Селекция картофеля

Введение

Картофель используют в пищу почти на всем земном шаре. Все его знают, как довольно калорийный продукт, богатый углеводами и витаминами. Однако далеко не многие знают о значении для здоровья человека его разнообразия. Эволюция и тысячелетний искусственный отбор способствовали образованию широчайшего разнообразия культурного картофеля в Южной Америке. Благодаря этому сегодня в мире создано более 14 тысяч сортов картофеля.

Картофель как продукт, прежде всего, популярен благодаря высокому содержанию в его клубнях углеводов и витамина C, фолиевой кислоты и железа. Однако он содержит и многие другие биохимические соединения, среди которых антоцианины и каротиноиды, которые могут функционировать как антиоксиданты. Исследованиями ученых доказано, что антиоксиданты в человеческой диете снижают уровень сердечной болезни, атеросклероза некоторых раковых образований. В пределах генетического разнообразия картофеля возможен выбор из различных видов таких форм, которые богатыми красными, фиолетовыми и синими пигментами, которые обеспечивают окраску и могут действовать как антиоксиданты в диете человека, усиливая защиту организма от образования оксидативных свободных радикалов.

В США уже более 5 лет  развивается новая программа  селекции специальных диетических сортов картофеля. Создано несколько новых сортов с высоким содержанием антоцианинов и каротиноидов в мякоти, которые рекомендованы министерством здравоохранения для использования в пищу как диетический продукт.

В нашей стране, как и  в европейских странах, подобныеселекционные программы еще не получили широкое развитие. Однако, учитывая возрастающий интерес населения к новым экзотическим продуктам питания и их значению для здоровья, велика вероятность, что спрос на диетический картофель пока значительно может превысить предложения создателей такого картофеля.

Для вывода одного нового сорта  картофеля ученые селекционеры работают не менее 10 лет, чтобы получить действительно  хороший сорт, который бы отвечал  всем показателям качества и удовлетворял потребности потребителя. Выведением сортов занимаются генетически-селекционные учреждения, ученые стремятся объединить в одном сорте много полезных свойств, чтобы сорт был высокоурожайный, устойчивый к болезням, слабо вырождался, имел хороший вкус и привлекательный  внешний вид.

 

1. Происхождение и экономическое значение культуры

Картофель – ценная продовольственная  с/х культура. В мировом производстве продукции растениеводства он занимает одно из первых мест наряду с рисом, пшеницей и кукурузой. Клубни содержат около 25% сухих веществ, в том числе 14-22% крахмала, 1,4-3% белков, около 1% клетчатки, 0,2-0,3% жира, 0,8-1% зольных веществ, органических кислот – 0,6%, сахаров – 1%, воды – 75%. Картофель богат витаминами С, В1,В2,В6,РР, К и минеральными веществами. Особенно богаты витаминами молодые клубни.

Картофель культура разностороннего  использования. Благодаря содержанию в клубнях крахмала, белка высокого качества и витаминов он является исключительно важным продуктом  питания человека. Его по праву  называют вторым хлебом. Известно более 200 видов блюд из картофеля.

Картофель – хороший корм для скота. По переваримости органического  вещества (87-97%) картофель, как и кормовые корнеплоды, стоит на первом месте  среди растительных кормов. На корм используют клубни в сыром и запаренном виде, засилосованную ботву. Продукты переработки картофеля (мезга и  барда) – также прекрасный корм для  животных.

Питательная ценность, корм.ед на 100кг корма: сырых клубней – 29,5, силоса и зеленой ботвы – 8,5, барды свежей – 4, барды сушенной – 95,5. При урожае 15т клубней и 8т ботвы с 1га общая кормовая ценность картофеля составляет примерно 5500 корм.ед.

В кожуре и позеленевших клубнях картофеля содержится ядовитое вещество соланин (0,005-0,01%), частично распадающийся  при варке. Позеленевшие и проросшие  при дневном или искусственном  освещении клубни непригодны в пищу и для скармливания животным без  тщательной варки и других приемов  обезвреживания.

Клубни являются хорошим  сырьем для спиртовой, крахмалопаточной, декстриновой, глюкозной, каучуковой и  других отраслей промышленности. Крахмал и спирт, получаемые из картофеля, является незаменимым сырьем в парфюмерной, лекарственной пищевой, текстильной, бумажной и других отраслях промышленности. Из 1т клубней с крахмалистостью – 17,6%, можно получить – 112л спирта, 55кг – жидкой СО2, 0,39л – сивушного масла и 1500л барды; или 170кг крахмала и 1т мезги; или 80кг – глюкозы и 65 кг гидрола.

Картофель имеет большое  агротехническое и экономическое  значение, является хорошим предшественником для большинства культур, хорошо переносит повторные посадки. Получение  с 1га более 10т клубней всегда экономически оправдано.

