Роль биотехнологии в улучшении фитосанитарного состояния виноградных насаждений

Апробация, массовая, фитосанитарная и клоновая селекции винограда

Экономическое значение и эффективность мероприятий по апробации, массовой, фитосанитарной и клоновой селекции винограда

Результативность отрасли виноградарства во многом зависит от сортового состава. От сорта в значительной степени зависит величина урожая и качество винограда и вина, а соответственно рентабельность отрасли, эффективность использования земли, средств механизации и др.

Одним из путей стабилизации экономического состояния и повышения эффективности виноградарства являются внутрихозяйственные мероприятия по размножению особо ценных и экономически выгодных сортов, обеспечению чистосортности насаждений на основе апробации, массовой, фитосанитарной и клоновой селекции.

К числу таких сортов можно отнести и исследованные нами сорта винограда, которые положительно зарекомендовали себя в конкретных природно-виноградарских районах Крыма, и будут нуждаться в ускоренном размножении.

Апробация насаждений (от лат. approbatio – одобрение, признание) – систематизированное производственное обследование насаждений с целью определения их сортового состава, степени чистосортности и хозяйственно ценной продуктивности, а также соответствия предъявляемым агротехнологическим требованиям в целом, и к маточным насаждениям, на которых возможна заготовка лозы для размножения, в частности [92].

Наряду с апробацией на плодоносящих насаждениях проводится массовая селекция с целью выделения высокоурожайных растений основного сорта, которые в дальнейшем могут использоваться для размножения требуемых и последующей замены низкопродуктивных, не отвечающих технологическим требованиям бесплодных, ослабленных кустов, а также примесей и отрицательных клонов. В зависимости от состояния насаждений и их возраста массовую селекцию проводят либо по отрицательным признакам, отмечая осыпающиеся, больные и подмесные кусты, либо по положительным признакам, отмечая пригодные для размножения растения на виноградниках, отнесенных к третьей категории.

Фитосанитарная селекция является составной частью массовой селекции. Она проводится с целью получения в будущем посадочного материала, свободного от тех вредоносных хронических заболеваний (бактериальный рак, короткоузлие, мозаичность, свертываемость листьев, инфекционный хлороз и др.), против которых отсутствуют достаточно эффективные меры борьбы [228].

Старые насаждения фактически представляют собой смесь сортов и малопродуктивных клонов и потому обычные методы улучшения их агрофитоценологической структуры – апробация и массовая селекция – не всегда позволяют достичь желаемого оптимума. На них проводится клоновая селекция по положительным признакам, позволяющая отобрать и размножить генетически ценные в биологическом и хозяйственном отношении растения, создать насаждения с повышенной урожайностью, а также повысить качество производимой продукции. Обычно клоновую селекцию проводят в три этапа:

1) первичный отбор исходной группы растений (80-100 кустов) с положительными признаками, внутри которой выделяется качественно улучшенная подгруппа растений (до 15-25% от исходной) для дальнейшего наблюдения и отбора; работа с исходной группой растений обычно растягивается на срок до 3 лет;

2) вторичный отбор – заготовка черенков, выполнение прививок, получение саженцев выделенного клона, закладка клоноиспытательного участка по схеме полной рендомизации 15-25 выделенными и размноженными кусто-клонами, получение данных о плодоношении выделенных растений, выбраковка части из них по отрицательным признакам – продолжается до семи лет;

3) на третьем этапе вегетативно размножают и тщательно изучают отобранные на втором этапе три-четыре клоносемьи с выделением лучшей по биолого-хозяйственным признакам; на третий этап также приходится не менее семи лет.

Таким образом, на полный цикл клоновой селекции требуется до 12-15 лет.

Возможно значительное ускорение клоновой селекции винограда. Так, использование метода ускоренной селекции по Мелконяну М. В. [221], в 2-2,5 раза ускоряет селекционный процесс на промышленных виноградниках.

Каждый из вышеперечисленных комплексов мероприятий по улучшению сортовой структуры насаждений должен иметь собственную, соответствующую его целям и задачам, схему оценки эффективности его использования.

В НИВиВ «Магарач» совместно со специалистами «Крымсовхозвинпрома» разработаны методические подходы к определению показателей экономической эффективности апробации, массовой и клоновой селекции, базирующиеся на использовании «Методики определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов НИиОКР, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений» [226].

В соответствии с целевой функцией апробации насаждений, как способа улучшения производства посадочного материала, ее экономическая эффективность должна выражаться величиной дополнительной прибыли за счет увеличения выхода черенков, предназначенных для размножения сорта.

