doi: 10.15389/agrobiology.2026.3.452rus
УДК: 635.21:631.53.027.34
Работа выполнена по госзаданию в рамках темы плана НИР FGGM-2024-0013.
ГАММА-ОБЛУЧЕНИЕ СЕМЕННОГО КАРТОФЕЛЯ (Solanum tuberosum L.)
С.В. МАЛЬЦЕВ✉, В.А. БИРЮКОВА
Картофель (Solanum tuberosum L.) — одна из основных сельскохозяйственных культур, возделываемых в России, с ежегодным объемом промышленного производства 7-8 млн т при средней урожайности 20-25 т/га. Перспективным способом повышения урожайности картофеля служит обработка семенных клубней ядерно-физическими методами. Известно, что гамма-облучение сельскохозяйственных культур в малых дозах приводит к эффекту радиационного гормезиса, который проявляется в интенсификации ростовых процессов. Однако до сих пор недостаточно изучен вопрос оптимального режима обработки семенного картофеля, обеспечивающего увеличение урожайности. В настоящей работе мы впервые установили, что предпосадочное гамма-облучение картофеля в дозе 1 Гр приводит к стимуляции прорастания клубней, ускорению прохождения фенологических фаз развития, увеличению биометрических показателей растений и, как результат, повышению общей и товарной урожайности. Наиболее эффективен этот прием для сортов, отличающихся медленным ростом и развитием на начальных стадиях. Цель работы — оценить эффективность гамма-облучения семенных клубней картофеля по показателям роста, развития и продуктивности. Полевые исследования проводили на экспериментальной базе «Коренево» ФГБНУ ФИЦ картофеля им. А.Г. Лорха (г.о. Люберцы, Московская обл.) в 2022-2024 годах. Семенной картофель (Solanum tuberosum L.) облучали в ФГБНУ ВНИИРАЭ на УНУ Гамма-установка радиационного облучения ГУР-120 (регистрационный номер 2795259). Картофель выращивали на среднеобеспеченной питательными элементами дерново-подзолистой супесчаной почве. Схема опыта включала следующие факторы: фактор А — среднеспелые сорта картофеля Гранд и Вымпел; фактор Б — доза гамма-облучения Со60, I вариант — контроль (без облучения), II — 1 Гр, III — 5 Гр, IV — 10 Гр; фактор В — срок облучения, I вариант — середина сентября (после прохождения двухнедельного лечебного периода при температуре 16-18 °С), II — в конце апреля за несколько суток перед посадкой; фактор Г — количество осадков во второй половине вегетации (со второй декады июля по вторую декаду августа включительно), I вариант — 57,5 мм (2022 год), II — 83,4 мм (2024 год), III — 135,2 мм (2023 год). Картофель высаживали в первой декаде мая (44 тыс. клубней/га, ширина междурядий — 75 см), убирали в первой декаде сентября. Биометрические показатели (высота растений, число стеблей на куст, площадь листовой поверхности) оценивали в фазу цветения, урожайность картофеля и товарность клубней — в период уборки. Влияние гамма-облучения клубней на целостность ДНК оценивали методом гель-электрофореза. Методом дисперсионного анализа установлено, что даже при контрастно различающихся метеоусловиях второй половины вегетации сила влияния фактора дозы гамма-облучения составляла 15,2 %, срока облучения — 12,0 %, их сочетания — 4,7 % (p < 0,05).Выявлено физиологическое влияние гамма-облучения в дозе 1 Гр в апреле на скорость прорастания клубней (ускорение на 3-4 сут) и увеличение продолжительности формирования урожая. У обоих изученных сортов отмечено статистически значимое (p < 0,05) увеличение числа стеблей на 0,3 шт/куст и площади листовой поверхности на 4043,6-4578,0 м2/га, а у сорта Гранд еще и товарной урожайности — на 4,21 т/га (или 18,1 %). Выявлена тенденция (p > 0,05) к увеличению высоты растений на 1,7-2,0 см, общей урожайности — на 3,29-3,90 т/га (или на 14,3-18,1 %), товарности клубней — на 2,0-3,1 процентных пункта и товарной урожайности сорта Вымпел — на 3,44 т/га (или на 16,8 %) (p = 0,075). Наиболее эффективно предпосадочное облучение в дозе 1 Гр отразилось на росте, развитии и урожайности сорта Гранд, компенсируя его отставание в развитии на начальных этапах от сорта Вымпел. Более высокие дозы (5 и 10 Гр), особенно при сентябрьском сроке обработки, на фенологических, биометрических показателях растений и урожайности обоих изученных сортов сказывались отрицательно. Физиологический эффект гамма-облучения в изученных дозах не сопровождался нарушением целостности ДНК.
