Три светильника на 22 сортах картофеля in vitro: разбор публикации

Кто и на чём выполнил исследование

Статья «Влияние спектрального состава света на физиологический ответ картофеля in vitro» опубликована в «Аграрном научном журнале» (2021, № 4, с. 8–11), DOI 10.28983/asj.y2021i4pp8-11, УДК 635.21:581.143. Авторы — А. М. Варушкина, А. И. Яхина, А. С. Ширинкина (Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН), Л. Г. Цёма и А. Л. Латыпова (Пермский НИИСХ — филиал ПФИЦ УрО РАН).

Это единственная из разобранных нами работ, где три разных светильника ECOLED-BIO сравниваются между собой, и соавторов от компании-изготовителя в ней нет: приборы были предоставлены для исследования, а измерения и выводы — за коллективом центра.

Задача практическая. Микроклональное размножение in vitro — обязательный этап оригинального семеноводства безвирусного картофеля: исходные растения черенкуют и выращивают на искусственных питательных средах в фитотронах, где режим освещения задаётся целиком. Много лет для пробирочных растений использовали люминесцентные лампы; вопрос статьи — какой из светодиодных источников подходит лучше и подходит ли вообще.

Что и как сравнивали

Выборка для такой темы необычно большая: 22 сорта картофеля, по 10 клонов каждого сорта. Авторы отмечают, что данные о влиянии света на столь широкую выборку сортов получены впервые. Через 27 суток культивирования измеряли три ростовых показателя: высоту растений, длину корней и количество междоузлий.

Испытывали три серийных прибора:

• ECOLED-BIO-112-185W-D120 UniversaLED — линейный светильник 185 Вт;
• ECOLED-BIO-195W-D120 F-Matrix IP66 — 195 Вт;
• ECOLED-60-LX Fito IP65 — линейный прибор 60 Вт, сегодня выпускается под названием ECOLED-BIO-60-LX F-OPTIMA.

Почему три ростовых показателя, а не масса: эффективность вегетативного размножения безвирусного посадочного материала определяется именно интенсивностью роста и числом междоузлий — из каждого междоузлия получается новый черенок. Для семеноводства это и есть выход продукции.

Победил самый слабый прибор из трёх

Результат в средних по всей выборке выглядит так:

• высота растений — 85,6 ± 3,6 мм под UniversaLED, 83,6 ± 3,6 под F-Matrix и 91,8 ± 3,3 мм под ECOLED-60-LX Fito;
• длина корней — 19,6 ± 1,2 и 20,6 ± 1,1 против 24,8 ± 1,2 мм;
• количество междоузлий — 7,9 ± 0,3 и 7,8 ± 0,3 против 8,6 ± 0,3.

По отдельным сортам картина такая: ECOLED-60-LX Fito оказался оптимальным источником по высоте растений для 54 % сортов (12 из 22), наибольший эффект — у Удачи, Норы, Невского и Ред скарлет. По корнеобразованию он же был лучшим у 86 % сортов (19 из 22), сильнее всего повлияв на Ред скарлет, Невский, Праису и Скарб. Формирование междоузлий он стимулировал у 45 % сортов (10 из 22) — Спиридона, Удачи, Луговского, Скарба, Памяти Осиповой, Ред скарлет и Невского.

Отклик у сортов оказался разным, и это тоже результат: Симфония и Луговской лучше росли под F-Matrix, Ранняя роза и Жуковский ранний — под UniversaLED, Ладожский и Розалинд формировали больше междоузлий под F-Matrix. Для части сортов значимых различий не выявлено вовсе.

Отдельное наблюдение авторов: UniversaLED и F-Matrix, несмотря на разный спектральный состав и разную интенсивность облучения, оказались схожими источниками ФАР для растений — их результаты статистически неразличимы между собой. То есть выделился именно третий прибор, а не «более мощный против менее мощного».

Главный вывод: больше света здесь не нужно

Заключение статьи сформулировано прямо: использовать светильники с интенсивностью потока более 15 мкмоль/(м²·с) для микроклонов картофеля in vitro нецелесообразно.

Для сравнения: салату в промышленной теплице держат 200–300 мкмоль/(м²·с), то есть больше в пятнадцать-двадцать раз. Пробирочное растение живёт в другом мире — оно на гетеротрофном питании, углеводы получает из питательной среды, а не только из фотосинтеза, и избыточная облучённость ему не помогает, зато греет объём и увеличивает счёт за электроэнергию.

Второе наблюдение того же порядка: зелёный свет оказывает слабое влияние на регулирование процессов роста и развития растений картофеля. И третье, спорящее с частью литературы: в этой работе синий свет стимулировал ростовые процессы, тогда как в ряде исследований синяя область спектра, наоборот, ингибирует растяжение междоузлий. Авторы связывают свои данные с работами по гидропонному культивированию, где синяя досветка также значительно увеличивала активность ростовых процессов.

Практическая сторона для фитотрона или лаборатории микроклонального размножения: задача здесь не «дать больше света», а «дать нужный спектр при небольшом потоке». Прибор на 60 Вт стоит дешевле, потребляет втрое меньше и на этой культуре работает лучше. Это ровно тот случай, когда светотехнический расчёт экономит деньги дважды — на закупке и на счетах.

Где это применимо, кроме пробирок

Выводы работы касаются культуры in vitro, и переносить их на теплицу нельзя. Но круг объектов, где они работают, шире, чем кажется.

• Фитотроны и климатические камеры селекционных центров, где ведут микроклональное размножение и поддерживают коллекции. Именно такой объект — фитотрон селекционного центра «ЗАВАГРО».
• Лаборатории оздоровления посадочного материала — картофель, земляника, плодовые, декоративные культуры: этап пробирочных растений одинаков.
• Учебные и исследовательские лаборатории, где важна повторяемость режима, а не урожай. Например, биолаборатория «БиоХимТех» в технопарке Физтех-лицея.
• Адаптационные установки — первые дни после пересадки микроклонов в грунт, когда растение ещё не перешло на полное автотрофное питание.

Дальше по цепочке требования меняются радикально. Уже на аэропонной установке для получения мини-клубней режим ведут от 16 часов в начале до 9 часов к моменту созревания, а в теплице после высадки в грунт применяют дополнительное ультрафиолетовое облучение — об этом отдельная статья про УФ-А в теплице. Один и тот же картофель на четырёх этапах требует четырёх разных схем света.