Массовая селекция способна обеспечить экономическую эффективность мероприятия как за счет увеличения выхода маточного материала, так и за счет повышения продуктивности растений и качества урожаев. В обоих случаях образуемый экономический эффект можно рассчитать по формуле 4.1:

Эмс = [(Цмс – Цб/мс) + (Сб/мс – Смс)] х Ммс, (4.1)

где: Эмс – экономический эффект от мероприятий массовой селекции;

Цмс – выручка от реализации единицы продукции с насаждений, охваченных мероприятиями массовой селекции;

Цб/мс – то же самое, но при условии, что массовой селекции не проводилось;

Сб/мс – себестоимость единицы продукции, полученной в условиях, когда массовая селекция не проводилась;

Смс – себестоимость единицы продукции, полученной на насаждениях, где была проведена массовая селекция;

Ммс – количество единиц продукции, полученной с насаждений, охваченных мероприятиями массовой селекции.

Экономический эффект от фитосанитарной селекции обычно связан с предотвращением потерь от трудно искореняемых биопатогенных факторов. Его величину (Прдпот) находят по формуле 4.2:

Прдпот = Пфсе – Пб/фсе, (4.2)

где: Пфсе – прибыль на насаждениях, где проведена фитосанитарная селекция;

Пб/фсе – прибыль на насаждениях, где фитосанитарная селекция не проводится.

Прибыль с 1 га на насаждениях, где проводится фитосанитарная селекция, равна:

Пфсе = Уфсе х (Цфсе – Сфсе), (4.3)

где: Уфсе – урожайность на насаждениях, где проведена фитосанитарная селекция;

Цфсе – цена реализации единицы урожая на участке, где проведена фитосанитарная селекция;

Сфсе – себестоимость единицы урожая на участке, где проведена фитосанитарная селекция.

Аналогичная прибыль на участке без проведения мероприятий по фитосанитарной селекции составит:

Пб/фсе = Уб/фсе х (Цб/фсе – Сб/фсе), (4.4)

Подставив значения, полученные по формулам 4.3 и 4.4 в формулу 4.2 и умножив результат на площадь, охваченную мероприятиями по фитосанитарной селекции, рассчитывают эффект от предотвращения потерь.

Клоновая селекция не только уточняет результаты апробации, массовой и фитосанитарной селекции, но и позволяет выделить экономически более выгодные клоны, дающие более ценную новую продукцию, а также повысить выход и качество уже освоенной продукции, ранее завоевавшей признание на рынке.

Во многих виноградарских странах мира (Франция, Италия, Венгрия, Израиль и др.) ведущие направления в исследованиях отводят клоновой селекции винограда [396, 397, 404].

При проведении конкурсного испытания выделенного клона хозрасчетную экономическую эффективность его возделывания, в сравнении с исходным сортом, определяют в среднем за срок не менее чем 3 года. За этот же период определяются показатели качества продукции, а также экономические последствия изменения технологии возделывания насаждений в связи с внедрением клона. Стоимость прибавки продукции рассчитывают в действующих закупочных ценах, а экономию затрат от изменения технологии возделывания насаждения при использовании нового клона устанавливают путем сопоставления затрат ресурсов на возделывание базового сорта, с затратами на возделывание клона.

Внедрение нового клона может оказать влияние на решение социальных задач, уменьшить сезонность использования рабочей силы, а также сократить объем работ, выполняемых во вредных для здоровья условиях. Оно также может оказать положительное влияние на окружающую среду.

Перечисленные виды эффектов рассчитываются отдельно и составляют блок показателей социально-экономической эффективности, образуемой в результате внедрения нового клона. При этом общий экономический эффект (Э) от нового клона равен алгебраической сумме отдельных эффектов:

Э = (Пп + Пк + Эз + Эс) х Ан (4.5)

где: Пп – эффект от предотвращения потерь урожая;

Пк – эффект от повышения качества продукции;

Эз – экономия производственных затрат от использования нового клона;

Эс – экономический эффект в социальной сфере, в расчете на 1 га площади;

Ан – площадь под новым клоном, га..

Экономическая оценка эффективности мероприятий по апробации, фитосанитарной и клоновой селекции в виноградарстве является, безусловно, необходимым, особо важным направлением практической деятельности предприятий, занятых производством виноградного сырья и размножением необходимых для этого сортов [389].

