САХАРОНОСНЫЕСАХАРОНОСНЫЕРАСТЕНИЯРАСТЕНИЯ

Сахароносные корнеплодыСахароносные корнеплоды

Сахарный тростникСахарный тростникСАХАРНАЯ СВЕКЛАСАХАРНАЯ СВЕКЛА

Хозяйственное значениеХозяйственное значение

Происхождение культурыПроисхождение культуры

Биологическая характеристикаБиологическая характеристика

Особенности агротехникиОсобенности агротехники

•Корнеплоды.Корнеплоды. •Растения, у которых в корнях откладываются запасные питательные вещества, называют корнеплодами (если в листьях – листоплодами).

•К К корнеплодамкорнеплодам относятся относятся свекласвекла – сахарная, кормовая и – сахарная, кормовая и столовая, морковь(столовая и кормовая),брюква, турнепс столовая, морковь(столовая и кормовая),брюква, турнепс – культуры, распространенные в полеводстве Беларуси.– культуры, распространенные в полеводстве Беларуси.

К К листоплоднымлистоплодным культурам относится культурам относится капустакапуста.. •Это растения различных семейств, но все они имеют общий признак – на первом году жизни образуют сочный корнеплод (листоплод), а на втором – развивают побеги-цветоносы, цветки и семена.

•Все корнеплоды и листоплоды отличаются высокой Все корнеплоды и листоплоды отличаются высокой урожайностью – З0-60 т / га и более.урожайностью – З0-60 т / га и более.

•Кормовую свеклу, морковь, брюкву, турнепс, реже капусту возделывают для кормовых целей. Они дают сочные корма, содержащие углеводы, минерал. соли и витамины.

•Сахарная свекла – сахароносная культура, из корнеплодов Сахарная свекла – сахароносная культура, из корнеплодов ее получают сахарозу (сахар), а также используют на корм.ее получают сахарозу (сахар), а также используют на корм.

САХАРОНОСНЫЕ РАСТЕНИЯСАХАРОНОСНЫЕ РАСТЕНИЯ

•Источниками получения чистого кристаллического сахара в мире являются 2 растения: сахарная свекласахарная свекла (ВеВеta vulgaris ta vulgaris LL.) и сахарный тростниксахарный тростник (Saccharum officinarum Saccharum officinarum LL.).

•СахарСахар – наиболее распространенный, быстро реализуемый в организме источник энергии. В химическом отношении сахар, получаемый из сахарного тростника и из сахарной свеклы одинаковы, т.е. представляют собой сахарозу сахарозу и отличаются лишь микропримесями, которые практически исчезают в процессе технологической очистки сахара.

•Из сахарного тростника получают 2/3 сахара мира, из свеклы – Из сахарного тростника получают 2/3 сахара мира, из свеклы – 1/3 часть1/3 часть. Сахарный тростник в процессе жизнедеятельности в своих стеблях накапливает от 16 до 20% сахара16 до 20% сахара; с гектара эта с гектара эта культура может дать культура может дать 40-50 ц40-50 ц сахара сахара. .

•Возделывается тростник на Кубе, в Бразилии, Индии, Китае, Возделывается тростник на Кубе, в Бразилии, Индии, Китае, Индонезии и некоторых других странахИндонезии и некоторых других странах. Попытки выращивать тростник в Ниж. Поволжье и Средней Азии успеха не имели.

Районы возделывания сахарного тростника

•Сахарный тростник: онтогенез растения (а); срезанные стебли – сырье для получения сахара (б).

Сахарная свеклаСахарная свеклахозяйственное значениехозяйственное значение

•Сахарная свекла – главная сахароносная культура в Республике Беларусь и являе-Сахарная свекла – главная сахароносная культура в Республике Беларусь и являе-тся основным сырьем для сахарной промышленности.тся основным сырьем для сахарной промышленности. Крупные корнеплоды сахар-ной свеклы используются для выработки пищевого продукта – сахара (песка и рафи-нада). Сахар употребляется в пищу как непосредственно, так и в виде разнообраз-ных изделий, которые изготавливаются с участием сахара или являются продуктами его переработки.

•Обладая высокими вкусовыми качествами и хорошей усвояемостью, сахароза имеет Обладая высокими вкусовыми качествами и хорошей усвояемостью, сахароза имеет большое значение в энергетическом балансе организма человека и служит главным большое значение в энергетическом балансе организма человека и служит главным топливным источником его мышечной и психической деятельности.топливным источником его мышечной и психической деятельности. Содержание сахара в крови здорового человека характеризуется определенным постоянством: оно бывает не ниже 0,09% и не выше 0,12%; утомление (физическое и умственное) сопровождается уменьшением содержания в крови сахара и повышением уровня щавелевой и других органических кислот.

