სათბურის მებაღეობის სასოფლო-სამეურნეო ინჟინერიის ტექნოლოგიაგამოქვეყნდა 2022 წლის 14 ოქტომბერს, 17:30 საათზე, პეკინში

მსოფლიო მოსახლეობის უწყვეტ ზრდასთან ერთად, ადამიანების მოთხოვნა საკვებზე დღითიდღე იზრდება და სულ უფრო მეტი მოთხოვნა წამოიჭრება საკვების კვებითი ღირებულებისა და უსაფრთხოების კუთხით. მაღალმოსავლიანი და მაღალი ხარისხის კულტურების მოყვანა საკვების პრობლემების გადაჭრის მნიშვნელოვანი საშუალებაა. თუმცა, ტრადიციული სელექციის მეთოდით შესანიშნავი ჯიშების მოყვანას დიდი დრო სჭირდება, რაც ზღუდავს სელექციის პროგრესს. ერთწლიანი თვითდამტვერვადი კულტურებისთვის, საწყისი მშობლის შეჯვარებიდან ახალი ჯიშის მიღებამდე შეიძლება 10-15 წელი დასჭირდეს. ამიტომ, კულტურების სელექციის პროგრესის დასაჩქარებლად, აუცილებელია სელექციის ეფექტურობის გაუმჯობესება და გენერაციის დროის შემცირება.

სწრაფი გამრავლება გულისხმობს მცენარეების ზრდის ტემპის მაქსიმიზაციას, ყვავილობისა და ნაყოფიერების დაჩქარებას და გამრავლების ციკლის შემცირებას სრულად დახურულ, კონტროლირებად გარემოში გარემო პირობების კონტროლით. მცენარეთა ქარხანა არის სასოფლო-სამეურნეო სისტემა, რომელსაც შეუძლია მაღალეფექტური მოსავლის წარმოების მიღწევა ობიექტებში მაღალი სიზუსტის გარემოს კონტროლის გზით და წარმოადგენს იდეალურ გარემოს სწრაფი გამრავლებისთვის. ქარხანაში დარგვის გარემოს პირობები, როგორიცაა განათება, ტემპერატურა, ტენიანობა და CO2-ის კონცენტრაცია, შედარებით კონტროლირებადია და არ არის ან ნაკლებად არის დამოკიდებული გარე კლიმატზე. კონტროლირებად გარემო პირობებში, საუკეთესო სინათლის ინტენსივობა, სინათლის დრო და ტემპერატურა შეიძლება დააჩქაროს მცენარეების სხვადასხვა ფიზიოლოგიური პროცესები, განსაკუთრებით ფოტოსინთეზი და ყვავილობა, რითაც მცირდება მოსავლის ზრდის დრო. მცენარეთა ქარხნის ტექნოლოგიის გამოყენებით მოსავლის ზრდა-განვითარების კონტროლისთვის, ხილის წინასწარ შეგროვება ხდება მანამ, სანამ აღმოცენების უნარის მქონე რამდენიმე თესლი დააკმაყოფილებს გამრავლების საჭიროებებს.

ფოტოპერიოდი, ძირითადი გარემო ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს მოსავლის ზრდის ციკლზე

სინათლის ციკლი გულისხმობს დღის განმავლობაში სინათლისა და ბნელი პერიოდის მონაცვლეობას. სინათლის ციკლი მნიშვნელოვანი ფაქტორია, რომელიც გავლენას ახდენს კულტურების ზრდაზე, განვითარებაზე, ყვავილობასა და ნაყოფიერებაზე. სინათლის ციკლის ცვლილების აღქმით, კულტურებს შეუძლიათ ვეგეტატიური ზრდიდან რეპროდუქციულ ზრდაზე და სრულ ყვავილობასა და ნაყოფიერებაზე გადასვლა. სხვადასხვა კულტურულ ჯიშსა და გენოტიპს განსხვავებული ფიზიოლოგიური რეაქციები აქვს ფოტოპერიოდის ცვლილებებზე. ხანგრძლივი მზის ნათების მქონე მცენარეებში, როგორც კი მზის ნათების დრო კრიტიკულ მზის ხანგრძლივობას გადააჭარბებს, ყვავილობის დრო, როგორც წესი, აჩქარებს ფოტოპერიოდის გახანგრძლივებას, როგორიცაა შვრია, ხორბალი და ქერი. ნეიტრალური მცენარეები, ფოტოპერიოდის მიუხედავად, აყვავდებიან, როგორიცაა ბრინჯი, სიმინდი და კიტრი. მოკლე დღის მცენარეებს, როგორიცაა ბამბა, სოიო და ფეტვი, ყვავილობისთვის კრიტიკულ მზის ხანგრძლივობაზე ნაკლები ფოტოპერიოდია სჭირდებათ. 8 საათიანი სინათლისა და 30℃ მაღალი ტემპერატურის ხელოვნური გარემოს პირობებში, ამარანტის ყვავილობის დრო 40 დღით ადრეა, ვიდრე მინდვრის გარემოში. 16/8 საათიანი სინათლის ციკლის (სინათლე/სიბნელე) პირობებში, ქერის შვიდივე გენოტიპი ადრე აყვავდა: ფრანკლინი (36 დღე), გერდნერი (35 დღე), გიმეტი (33 დღე), კომანდერი (30 დღე), ფლოტი (29 დღე), ბაუდენი (26 დღე) და ლოკიერი (25 დღე).