Общая площадь картофеля  в мировом земледелии достигает 18млн га, а валовой сбор – более 300млн т. В РФ наиболее значительные площади посадок картофеля приходятся на Нечерноземную зону – 1,4млн. га, при  общей площади посадок – 3,3млн. га. Много картофеля выращивают в  Центрально-Черноземной зоне, Поволжье, Сибири, на Урале и Дальнем Востоке. Средняя урожайность картофеля в мире – 16т/га.

Родина картофеля –  Южная Америка, где он известен с  незапамятных времен и наряду с кукурузой  составлял основную пищу индейцев. Известно более 150 диких видов картофеля, произрастающих преимущественно в Южной и Центральной Америки.

Открытие картофеля принадлежит  колумбийской экспедиции Гонсало де Кесады (1536-1537). Венский ботаник Каролис Клюзиус, в 1601г, в своей книге “Описание редких растений”, подробно описал картофель. Выращенные клубни Клюзиус выслал швейцарскому ботанику Каспару Бохену, который дал новому растению название Solanum tuberosum (паслен клубнеплодный).

Появление картофеля в  России связывают с петровской эпохой. 
Один из основоположников научного картофелеводства в России агроном А.Т. Болотов, в 1770г опубликовал работу “Примечание о картофеле, или земляных яблоках”, в которой изложил агротехнические основы размножения клубней.

В течение длительного  времени был известен всего один вид культурного картофеля. Под  руководством академика Н. И. Вавилова в 1925г. советские ботаники-картофелеводы  С. М. Букасов и С. В. Юзепчук исследовали картофель латиноамериканских стран (Колумбии, Перу, Боливии, Чили). В результате было открыто 60 диких и 20 культурных видов картофеля.

 

 

2. Ботанико-морфологичесская характеристика и биологические особенности

2.1 Ботанико-морфологическая характеристика

Картофель – многолетнее  травянистое клубненосное растение, но в культуре используется как однолетнее, потому что весь его жизненный  цикл, начиная с прорастания клубня и кончая образованием и формированием  зрелых клубней, проходит в течение  одного вегетационного периода.

Обычно, размножают картофель  вегетативно – клубнями, стеблями и т.д., можно частями клубней, ростками и черенками. В селекционной практике часто используют семенное размножение.

Картофель относится к  семейству Пасленовые (Slanaceae), роду Solanum, объединяющему десятки диких и культурных видов. В производстве встречается 1 вид – солянум туберозум (Solanum tuberosum).

Стебли картофеля большей  частью прямостоячие, реже – отклоняющиеся  в сторону. Окраска стеблей зеленая, однако у некоторых сортов она маскируется антоцианом, который придает стеблям красновато-бурый оттенок. По характеру ветвления стебля сорта картофеля делят на 2 группы: сорта более позднеспелые (ветвление происходит главным образом в нижнем ярусе); сорта скороспелые (стебель снизу не ветвится). По форме стебли картофеля ребристые, трех- или четырехгранные, в различной степени опушенные. В местах соединения граней на ребрах стеблей образуются выросты зеленой ткани, так называемые крылья, которые являются важным сортовым признаком. Высота стеблей сильно изменяется (30-150см) в зависимости от условий выращивания и сорта.

В подземной части стебля из пазушных почек развиваются побеги – столоны, на концах которых образуются клубни, или утолщения. Толщина столонов всегда меньше толщины стеблей. Столоны могут быть разной длины, у ранних сортов они короче, у поздних – длиннее.

Листья картофеля, появляющиеся при прорастании клубней (или  семян), простые цельнокрайние. По мере роста растения образуются прерывисто-непарноперисторассеченные листья. Каждый такой лист состоит из нескольких пар боковых долей, размещенных одна против другой, промежуточных долек между ними и конечной доли. У некоторых сортов наблюдается неполное разделение конечной и боковых долей, так называемая плющелистность.

Строение и степень  рассеченности листьев – важнейшие сортовые признаки. В зависимости от числа и расположения долек различают сильную и слабую рассеченность листа. Средняя рассеченность – нехарактерный признак сорта. С нижней стороны листа выступает сеть жилок, окраска которых нередко коррелирует с окраской клубней. Листья на стебле располагаются по спирали.

Цветки у картофеля  собраны в соцветия, представляющие собой расходящиеся завитки, расположенные  на общем цветоносе различной  длины. Цветоножка сочлененная. Цветки пятерного типа. Чашечка цветка спайнопятилепестная, чашелистики сросшиеся у основания. Венчик колесовидный, состоит из пяти сросшихся лепестков. Окраска венчика разнообразная: белая, синяя, темно-сине-фиолетовая, красно-фиолетовая с различными оттенками. В середине цветка находится 5 тычинок. Они состоят из пыльников, сидящих на коротких нитях, сросшихся между собой и с основанием лепестков. Пыльники бывают оранжевого, желтого, зеленовато-желтого или зеленоватого цвета. Завязь верхняя и состоит из двух плодолистиков с многочисленными семяпочками. Картофель – самоопыляющееся растение, но большинство сортов стерильно, и только немногие фертильны.

