Жылыжай бау-бақша шаруашылығының ауылшаруашылық инженериясының технологиясы2022 жылдың 14 қазанында сағат 17:30-да Бейжіңде жарияланды

Әлем халқының үздіксіз өсуімен адамдардың азық-түлікке деген сұранысы күн сайын артып келеді, ал азық-түліктің қоректік заттары мен қауіпсіздігіне қойылатын талаптар артуда. Жоғары өнімді және жоғары сапалы дақылдарды өсіру азық-түлік мәселелерін шешудің маңызды құралы болып табылады. Дегенмен, дәстүрлі селекция әдісі тамаша сорттарды өсіруге көп уақытты қажет етеді, бұл селекцияның ілгерілеуін шектейді. Біржылдық өздігінен тозаңданатын дақылдар үшін бастапқы ата-аналық будандастырудан бастап жаңа сортты өндіруге дейін 10-15 жыл кетуі мүмкін. Сондықтан, дақылдарды селекциялаудың ілгерілеуін жеделдету үшін селекция тиімділігін арттыру және ұрпақ беру уақытын қысқарту өзекті мәселе болып табылады.

Жылдам өсіру дегеніміз - өсімдіктердің өсу қарқынын барынша арттыру, гүлдену мен жеміс беруді жеделдету және толығымен жабық бақыланатын өсу бөлмесінде қоршаған орта жағдайларын бақылау арқылы көбею циклін қысқарту. Өсімдік зауыты - бұл қондырғыларда жоғары дәлдіктегі қоршаған ортаны бақылау арқылы жоғары тиімді дақыл өндіруге қол жеткізе алатын ауылшаруашылық жүйесі және ол тез көбею үшін тамаша орта. Зауыттағы жарық, температура, ылғалдылық және CO2 концентрациясы сияқты отырғызу ортасының жағдайлары салыстырмалы түрде бақыланатын және сыртқы климатқа аз әсер етпейді. Бақыланатын қоршаған орта жағдайында ең жақсы жарық қарқындылығы, жарық уақыты және температурасы өсімдіктердің әртүрлі физиологиялық процестерін, әсіресе фотосинтез және гүлденуді жеделдетуі мүмкін, осылайша дақылдардың өсу уақытын қысқартады. Өсімдік зауытының технологиясын пайдаланып, дақылдардың өсуі мен дамуын бақылау үшін жемістерді алдын ала жинаңыз, егер өну қабілеті бар бірнеше тұқым көбею қажеттіліктерін қанағаттандыра алса.

Фотопериод, дақылдардың өсу цикліне әсер ететін негізгі қоршаған орта факторы

Жарық циклі бір күндегі жарық кезеңі мен қараңғы кезеңнің кезектесуін білдіреді. Жарық циклі дақылдардың өсуіне, дамуына, гүлденуіне және жеміс беруіне әсер ететін маңызды фактор болып табылады. Жарық циклінің өзгеруін сезу арқылы дақылдар вегетативті өсуден репродуктивті өсуге және толық гүлдену мен жеміс беруге ауыса алады. Әр түрлі дақыл түрлері мен генотиптерінің фотопериодтық өзгерістерге физиологиялық реакциялары әртүрлі. Ұзақ күн сәулесі түсетін өсімдіктерде күн сәулесінің уақыты күн сәулесінің маңызды ұзақтығынан асып кеткеннен кейін, гүлдеу уақыты әдетте фотопериодтың ұзаруымен жеделдейді, мысалы, сұлы, бидай және арпа. Фотопериодқа қарамастан, күріш, жүгері және қияр сияқты бейтарап өсімдіктер гүлдейді. Мақта, соя және тары сияқты қысқа күнді өсімдіктердің гүлденуі үшін күн сәулесінің маңызды ұзақтығынан аз фотопериод қажет. 8 сағат жарық және 30 ℃ жоғары температура жағдайында амаранттың гүлдену уақыты далалық ортаға қарағанда 40 күннен астам ерте. 16/8 сағаттық жарық циклі (ашық/қараңғы) кезінде жеті арпа генотипінің барлығы ерте гүлдеді: Франклин (36 күн), Гайрднер (35 күн), Гимметт (33 күн), Командир (30 күн), Флит (29 күн), Баудин (26 күн) және Локьер (25 күн).