Проводимая в хозяйствах клоновая селекция не всегда сопровождается получением количественно – и качественно лучшей продукции, поскольку может проводиться и по признакам, не связанным с урожайностью и сахаристостью, например, по окраске ягод, по специфическому аромату, устойчивости к каким-либо вредителям и болезням, оригинальности формы листа, ягод, гроздей, куста в целом и т. д.

Однако и в этом случае целесообразно находить показатели экономической эффективности клоновой селекции по выписанной схеме, позволяющей выявить не только более экономически выгодные клоны, но и определить возможные экономические последствия от внедрения этих клонов в производстве.

Таким образом, оценка экономической эффективности мероприятий по апробации, массовой, фитосанитарной и клоновой селекции винограда позволит хозяйствам непосредственно на местах определить перспективные направления развития виноградарства, виноградного питомниководства и выбирать тактику реконструкции сортовой структуры насаждений.

Роль биотехнологии в улучшении фитосанитарного состояния виноградных насаждений

Схема производства оздоровленного безвирусного посадочного материала винограда

Получение безвирусного посадочного материала методами оздоровления и тестирования (базисный, класс А, ССЭ) – лаборатории биотехнологии ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко
|
Создание банка оздоровленного генофонда в культуре in vitro, лаборатория биотехнологии ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко
|
Первичное размножение оздоровленных клонов (базисный, класс А, ССЭ) – лаборатории биотехнологии ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко
|
Центр предварительного размножения базисного посадочного материала класса А (Нижне-Кундрюченское отделение опытного поля ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко)
|
Маточники размножения в базовых питомниководческих хозяйствах для получения сертифицированного посадочного материала (класс Б, СЭ)
|
Плодоносящие насаждения – сертифицированный посадочный материал класса Б, категории элитный и сортовой (рядовой)

В настоящее время вопросами оздоровления посадочного материала винограда занимаются лаборатория биотехнологии ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, лаборатория биотехнологии Крымской селекционно-опытной станции им. Н.И. Вавилова и вновь созданная отлично оборудованная лаборатория в ОАО «Раевское». Однако самостоятельные, разрозненные в своих действиях лаборатории не решают проблемы в целом – от эффекта оздоровления до цен и экономической эффективности. Для решения этой проблемы необходимо создание Центра с банком оздоровленных исходных растений.
Оздоровление растений в лаборатории биотехнологии ВНИИВиВ осуществляется при помощи культуры апикальных меристем при относительном размере эксплантов 0,1-0,2 мм, так как установлено, что экспланты малых размеров являются лучшими для элиминации вирусов. Для повышения низкой регенерационной способности таких эксплантов разработана оригинальная технология микроклонального размножения, защищенная патентами. Она состоит из следующих последовательных этапов: изолирование эксплантов (центральные почки глазков) и получение асептической культуры in vitro, выделение верхушечной меристемы, индукция адвентивного побегообразования, укоренение побегов, получение пробирочных растений, высадка растений-регенератов в почвенный субстрат.
Ключевым моментом рассматриваемой технологии является регенерация целого нормального жизнеспособного растения. Успех культивирования in vitro и получение нормальных растений непосредственно связаны с оптимизаций условий на каждом этапе технологии. Как правило, даже небольшие отклонения от оптимума приводят к резкому снижению скорости роста и размножения, а также к ухудшению физиологического состояния регенератов.
С этой целью уточнено содержание цитокинина 6-БАП на этапе ввода, разработан способ повышения регенерационной способности меристем воздействием на них электромагнитным облучением низкой интенсивности (СВЧ-лучи) в комплексе с узкополосным лазером, доказана перспективность применения растительной добавки из тонкоразмолотых семян винограда и нового фиторегулятора эмистим.
Доказано, что комплексное воздействие СВЧ-лучей и лазера способствует ускоренному прохождению фаз развития меристем, увеличению размерных характеристик, снижает гибель их из-за некроза тканей и в результате этого обеспечивает повышение регенерационной способности меристем в 5,5 раза.