ხელოვნურ გარემოში ხორბლის ზრდის პერიოდის შემცირება შესაძლებელია ნერგების მისაღებად ემბრიონის კულტურის გამოყენებით და შემდეგ 16 საათის განმავლობაში დასხივებით, რის შედეგადაც ყოველწლიურად შესაძლებელია 8 თაობის მიღება. ბარდის ზრდის პერიოდი შემცირდა 143 დღიდან მინდვრის გარემოში 67 დღემდე ხელოვნურ სათბურში 16 საათიანი განათებით. ფოტოპერიოდის 20 საათამდე გახანგრძლივებით და მისი 21°C/16°C (დღე/ღამე) ტემპერატურასთან შერწყმით, ბარდის ზრდის პერიოდი შეიძლება შემცირდეს 68 დღემდე, ხოლო თესლის დამსხვრევის სიჩქარე 97.8%-ია. კონტროლირებადი გარემოს პირობებში, 20 საათიანი ფოტოპერიოდული დამუშავების შემდეგ, დათესვიდან ყვავილობამდე 32 დღე სჭირდება, ხოლო ზრდის მთლიანი პერიოდი 62-71 დღეა, რაც 30 დღეზე მეტით ნაკლებია მინდვრის პირობებში არსებულ პერიოდთან შედარებით. 22 საათიანი ფოტოპერიოდის მქონე ხელოვნური სათბურის პირობებში, ხორბლის, ქერის, რაფსის და მუხუდოს ყვავილობის დრო საშუალოდ მცირდება შესაბამისად 22, 64, 73 და 33 დღით. თესლის ადრეულ მოსავალთან ერთად, ადრეული მოსავლის თესლის აღმოცენების მაჩვენებლები საშუალოდ შესაბამისად 92%-ს, 98%-ს, 89%-ს და 94%-ს აღწევს, რაც სრულად აკმაყოფილებს სელექციური საჭიროებების მოთხოვნილებებს. ყველაზე სწრაფი ჯიშები უწყვეტად იძლევა 6 თაობას (ხორბალი) და 7 თაობას (ხორბალი). 22-საათიანი ფოტოპერიოდის პირობებში, შვრიის ყვავილობის დრო 11 დღით შემცირდა, ხოლო ყვავილობიდან 21 დღის შემდეგ გარანტირებული იყო მინიმუმ 5 სიცოცხლისუნარიანი თესლის მიღება და ყოველწლიურად ხუთი თაობის უწყვეტი გამრავლება. 22-საათიანი განათებით ხელოვნურ სათბურში ოსპის ზრდის პერიოდი 115 დღემდე მცირდება და მას წელიწადში 3-4 თაობის გამრავლება შეუძლია. ხელოვნურ სათბურში 24-საათიანი უწყვეტი განათების პირობებში, არაქისის ზრდის ციკლი 145 დღიდან 89 დღემდე მცირდება და ერთ წელიწადში 4 თაობის გამრავლებაა შესაძლებელი.

სინათლის ხარისხი

სინათლე სასიცოცხლო როლს ასრულებს მცენარეების ზრდა-განვითარებაში. სინათლეს შეუძლია ყვავილობის კონტროლი მრავალ ფოტორეცეპტორზე ზემოქმედებით. წითელი სინათლის (R) და ლურჯი სინათლის (B) თანაფარდობა ძალიან მნიშვნელოვანია მოსავლის ყვავილობისთვის. წითელი სინათლის ტალღის სიგრძე 600~700 ნმ შეიცავს ქლოროფილის შთანთქმის პიკს 660 ნმ, რაც ეფექტურად უწყობს ხელს ფოტოსინთეზს. ლურჯი სინათლის ტალღის სიგრძე 400~500 ნმ გავლენას ახდენს მცენარის ფოტოტროპიზმზე, ბაგეების გახსნასა და ნერგების ზრდაზე. ხორბალში წითელი სინათლისა და ლურჯი სინათლის თანაფარდობა დაახლოებით 1-ია, რაც შეიძლება ადრეულ ეტაპზევე გამოიწვიოს ყვავილობა. R:B=4:1 სინათლის ხარისხის პირობებში, საშუალო და გვიანი სიმწიფის სოიოს ჯიშების ზრდის პერიოდი 120 დღიდან 63 დღემდე შემცირდა, მცენარის სიმაღლე და კვებითი ბიომასა შემცირდა, მაგრამ თესლის მოსავლიანობა არ შეცვლილა, რაც მცენარეზე მინიმუმ ერთი თესლის დაკმაყოფილებას გულისხმობდა, ხოლო მოუმწიფებელი თესლის საშუალო აღმოცენების მაჩვენებელი 81.7% იყო. 10-საათიანი განათებისა და ლურჯი სინათლის დამატებითი გამოყენების პირობებში, სოიოს მცენარეები დაბლა და ძლიერდებოდა, დათესვიდან 23 დღეში აყვავდა, 77 დღეში მწიფდებოდა და ერთ წელიწადში 5 თაობის გამრავლებას ახერხებდა.