Жасанды ортада бидайдың өсу кезеңін эмбриондық дақылдарды пайдаланып, көшеттерді алу, содан кейін 16 сағат бойы сәулелендіру арқылы қысқартуға болады, сонда жыл сайын 8 ұрпақ алуға болады. Бұршақтың өсу кезеңі далалық ортада 143 күннен 16 сағат жарықтандырылған жасанды жылыжайда 67 күнге дейін қысқартылды. Фотопериодты 20 сағатқа дейін ұзарту және оны 21°C/16°C (күндіз/түн) температурамен біріктіру арқылы бұршақтың өсу кезеңін 68 күнге дейін қысқартуға болады, ал тұқымның пісу жылдамдығы 97,8% құрайды. Бақыланатын орта жағдайында 20 сағаттық фотопериодты өңдеуден кейін себуден бастап гүлденуге дейін 32 күн кетеді, ал бүкіл өсу кезеңі 62-71 күнді құрайды, бұл далалық жағдайдағыдан 30 күннен астамға қысқа. 22 сағаттық фотопериодты жасанды жылыжай жағдайында бидайдың, арпаның, рапстың және ноқаттың гүлдену уақыты орта есеппен сәйкесінше 22, 64, 73 және 33 күнге қысқарады. Тұқымдарды ерте жинаумен бірге ерте жиналатын тұқымдардың өну деңгейі орта есеппен сәйкесінше 92%, 98%, 89% және 94%-ға жетуі мүмкін, бұл селекция қажеттіліктерін толық қанағаттандыра алады. Ең жылдам сорттар үздіксіз 6 ұрпақ (бидай) және 7 ұрпақ (бидай) бере алады. 22 сағаттық фотопериод жағдайында сұлының гүлдену уақыты 11 күнге қысқарды, ал гүлденгеннен кейін 21 күннен кейін кем дегенде 5 тіршілікке қабілетті тұқым алуға кепілдік берілді және жыл сайын бес ұрпақты үздіксіз көбейтуге болады. 22 сағаттық жарықтандыруы бар жасанды жылыжайда жасымықтың өсу кезеңі 115 күнге дейін қысқарады және олар жылына 3-4 ұрпақ бойы көбейе алады. Жасанды жылыжайда 24 сағаттық үздіксіз жарықтандыру жағдайында жержаңғақ өсу циклі 145 күннен 89 күнге дейін қысқарады және оны бір жылда 4 ұрпақ бойы көбейтуге болады.

Жарық сапасы

Жарық өсімдіктердің өсуі мен дамуында маңызды рөл атқарады. Жарық көптеген фоторецепторларға әсер ету арқылы гүлденуді басқара алады. Қызыл жарықтың (R) көк жарыққа (B) қатынасы дақылдардың гүлденуі үшін өте маңызды. 600~700 нм қызыл жарық толқын ұзындығында 660 нм хлорофиллдің сіңіру шыңы бар, ол фотосинтезді тиімді түрде ынталандыра алады. 400~500 нм көк жарық толқын ұзындығы өсімдік фототропизміне, стоматальды ашылуына және көшеттердің өсуіне әсер етеді. Бидайда қызыл жарықтың көк жарыққа қатынасы шамамен 1 құрайды, бұл гүлденуді ең ерте баста тудыруы мүмкін. R:B=4:1 жарық сапасында орта және кеш пісетін соя сорттарының өсу кезеңі 120 күннен 63 күнге дейін қысқарды, ал өсімдіктің биіктігі мен қоректік биомассасы төмендеді, бірақ тұқым өнімділігіне әсер еткен жоқ, бұл өсімдікке кем дегенде бір тұқымды қанағаттандыра алады, ал жетілмеген тұқымдардың орташа өну деңгейі 81,7% құрады. 10 сағаттық жарықтандыру және көк жарықпен қосымша нәр берген жағдайда, соя өсімдіктері қысқа және күшті болып, себілгеннен кейін 23 күннен кейін гүлдеп, 77 күн ішінде пісіп, бір жылда 5 ұрпақ бойы көбейе алады.

Қызыл жарықтың алыс қызыл жарыққа (FR) қатынасы өсімдіктердің гүлденуіне де әсер етеді. Фотосезімтал пигменттер екі түрде болады: алыс қызыл жарықтың сіңірілуі (Pfr) және қызыл жарықтың сіңірілуі (Pr). R:FR қатынасы төмен болған кезде фотосезімтал пигменттер Pfr-дан Pr-ға айналады, бұл ұзақ күндік өсімдіктердің гүлденуіне әкеледі. Тиісті R:FR (0,66~1,07) реттеу үшін жарықдиодты шамдарды пайдалану өсімдіктің биіктігін арттыра алады, ұзақ күндік өсімдіктердің (мысалы, таңғы ас және шыбыншөп) гүлденуін жақсартады және қысқа күндік өсімдіктердің (мысалы, бархат гүлі) гүлденуін тежейді. R:FR 3,1-ден жоғары болған кезде жасымықтың гүлдену уақыты кешіктіріледі. R:FR-ді 1,9-ға дейін төмендету ең жақсы гүлдену әсеріне қол жеткізе алады және ол себілгеннен кейін 31-ші күні гүлдей алады. Қызыл жарықтың гүлденудің тежелуіне әсері фотосезімтал пигмент Pr арқылы жүзеге асырылады. Зерттеулер R:FR 3,5-тен жоғары болған кезде бес бұршақ тұқымдас өсімдіктің (бұршақ, ноқат, кең бұршақ, жасымық және люпин) гүлдену уақыты кешіктірілетінін көрсетті. Амарантты және күріштің кейбір генотиптерінде гүлденуді тиісінше 10 күнге және 20 күнге ілгерілету үшін қызыл жарық қолданылады.