Схема оздоровления сортов винограда от вирусов при помощи биотехнологических методов

1. Проведение фитосанитарной селекции, отбор визуально здоровых кустов

1. Тестирование на наличие вирусных заболеваний на травянистых индикаторах

1. Заготовка черенков с визуально здоровых, протестированных кустов

1. Оздоровление при введении сорта в культуру методом апикальных меристем при относительном размере апекса 0,1-0,2 мм

1. Регенерация растений из меристем (собственно микроразмножение, ризогенез, микрочеренкование)
2. Тестирование полученных растений на наличие вирусов

а) методом травянистых индикаторов
б) Элиза-тест или метод ПЦР
в) методом зеленой прививки на сортах-индикаторах
|

1. Размножение оздоровленных растений в культуре in vitro

1. Адаптация растений к нестерильным условиям

1. Закладка маточника базисного посадочного материала в стационарной, пленочной теплице или в открытом грунте

1. Содержание базисных клонов в условиях, исключающих их перезаражение пыльцой воздушными или почвообразующими векторами вирусов с регулярным соответствующим ретестированием

1. Вегетативное размножение базисных клонов и культивирование маточников в условиях защиты от вторичного заражения с соответствующим ретестированием

1. Заготовка черенков на базисном маточнике и закладка маточника сертифицированного посадочного материала и плодоносящих насаждений

Оптимизации клонального микроразмножения на этапе микрочеренкования пробирочных растений также способствует применение СВЧ-лучей и растительной добавки из тонкоразмолотых семян винограда; введение в питательную среду 6-БАП. Под воздействием СВЧ-лучей увеличиваются суточная скорость роста в 1,7-2,4 раза, масса растений в 2 раза, длина побега в 1,7 раза, число образовавшихся узлов в 1,2-1,5 раза. При добавлении в питательную среду естественных стимуляторов роста из семян винограда эффективность клонального микроразмножения увеличивается на 27,4 %.
В процессе проведения исследований разработаны и усовершенствованы способы, направленные на улучшение регенерации растений, такие как: стерилизация исходных эксплантов, борьба с хронической инфекцией, оптимизация питательных сред, повышение регенерационной способности меристем из зимующих почек, оптимизация этапа собственно микроразмножения у труднопрофилирующих сортов винограда, адаптация растений к нестерильным условиям.
Разработан метод водной терапии вызревших микрочеренков с последующей культурой апикальных меристем для комплексного оздоровления растений от вирусов, вирусоподобных заболеваний и микоплазм. Уточнены режимы обработки, обеспечивающие приживаемость, продуктивную регенерацию и оздоровление для целого ряда сортов винограда: Степняк, Саперави северный, Цветочный, Фиолетовый ранний, Душистый, Московский устойчивый.
Установлено, что эмистим положительно влияет на рост меристематических тканей, процессы роста пробирочных растений, снижает влияние неблагоприятных и стрессовых факторов, повышает устойчивость к патогенам. Производственная проверка, проведенная на сорте Каберне северный, показала, что благодаря эмистиму улучшается адаптация пробирочных растений к нестерильным условиям до 95-100 %.
Таким образом, разработаны способы повышения регенерационной способности меристем и, следовательно, эффективности оздоровления растений винограда от вирусной инфекции, которая подтверждена тестированием на травянистых индикаторах и при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР).

Биотехнология и сельское хозяйство

Биотехнологии в сельском хозяйстве внесли большой вклад в развитие и становление отрасли. Несмотря на то, что биологическая сущность биотехнологических процессов была раскрыта совсем недавно, использование их продолжается на протяжении тысячелетий.
С точки зрения современной науки, биотехнология в сельском хозяйстве — это промышленное использование биологических процессов и агентов на основе получения высоко — эффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами.

Таким образом, биотехнология является междисциплинарной областью научно-технического прогресса, возникшая на стыке биологических, химических и технических наук.
Применение биотехнологических методов и приемов перспективная, но, к сожалению, не всегда реализуемая задача. Сложность использования биотехнологий обусловлена сложностью используемых процессов и объектов. Любой биологический объект — это самодостаточная система, в которой сложно изменить какой либо элемент, не меняя остальных, нельзя произвольно рекомбинировать их, придавая организму то или иное желаемое свойство.
Биотехнология и растениеводство
Возделываемые культуры растений подвержены негативному влиянию ряда факторов — сорняков, грызунов, насекомых-вредителей, нематод, фитопатогенных грибов, бактерий, вирусов, неблагоприятных погодных и климатических условий. Влияние перечисленных факторов способно значительно снизить урожайность возделываемых культур, а значить уменьшить потенциальную прибыль. Так, например, только один колорадский жук и Фитофтора(Phytophtora) – возбудитель фитофторозной гнили, способны на 40-50 % снизить урожайность картофеля. Отмечен рост количества заболеваемости растений вирусными инфекциями, которые не только губят урожай, но и способствуют вырождению генофонда.