წითელი სინათლისა და შორეული წითელი სინათლის (FR) თანაფარდობა ასევე მოქმედებს მცენარეების ყვავილობაზე. ფოტომგრძნობიარე პიგმენტები ორი ფორმით არსებობს: შორეული წითელი სინათლის შთანთქმა (Pfr) და წითელი სინათლის შთანთქმა (Pr). დაბალი R:FR თანაფარდობის დროს, ფოტომგრძნობიარე პიგმენტები Pfr-დან Pr-ში გარდაიქმნება, რაც იწვევს გრძელი დღის მცენარეების ყვავილობას. LED განათების გამოყენება შესაბამისი R:FR-ის (0.66~1.07) რეგულირებისთვის შეიძლება გაზარდოს მცენარის სიმაღლე, ხელი შეუწყოს გრძელი დღის მცენარეების (მაგალითად, დილის დიდება და დრაკონი) ყვავილობას და შეაფერხოს მოკლე დღის მცენარეების (მაგალითად, ყვავილობა). როდესაც R:FR 3.1-ზე მეტია, ოსპის ყვავილობის დრო შეფერხებულია. R:FR-ის 1.9-მდე შემცირებით შესაძლებელია საუკეთესო ყვავილობის ეფექტის მიღება და მას შეუძლია ყვავილობა დათესვიდან 31-ე დღეს. წითელი სინათლის ყვავილობის დათრგუნვაზე ზემოქმედებას განაპირობებს ფოტომგრძნობიარე პიგმენტი Pr. კვლევებმა აჩვენა, რომ როდესაც R:FR 3.5-ზე მეტია, ხუთი პარკოსანი მცენარის (ბარდა, მუხუდო, ლობიო, ოსპი და ლუპინი) ყვავილობის დრო შეფერხდება. ამარანტისა და ბრინჯის ზოგიერთ გენოტიპში, შორეული წითელი შუქი გამოიყენება ყვავილობის დასაჩქარებლად, შესაბამისად, 10 და 20 დღით.

სასუქის კომპანია₂

CO₂ფოტოსინთეზის ძირითადი ნახშირბადის წყაროა. მაღალი კონცენტრაციის CO₂როგორც წესი, შეუძლია ხელი შეუწყოს C3 ერთწლიანი მცენარეების ზრდას და გამრავლებას, ხოლო CO2-ის დაბალი კონცენტრაცია₂შესაძლოა, ნახშირბადის შეზღუდვის გამო, ზრდისა და გამრავლების მოსავლიანობა შეამციროს. მაგალითად, C3 მცენარეების, როგორიცაა ბრინჯი და ხორბალი, ფოტოსინთეზის ეფექტურობა იზრდება CO2-ის მატებასთან ერთად.₂დონე, რაც იწვევს ბიომასის ზრდას და ადრეულ ყვავილობას. CO-ს დადებითი გავლენის რეალიზების მიზნით₂კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, შესაძლოა საჭირო გახდეს წყლისა და საკვები ნივთიერებების მიწოდების ოპტიმიზაცია. ამიტომ, შეუზღუდავი ინვესტიციის პირობებში, ჰიდროპონიკას შეუძლია მცენარეების ზრდის პოტენციალის სრულად გამოავლინოს. დაბალი CO2₂კონცენტრაციამ Arabidopsis thaliana-ს ყვავილობის დრო შეაფერხა, ხოლო მაღალი CO2₂კონცენტრაციამ დააჩქარა ბრინჯის ყვავილობის დრო, შეამცირა ზრდის პერიოდი 3 თვემდე და გაამრავლა წელიწადში 4 თაობა. CO-ს დამატებით₂ხელოვნური ზრდის ყუთში 785.7μmol/mol-მდე, სოიოს ჯიშის „ენრეის“ გამრავლების ციკლი 70 დღემდე შემცირდა და მას ერთ წელიწადში 5 თაობის გამრავლება შეეძლო. როდესაც CO₂კონცენტრაცია გაიზარდა 550 μmol/mol-მდე, Cajanus cajan-ის ყვავილობა გადაიდო 8-9 დღით, ხოლო ნაყოფის დამწიფების დრო ასევე გადაიდო 9 დღით. Cajanus cajan-მა CO2-ის მაღალ ტემპერატურაზე უხსნადი შაქარი დააგროვა.₂კონცენტრაცია, რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს მცენარეების სიგნალის გადაცემაზე და შეაფერხოს ყვავილობა. გარდა ამისა, ზრდის ოთახში, სადაც გაზრდილია CO2₂, სოიოს ყვავილების რაოდენობა და ხარისხი იზრდება, რაც ხელს უწყობს ჰიბრიდიზაციას და მისი ჰიბრიდიზაციის მაჩვენებელი გაცილებით მაღალია, ვიდრე მინდორში მოყვანილი სოიოს.