СО тыңайтқышы₂

CO₂фотосинтездің негізгі көміртегі көзі болып табылады. Жоғары концентрациялы СО2₂әдетте C3 біржылдық өсімдіктерінің өсуі мен көбеюіне ықпал ете алады, ал төмен концентрациялы CO2₂көміртегінің шектелуіне байланысты өсу мен көбею өнімділігін төмендетуі мүмкін. Мысалы, күріш және бидай сияқты C3 өсімдіктерінің фотосинтетикалық тиімділігі СО2 артуымен артады.₂деңгейінің артуына әкеліп соғады, бұл биомассаның артуына және ерте гүлденуге әкеледі. СО2 оң әсерін жүзеге асыру үшін₂концентрациясын арттыру үшін су мен қоректік заттардың қорын оңтайландыру қажет болуы мүмкін. Сондықтан, шексіз инвестиция жағдайында гидропоника өсімдіктердің өсу әлеуетін толығымен босата алады. Төмен CO2₂концентрациясы Arabidopsis thaliana гүлдену уақытын кешіктірді, ал жоғары CO2₂Концентрация күріштің гүлдену уақытын жеделдетті, күріштің өсу кезеңін 3 айға дейін қысқартты және жылына 4 ұрпақ көбейтті. СО2 қоспасын қосу арқылы₂жасанды өсіру қорабында 785,7 мкмоль/мольге дейін, «Энрей» соя сортының көбею циклі 70 күнге дейін қысқартылды және ол бір жылда 5 ұрпақ бере алды. СО2 болған кезде₂концентрациясы 550 мкмоль/мольге дейін артты, Cajanus cajan гүлденуі 8-9 күнге кешіктірілді, ал жемістің пісуі мен пісуі де 9 күнге кешіктірілді. Cajanus cajan жоғары CO2 кезінде ерімейтін қант жинады.₂концентрациясы, бұл өсімдіктердің сигнал беруіне әсер етуі және гүлденуді кешіктіруі мүмкін. Сонымен қатар, СО2 жоғары өсу бөлмесінде₂, соя гүлдерінің саны мен сапасы артады, бұл будандастыруға қолайлы, және оның будандастыру жылдамдығы егістікте өсірілген сояға қарағанда әлдеқайда жоғары.

Болашақ перспективалар

Қазіргі заманғы ауыл шаруашылығы балама селекция және нысаналы селекция арқылы дақылдарды селекциялау процесін жеделдете алады. Дегенмен, бұл әдістерде кейбір кемшіліктер бар, мысалы, қатаң географиялық талаптар, қымбат еңбекті басқару және тұрақсыз табиғи жағдайлар, бұл тұқым жинаудың сәтті болуына кепілдік бере алмайды. Нысаналы селекцияға климаттық жағдайлар әсер етеді және ұрпақ қосу уақыты шектеулі. Дегенмен, молекулалық маркерлік селекция тек селекция нысаналарының белгілерін таңдауды және анықтауды жеделдетеді. Қазіргі уақытта жылдам селекция технологиясы Gramineae, Leguminosae, Cruciferae және басқа да дақылдарға қолданылды. Дегенмен, өсімдік зауытында жылдам генерациялау климаттық жағдайлардың әсерінен толығымен арылады және өсімдіктердің өсуі мен дамуының қажеттіліктеріне сәйкес өсу ортасын реттей алады. Өсімдік зауытында жылдам селекциялау технологиясын дәстүрлі селекциямен, молекулалық маркерлік селекциямен және басқа да селекция әдістерімен тиімді біріктіру жылдам селекция жағдайында будандастырудан кейін гомозиготалы сызықтарды алу үшін қажетті уақытты қысқартуға болады, сонымен бірге идеалды белгілер мен селекциялық ұрпақтарды алу үшін қажетті уақытты қысқарту үшін ерте ұрпақтарды таңдауға болады.

Зауыттарда өсімдіктерді жылдам өсіру технологиясының негізгі шектеулері - әртүрлі дақылдардың өсуі мен дамуы үшін қажетті қоршаған орта жағдайлары бір-бірінен айтарлықтай ерекшеленеді және мақсатты дақылдарды тез өсіру үшін қоршаған орта жағдайларын алу ұзақ уақытты алады. Сонымен қатар, өсімдік зауытын салу мен пайдаланудың қымбаттығына байланысты кең көлемді аддитивті селекциялық эксперимент жүргізу қиын, бұл көбінесе тұқым өнімділігінің шектеулі болуына әкеледі, бұл кейінгі далалық сипаттаманы бағалауды шектеуі мүмкін. Өсімдік зауытының жабдықтары мен технологиясын біртіндеп жетілдіру және жетілдіру арқылы өсімдік зауытын салу және пайдалану құны біртіндеп төмендейді. Өсімдік зауытының жылдам өсіру технологиясын басқа селекциялық әдістермен тиімді біріктіру арқылы жылдам өсіру технологиясын одан әрі оңтайландыруға және өсіру циклін қысқартуға болады.

Соңы

Сілтеме жасалған ақпарат

Лю Кайчже, Лю Хоучен. Өсімдіктерді зауыттық жылдам өсіру технологиясын зерттеудің жетістіктері [J]. Ауыл шаруашылығы инженериясы технологиясы, 2022,42(22):46-49.