Современная биотехнология предлагает ряд решений, способных значительно облегчить решение ряда проблем:

• выведение сортов растений, устойчивых к вредителям и неблагоприятным факторам среды;
• разработка биологических средств борьбы с вредителями , использование их естественных врагов и паразитов, а также токсических продуктов, образуемых живыми организмами;
• повышение продуктивности сельскохозяйственных культур и их пищевой (кормовой) ценности.

Выведение новых сортов растений. Традиционные методы по выведению новых сортов — это селекция на основе гибридизации, спонтанных и индуцированных мутаций. Современная наука шагнула намного дальше и позволяет конструировать генетический код растения для получения необходимых свойств – урожайность, устойчивость к факторам среды и вредителям, накопление тех или иных компонентов. Уже сегодня выведены сорта, способные к фиксации атмосферного азота, устойчивые к действию гербицидов и ряда вредителей.
Разработанные технологии клонирования позволяют надеяться на получение здоровых (без вирусов) растений, тем самым способствуют поддержанию ценного генофонда.
При этом существует ряд спорных методов, связанных с вмешательством в генетический код – получение так называемых ГМО. До сегодняшнего дня нет достоверных данных о безопасности генетически модифицированных организмах. По мнению специалистов ЭкоВсё , использование ГМО в перспективе будет возможно, при этом процесс исследования вновь получаемых организмов должен быть сильно усложнен, мало того – исследовать необходимо каждую генетическую модификацию, даже в рамках одного сорта. Обязательным условием являются исследования о влиянии ГМО на организм в динамике (на протяжении ряда поколений). Еще одним условием получения ГМО является безопасность используемых методов для окружающей среды, т.к. используемые методики и сами ГМО, являясь чужеродным для природы материалом, могут спровоцировать непредсказуемые последствия. Проблема здесь заключается в том, что попадая в природные условия, ГМО сталкиваются с вирусами, которые в норме являются векторами переноса генетического материала, что может спровоцировать появление новых, непредсказуемых и чрезвычайно опасных генетических мутаций. Таким образом, использование ГМО – это дело далекого будущего.
Использование ГМО в России сегодня нецелесообразно ввиду больших резервов земельных ресурсов, возможности применения биологических методов и препаратов, способных значительно повысить урожайность и устранить ряд существующих проблем.

Биологические средства — важная составная часть комплексной программы защиты растений. Эта программа предусматривает проведение защитных мероприятий агротехнического, биологического и химического плана наряду с использованием устойчивых сортов растений. Задачей комплексной программы является поддержание численности вредителей растений на экологически сбалансированном уровне, не наносящем ощутимого вреда культурным растениям.
Биотехнология и животноводство
Биотехнологии широко используются в животноводстве.
Разработанные биопрепараты с успехом используются для лечения инфекционных заболеваний, в качестве кормовых добавок и заменителей цельного молока( ЗЦМ ), силосных заквасок и прочее. Так, 1 т кормовых дрожжей позволяет получить 0,4- 0,6 т свинины, до 1,5 т мяса птиц, 25—30 тыс. яиц и сэкономить 5—7 т зерна. Это имеет большое народнохозяйственное значение, поскольку 80% площадей сельскохозяйственных угодий в мире отводятся для производства корма скоту и птице.

Микроорганизмы способны накапливать высокий процент легкоусваиваемого белка (до 90%), витамины, ферменты , микроэлементы и пр. Выращивание микроорганизмов – автоматизированный процесс, не требующий наличия больших площадей под выращивание технических культур. Особую роль в кормопроизводстве выполняют витамины и ферменты, которые способны значительно повысить биодоступность используемых кормов.
Используемые силосные закваски способствуют качественному процессу консервации заготавливаемых кормов, препятствуют развитии гнилостной микрофлоры и порче корма.

Купить биопрепараты Вы можете позвонив нам по тел: +7(863)260-42-43, написав сообщение на электронную почту [email protected], либо оставить заявку!

Источники:

http://vinograd-vino.ru/stati-i-issledovaniya/913-aprobatsiya-massovaya-fitosanitarnaya-i-klonovaya-selektsii-vinograda.html
http://vinograd.info/knigi/sistemy-vozdelyvaniya-vinograda-na-donu/rol-biotehnologii-v-uluchshenii-fitosanitarnogo-sostoyaniya-vinogradnyh-nasazhdeniy.html
http://ekovse.ru/stati/biotehnologiya-i-selskoe-hozyaystvo/