მომავლის პერსპექტივები

თანამედროვე სოფლის მეურნეობას შეუძლია დააჩქაროს კულტურების მოშენების პროცესი ალტერნატიული და ფაბრიკული სელექციის საშუალებით. თუმცა, ამ მეთოდებს აქვთ გარკვეული ნაკლოვანებები, როგორიცაა მკაცრი გეოგრაფიული მოთხოვნები, ძვირადღირებული შრომის მენეჯმენტი და არასტაბილური ბუნებრივი პირობები, რაც ვერ იძლევა თესლის წარმატებული მოსავლის გარანტიას. ფაბრიკული სელექციის დროს გავლენას ახდენს კლიმატური პირობები და თაობების დამატების დრო შეზღუდულია. თუმცა, მოლეკულური მარკერების გამოყენებით სელექცია მხოლოდ აჩქარებს სელექციის სამიზნე ნიშან-თვისებების შერჩევას და განსაზღვრას. ამჟამად, სწრაფი სელექციის ტექნოლოგია გამოიყენება Gramineae, Leguminosae, Cruciferae და სხვა კულტურებისთვის. თუმცა, მცენარეთა ქარხნული სწრაფი გენერაციის მეთოდი მთლიანად გამორიცხავს კლიმატური პირობების გავლენას და შეუძლია ზრდის გარემოს რეგულირება მცენარის ზრდისა და განვითარების საჭიროებების შესაბამისად. მცენარეთა ქარხნული სწრაფი სელექციის ტექნოლოგიის ტრადიციულ სელექციასთან, მოლეკულურ მარკერების გამოყენებით სელექციის და სხვა სელექციის მეთოდებთან ეფექტურად შერწყმით, სწრაფი სელექციის პირობებში, შესაძლებელია შემცირდეს ჰიბრიდიზაციის შემდეგ ჰომოზიგოტური ხაზების მისაღებად საჭირო დრო და ამავდროულად, ადრეული თაობების შერჩევა შესაძლებელია იდეალური ნიშან-თვისებებისა და სელექციის თაობების მისაღებად საჭირო დროის შესამცირებლად.

ქარხნებში მცენარეთა სწრაფი გამრავლების ტექნოლოგიის მთავარი შეზღუდვა ის არის, რომ სხვადასხვა კულტურის ზრდისა და განვითარებისთვის საჭირო გარემო პირობები საკმაოდ განსხვავებულია და სამიზნე კულტურების სწრაფი გამრავლებისთვის გარემო პირობების მიღწევას დიდი დრო სჭირდება. ამავდროულად, ქარხნის მშენებლობისა და ექსპლუატაციის მაღალი ღირებულების გამო, რთულია ფართომასშტაბიანი დანამატებით გამრავლების ექსპერიმენტის ჩატარება, რაც ხშირად იწვევს თესლის შეზღუდულ მოსავალს, რამაც შეიძლება შეზღუდოს შემდგომი საველე მახასიათებლების შეფასება. ქარხნის აღჭურვილობისა და ტექნოლოგიების თანდათანობითი გაუმჯობესებითა და გაუმჯობესებით, ქარხნის მშენებლობისა და ექსპლუატაციის ხარჯები თანდათან მცირდება. შესაძლებელია სწრაფი გამრავლების ტექნოლოგიის შემდგომი ოპტიმიზაცია და გამრავლების ციკლის შემცირება ქარხნის სწრაფი გამრავლების ტექნოლოგიის სხვა გამრავლების ტექნიკასთან ეფექტური კომბინაციით.

დასასრული

ციტირებული ინფორმაცია

ლიუ კაიჟე, ლიუ ჰოუჩენგი. მცენარეთა ქარხნის სწრაფი გამრავლების ტექნოლოგიის კვლევის პროგრესი [J]. სოფლის მეურნეობის ინჟინერიის ტექნოლოგია, 2022,42(22):46-49.