Ученые на Ямале повышают качество российского картофеля

Арктический банк здоровых и продуктивных сортов картофеля создают ученые Тюменского научного центра Сибирского отделения РАН (ТюмНЦ). Совместно с коллегами из Тюменского государственного университета (ТюмГУ) они изучают особенности почв северных регионов. Уже прошли первые полевые и лабораторные испытания картофеля в условиях Заполярья, в грунт высадили полученный в прошлом сезоне семенной материал новых сортов. В июне 2022 года стартовал новый этап проекта — исследования полярных почв. Это позволит выявить, какие фитопатогенные микроорганизмы находятся в почве и как они влияют на урожайность и сохранность картофеля.

До 2021 года в России действовали два банка здоровых сортов картофеля: первый был создан в Приморском районе (Архангельская область) в 2007 году, второй — спустя восемь лет в предгорьях Верхнего Згида (Республика Северная Осетия — Алания). Сейчас идет формирование третьего — арктического — на земельных участках Ямальской опытной станции (подразделение ТюмНЦ).

Цель уникального для России научно-технологического проекта «Арктический банк здоровых сортов картофеля» — производство безвирусного семенного материала. Проект реализуется с участием ведущих профильных научных учреждений, подведомственных Минобрнауки России.

«Проект создается для поддержания сортообразцов в здоровом фитосанитарном состоянии в полевых условиях, ежегодного введения новых высокопродуктивных сортов, их ускоренного размножения биотехнологическими методами и дальнейшего применения российскими производителями выращенного нами безвирусного семенного картофеля», — рассказывает руководитель проекта, сотрудник Научно-исследовательского института сельского хозяйства Северного Зауралья (филиал ТюмНЦ) Николай Ренёв.

Решаемые задачи соответствуют одной из ключевых целей Западно-Сибирского межрегионального научного-образовательного центра — обеспечения биобезопасности и развития Арктики. 

Полевые работы: как проверяют новые сорта картофеля   

Основной метод, используемый в работе по созданию и поддержанию банка здоровых сортов картофеля, — это проведение в чистых фитосанитарных условиях непрерывного многократного улучшающего отбора растений по показателям продуктивности, здоровья и сортовой типичности.

С весны по осень 2021 года были проведены полевые и лабораторные испытания картофеля в условиях Заполярья для отбора сортов в формируемый банк. Для получения клубневого материала высадили микрорастения 31 сорта картофеля по 3 растения каждого сорта.

Осенью листовой материал (картофельная ботва) был собран и отправлен в ведущее российское профильное научное учреждение по изучению картофеля — Федеральный исследовательский центр картофелеводства им. А.Г. Лорха.

По результатам проверки ученые доказали отсутствие в экспериментальных участках Ямальской опытной станции карантинных фитопатогенов: рака картофеля, золотистой картофельной нематоды, бурой бактериальной гнили. Также на основании исследования ученые сделали вывод, что в почве отсутствует или содержится минимум переносчиков вирусов, отсутствуют источники и очаги вирусного заражения картофеля и их переносчики. Зафиксирована минимальная вероятность распространения бактериозов черной ножки и кольцевой гнили.

Именно отсутствие всех этих заболеваний картофеля и факторов, способствующих их возникновению, и позволяет называть полученный материал безвирусным. Чем больше будет произведено такого семенного материала, тем больше товарного картофеля будет выращено российскими сельхозпроизводителями.

«Практический конечный результат нашей совместной работы — система непрерывного обновления и оздоровления семенных запасов промышленных предприятий, в том числе для сокращения непроизводительного отхода: в среднем по стране до 1/3 ежегодного урожая отправляется в утилизацию из-за низкой способности используемых сортов картофеля к хранению и их подверженности заболеваниям», — поясняет директор Ямальской опытной станции Максим Максимчик.

В июне 2022 года эти испытания были продолжены. В грунт высажен семенной материал, полученный в 2021 году, а также микрорастения новых сортов картофеля.

Обернуть минус в плюс: почему в промерзлой земле картофель растет более здоровым

По словам Елены Овэс, соруководителя проекта от Федерального исследовательского центра картофеля им. А.Г. Лорха, к несомненным преимуществам Ямала как площадки для научного проекта относится низкий инфекционный фон, позволяющий минимизировать распространение наиболее вредоносных вирусных болезней в период вегетации растений. Глубокое промерзание почвы в зимний период способствует ее очищению от возбудителей болезней и вредителей.

Кроме того, характерные для северных широт длинные летние дни создают хорошие условия для ускоренного роста и развития растений, особенно в начальный период вегетации, что также способствует более быстрому наступлению «возрастной устойчивости» растений к фитопатогенным вирусам.

Мониторинг полярных почв  

В июне 2022 года на базе Ямальской опытной станции стартовали исследования полярных почв на фитопатогены картофеля — микроорганизмы, вредящие растениям. Они проводятся в рамках общероссийского научного проекта по мониторингу почвенных условий «Микробиомы агроценозов: масштабный скрининг, мониторинг и методы управления консорциумами микроорганизмов для регенеративного земледелия» (реализуется под руководством академика РАН Андрея Лисицы).

«По специальной методике мы изучили поле, на котором коллеги из ТюмНЦ высаживают безвирусный картофель, с нескольких глубин отобрали образцы почвы. Изучим их на кислотность, влажность, влагоемкость, определим видовой состав микроорганизмов, выделим их РНК и ДНК. Все это позволит нам узнать, какие именно фитопатогенные микроорганизмы находятся в данной почве и как они влияют на урожайность и сохранность картофеля», — рассказывает Сергей Кравченко, научный сотрудник Института X-BIO (Институт экологической и сельскохозяйственной биологии ТюмГУ).

Для определения количества представителей фитопатогенных микроорганизмов в образцах почвы будут проведены эксперименты с использованием метода Real-Time PCR. Ученые исследуют территории нескольких регионов России: Краснодарского и Приморского краев, Московской и Тюменской областей, Ямало-Ненецкого автономного округа. Важно, что сбор материалов будет происходить в различное время: в начале посевных работ, во время вегетативного роста и при сборе урожая. Это позволит составить полную картину состояния почв и ее влияния на продуктивность растений.

Проводимые исследования на Ямале — это яркий пример междисциплинарного подхода в науке.

«Совместно с нашими растениеводами и микробиологами ТюмГУ мы изучаем почву Арктики и особенности ее взаимодействия с т.н. «вечной мерзлотой» для использования в работе по улучшению самого востребованного корнеплода в России», — добавляет Евгений Ренев, и.о. директора ТюмНЦ.

В планах исследователей на 2022 год — увеличение количества сортов в банке здоровых сортов картофеля в условиях in-vitro (растения, выращенные в чистых лабораторных условиях) и в полевых условиях, а также подбор генетического материала для создания сортов, адаптированных для полярного растениеводства.

Исследования проходят при поддержке Минобрнауки России. Научно-образовательные центры мирового уровня создаются и развиваются в рамках нацпроекта «Наука и университеты».