Ключевые слова: картофель, сорт, гамма-облучение, биометрические показатели, урожайность, целостность ДНК.
GAMMA IRRADIATION OF SEED POTATOES (Solanum tuberosum L.)
S.V. Maltsev✉, V.A. Biryukova
Potato (Solanum tuberosum L.) is one of the main agricultural crops grown in Russia, with an annual industrial production volume of 7-8 million tons and average yield of 20-25 tons/ha. A promising method for increasing potato yields is the treatment of seed tubers using nuclear physics methods. It is known that gamma irradiation of agricultural crops in small doses leads to the effect of radiation hormesis, which manifests itself in growth processes intensification. However, the issue of the optimal seed potato treatment regime that ensures increased yields remains not fully understood. We were the first to establish that pre-planting gamma irradiation of potatoes at a dose of 1 Gy leads to stimulation of tuber germination, acceleration of the phenological phases development, an increase in the biometric indicators of plants, resulting in an increase in both overall and commercial yields. This technique is most effective for cultivars that are characterized by slow growth and development in the initial stages. The aim of the research was to evaluate the effectiveness of gamma irradiation of potato seed tubers in terms of growth, development and productivity. The research was carried out at the experimental site Korenevo of the Russian Potato Research Centre (Moscow Province) in 2022-2024. The irradiation of tubers was carried out at the Russian Institute of Radiology and Agroecology of National Research Centre Kurchatov Institute at the Gamma-radiation irradiation unit GUR-120 (registration number 2795259). Potato (S. tuberosum) was grown on sod-podzolic sandy loam soil with moderate nutrient content. In the experiment, mid-season potato cultivars Grand and Vympel was factor A. Factor B was dose of gamma irradiation Co60 (I — control without treatment, II — 1 Gy, III — 5 Gy, IV — 10 Gy). Factor C was irradiation term (I – mid-September after a two-week healing period at a temperature of 16-18 °C, II — at the end of April a few days before planting). Factor D was precipitation in the second half of the growing season from the second decade of July to the second decade of August inclusive (I — 57.5 mm in 2022; II — 83.4 mm in 2024; III — 135.2 mm in 2023). Potato was planted in the first decade of May with a density of 44 thousand tubers/ha, 75 cm row spacing and harvested in the first decade of September. Biometric parameters (plant height, number of stems per bush, leaf area) were assessed during the flowering phase, while potato yield and tuber marketability were assessed during harvesting. The effect of gamma irradiation on DNA integrity was assessed using gel electrophoresis. Using analysis of variance it was found that even with contrasting meteorological conditions in the second half of the growing season, the influence of the gamma irradiation dose factor was 15.2 %, the irradiation term was 12.0 %, and their combination was 4.7 % (p < 0.05). The physiological effect of gamma irradiation at a dose of 1 Gy in April on the rate of tuber germination (a 3-4-day acceleration) and, thus, on increasing the duration of crop formation was revealed. Both studied cultivars showed a statistically significant (p < 0.05) increase in number of stems per plant by 0.3 and leaf surface area by 4043.6-4578.0 m2/ha, while the Grand cultivar also showed an increase in commercial yield by 4.21 t/ha (or 18.1 %). A trend was revealed (p > 0.05) towards an increase in plant height by 1.7-2.0 cm, total yield by 3.29-3.90 t/ha (or 14.3-18.1 %), marketability of tubers by 2.0-3.1 percentage points, and commercial yield of the Vympel cultivar by 3.44 t/ha (or 16.8 %) (p = 0.075). Pre-plant irradiation at a dose of 1 Gy was most effective on the growth, development and yield of the Grand cultivar, compensating its developmental lag in the initial stages compared to Vympel. Higher doses (5 and 10 Gy), especially during September treatment, had a negative effect on the phenological and biometric parameters of plants and the yield of both studied cultivars. The physiological effect of gamma irradiation in the studied doses was not accompanied by potatoes DNA integrity violation when analyzed by gel electrophoresis.
Keywords: potato, cultivar, gamma irradiation, biometric indicators, yield, DNA integrity.
ФГБНУ Федеральный исследовательский центр |
Поступила в редакцию Принята к публикации |