Плод картофеля – двугнездая многосемянная сочная зеленая ягода шаровидной или овальной формы. При созревании ягоды белеют и приобретают приятный запах, напоминающий запах земляники. Для употребления в пищу они непригодны из-за высокого содержания соланина.

Семена мелкие, плоские, с  согнутым зародышем, светло-желтого  цвета. Масса 1000 семян – около 0,5г.

Корневая система картофеля, выращенного из клубня, мочковатая. Она представляет собой совокупность корневых систем отдельных стеблей. Корневая система имеет ростковые (глазковые), или первичные, корни, образующиеся в начале прорастания клубней, пристолонные корни, появляющиеся в течение всего периода вегетации и располагающиеся группами по 4-5 около каждого столона, и столонные корни, находящиеся на столонах.

Основная масса корней (60-70%) располагается в пахотном слое, 22-38% проникает глубже, отдельные  корни уходят на глубину до 150см. Глубина проникновения корней в почву у разных сортов неодинаковая, у ранних сортов она небольшая, у среднеспелых и поздних – довольно значительная.

Мощность корневой системы  в значительной степени зависит  от условий выращивания – влажности, аэрации и содержания питательных  веществ в почве. Корневая система  картофеля отличается довольно активной поглотительной способностью, особенно по отношению к фосфору.

Клубень картофеля представляет собой утолщенный укороченный стебель. На клубне в раннем возрасте имеются  мелкие чешуйчатые листочки, не содержащие хлорофилла. В пазухах чешуйчатых листочков закладываются покоящиеся почки, образующие так называемые глазки. Чешуйчатые листочки атрофируются, оставляя листовой след, образующий бровь глазка. В каждом глазке клубня обычно имеется по три почки. При прорастании трогается в рост одна наиболее развитая средняя почка, другие остаются как запасные и прорастают при повреждении (обламывании) ростков.

Глазки на клубне расположены  спирально. Так как клубень растет вершиной, в верхней части глазки расположены более сближено, чем в средней и у основания. Глазки верхушечной части клубня более жизнеспособны и прорастают раньше нижних. В зависимости от сорта, ростки, пророщенные на свету, имеют разную окраску: зеленую, красно-фиолетовую или сине-фиолетовую.

Дыхание клубней и испарение  влаги происходят по межклетникам рыхло  расположенных клеток через так  называемые чечевички, образующие возвышения на кожуре клубня. Число и размер чечевичек во многом зависят от условий  выращивания картофеля.

Форма клубней очень разнообразна, но характерна для каждого сорта. Она определяется отношением его  длины к ширине и ширины к толщине. В зависимости от этих соотношений  различают клубни круглые, округло-овальные, удлиненно-овальные, длинные, плоские, овальные и другие. Клубни бывают белые  с различным проявлением желтизны, красные с оттенками от светло-розового до интенсивно-красного и сине-фиолетового. Мякоть клубня чаще всего белая или в различной степени желтоватая, и только у отдельных сортов она красная или сине-фиолетовая.

 

 

2.2 Биологические  особенности

Картофель размножают вегетативно  — небольшими клубнями или частями  клубней (и для целей селекции — семенами). Они высаживаются на глубину от 5 до 10 см.

Жизнь картофельного растения условно делят на три периода. Первый период — от всходов до начала цветения (35-38 дней у скороспелых, 43-46 дней у позднеспелых). На этом этапе главным образом увеличивается масса ботвы, прирост клубней незначителен. Второй период охватывает цветение и продолжается до прекращения прироста ботвы (практически до начала ее увядания). В это время происходят наиболее интенсивные приросты клубней. Третий период — от прекращения приростов ботвы до естественного ее увядания. Приросты клубней еще продолжаются, но менее интенсивно, чем во втором периоде.

Наиболее важным в формировании клубней является второй период. В  это время накапливается до 65-75% конечного урожая. Погодные условия, складывающиеся в этот период, определяют уровень урожая. Приросты урожая клубней  картофеля колеблются в зависимости  от метеорологических условий. В  отдельные годы среднесуточные приросты урожая клубней в период максимального клубнеобразова-ния достигают 2,5-2,8 т на 1 га. Приросты же в 1-1,5 т на 1 га отмечаются почти ежегодно.

Отношение к теплу.

Картофель — культура умеренного климата. Он не выдерживает отрицательных температур, плохо реагирует на температуру ниже 7-8°С и в то же время сильно угнетается уже при температуре почвы выше 20°С. Ботва картофеля повреждается при температуре минус 1-1,5°С.