa é precisamente a vantagem da hidroponia), há muito pouca informação aberta. Nos últimos anos, apenas algumas publicações foram publicadas não com referências às composições conhecidas dos anos anteriores, mas com materiais originais.
A tecnologia mais moderna - aeropônica - para o cultivo de minitubérculos possui várias características fundamentais. Até o momento, todas as etapas sucessivas de sua implementação foram trabalhadas, mas a pesquisa exploratória continua. O valor especial da informação tecnológica sobre aeroponia é que ela mostra a direção do desenvolvimento de mini-tubérculos ao redor do mundo hoje. Esses desenvolvimentos são aplicáveis ou podem ser adaptados a outras tecnologias de cultivo de minitubérculos.
A escolha da tecnologia de produção de minitubérculos para condições específicas deve ser baseada na análise de indicadores de produção, nível de riscos, necessidade de recursos de mão de obra, comparação de custos de investimento, custo e rentabilidade. Cada tecnologia tem opções de implementação e flutuações significativas na eficiência da produção, dependendo de muitos fatores. Todas as tecnologias usam e são baseadas em material vegetal inicial de uma cultura estéril ou microtubérculos. Este estágio é quase universal, pode ser considerado padrão. Na própria tecnologia de cultivo de minitubérculos, você tem que escolher entre um grande número de variáveis.
A grande maioria das grandes empresas de sementes atualmente cultiva minitubérculos em estufas de solo de vidro ou filme em substratos organo-minerais naturais com uso extensivo de turfa. Esta tecnologia tem o menor custo de um mini-tubérculo. Como regra, uma colheita é cultivada por ano. Na Europa, é considerado normal obter 4-5 tubérculos de uma planta. A aplicação diferenciada de microfertilizantes, substâncias biologicamente ativas, PRR permitem aumentar o fator de multiplicação em até 8-10.
Argumentos a favor do biorreator são a esterilidade, o rendimento máximo de microtubérculos por unidade de área. As desvantagens de um biorreator são a necessidade de um grande número de plantas, o pequeno tamanho dos tubérculos, o problema do amadurecimento e o plantio mecanizado no campo.
As vantagens da hidroponia são a manufaturabilidade, possibilidade real de estimular a tuberização, equipamentos industriais; contras - desenvolvimento deficiente do sistema radicular, risco de propagação da infecção pela solução nutritiva, laboriosidade. A aeroponia requer mais espaço e sombra completa para o sistema radicular, devido ao melhor desenvolvimento e suprimento de ar, mais tubérculos podem ser formados em comparação com a hidroponia. No entanto, a tecnologia aeropônica é a mais exigente, o fornecimento de energia não deve ser interrompido por mais de meia hora.
Esta breve revisão mostra que o desenvolvimento de um esquema de três anos para a produção de batata elite utilizando um grande número de minitubérculos já é uma realidade. O aumento dos volumes e a intensificação da produção se dão pela obtenção do número máximo de minitubérculos por unidade de área com um número mínimo de plantas iniciais. O solo coberto e o material de origem são caros, portanto, obter apenas 2-3 tubérculos de uma planta é uma opção pouco promissora, embora os principais volumes de minitubérculos no mundo ainda sejam produzidos dessa maneira. Com a tecnologia de substrato, o nível real de produção é estimado de acordo com os seguintes parâmetros: normal - 100 peças / m2, bom - 200 peças/m2; alta - 300 peças/m2 para a estação de crescimento. A tecnologia hidropônica tem potencial para produzir 500 mini-tubérculos, aeropônico - 1000 mini-tubérculos por sq. m de área de instalação para a estação de crescimento. Para referência: o custo das instalações de cultivo para a tecnologia de substrato em 2021 foi de 50 mil rublos. por metro quadrado, para hidropônico - 100 mil rublos, para aeropônico - 150 mil rublos.
O principal problema do cultivo de minitubérculos dentro de casa é conseguir uma combinação de desenvolvimento vegetativo ativo com formação intensiva de tubérculos. É possível aumentar a intensidade da tuberização otimizando o microclima (temperatura, umidade, fotoperíodo), otimizando a nutrição mineral; o uso de estimulantes de tuberização, restrições ao crescimento vegetativo. Ao mesmo tempo, obter minitubérculos em grandes volumes é uma tarefa organizacional e tecnológica complexa. As nuances do cultivo intensivo de minitubérculos são informações comerciais há mais de 20 anos. Não existem regulamentos profissionais no domínio público, este é o know-how de cada empresa individual.
No segundo trimestre de 2022, será publicado o livro “Mini Tubérculos de Batata”, apresentando e analisando as informações científicas e comerciais disponíveis sobre o tema, e com ênfase em métodos eficazes para aumentar a intensidade da produção de minitubérculos. O volume de informações é superior a 400 páginas, o livro estará disponível apenas por assinatura. Envie candidaturas para: s.banadysev@dokagene.ru