•В корнеплодах сахарной свеклы содержится 15-25% сахарозы15-25% сахарозы. При заводской пере-работке свеклы получаются отходы – патока, или мелясса, и жом. Патока содержит около 60% сахара, ~15% безазотистых экстрактивных веществ, 8-9% золы; ее используют для добывания этилового спирта и глицерина. Жом (выщелоченная и отжатая свекловичная стружка) содержит около 15% сухих веществ, в том числе безазотистые экстрактивные вещества, клетчатку, зольные элементы, жир, протеин. Жом – ценный корм для крупного рогатого скота (100 кг сухого жома содержит 84,5 100 кг сухого жома содержит 84,5 корм. едкорм. ед.).

•Большую ценность в кормовом отношении имеет и ботва корнеплодов, которую используют в свежем, высушенном и силосованном виде. Ботва составляют от 30 до 50% веса растений (около 100-150 ц на 1 гаоколо 100-150 ц на 1 га). Она получается в виде отходов при уборке корнеплодов (листья,вершки головок) и содержит ~27% сухих в-в, 3,5% сырого белка, много пектата Са, каротина, витаминов В1, В2 и С. ВВ 100 кг свекловичной ботвы содержится 20 корм. ед100 кг свекловичной ботвы содержится 20 корм. ед. При урожае корнеплодов сахарной свеклы 250-300 ц/га урожай ботвы и других отходов можно приравнять, к хорошему урожаю ячменя.•Мелкие некондиционные корнеплоды сахарной свеклы также идут на корм скоту (в 100 кг корнеплодов содержится 25,7 корм. едв 100 кг корнеплодов содержится 25,7 корм. ед.). Они хорошо сохра-няются зимой. В последние годы посевы сахарной свеклы для кормовых целей резко расширились.•Велико также агротехническоеВелико также агротехническое значение сахарной свеклы:значение сахарной свеклы: она повышает продуктивность севооборота, что связано не только с тем, что она дает более высокий, чем другие культуры, урожай (в пересчете на сухое в-во с гектара), но и с ее влиянием на другие культуры севооборота. •Сахарная свекла – хороший предшественник для многих культурхороший предшественник для многих культур, т.к. под ее посевы проводят глубокую вспашку, вносят органические и минеральные удобрения, а на ее плантациях организуют тщательный уход –это повышает плодородие почвы и способствует очистке полей от сорняков и вредителей.

•В 2003 г. в мире сахарная свекла занимала значит.площадь – В 2003 г. в мире сахарная свекла занимала значит.площадь – 5,9 млн. га.5,9 млн. га. Наибольшие площади под сахарной свеклой находятся в Китае, России, Наибольшие площади под сахарной свеклой находятся в Китае, России, Украине, Польше, Франции, Германии, Италии, Великобритании. В Европе Украине, Польше, Франции, Германии, Италии, Великобритании. В Европе производят до производят до 80%80% мирового свекловичного сахара,но он составляет лишь мирового свекловичного сахара,но он составляет лишь 1/3 всего1/3 всего, а 2/3 – это сахар из сахарного тростника2/3 – это сахар из сахарного тростника. Средняя урожайность Средняя урожайность корнеплодов в мире составляет корнеплодов в мире составляет 34,3 т/га34,3 т/га, в странах с высокой культурой , в странах с высокой культурой земледелия (Франция, Германия, США) – по земледелия (Франция, Германия, США) – по 50-60 т/га.50-60 т/га.•Основные районы возделывания свеклы в СНГ – Украина, Казахстан, Россия (области Нечерноземья и Черноземья, Сев. Кавказ, Зап. Сибирь).• Успешно развивается свеклосеяние в Беларуси. Так, в 1964 г. в совхозе Успешно развивается свеклосеяние в Беларуси. Так, в 1964 г. в совхозе «Ведрич» Гомельской области на торфяно-болотных почвах урожайность «Ведрич» Гомельской области на торфяно-болотных почвах урожайность свеклы составляла свеклы составляла 43,6 т/га43,6 т/га, а в 1961 г. а в колхозе «Рассвет» Могилевской , а в 1961 г. а в колхозе «Рассвет» Могилевской области – области – 60,6 т/га.60,6 т/га. Это – неплохие показатели и по нынешним меркам Это – неплохие показатели и по нынешним меркам урожайности этой культуры. урожайности этой культуры. •В 2003-2005 гг. средняя максимальная урожайность корнеплодов сахарной свеклы на с.-х. опытных станциях составляла (ц/га): Лунинецкой – 739, Молодечненской – 709, Каменецкой – 675, Несвижской – 671. •Из новых сортов сахарной свеклы на с.-х.опыт.станц. Беларуси высокую урожайность показали: 4R80 – 19,5, 3S51 – 18,1, 4R79 – 18,0, Кассандра – 18,0, Эквинокс – 18,0, Кристалл – 17,8, Стандарт – 17,8, Кобра – 17,6.•Старыми районированными для Беларуси сортами сахарной свеклы еще являются Уладовская 752, Ялтушковекая односемянная. •Кроме обычных сортов, в настоящее время получили распространение гибриды и полиплоидные сорта, дающие на 3-5% больше сахара, чем старые районированные.

Районы возделывания сахарной свеклы

•В Государственный реестр Республики Беларусь внесены В Государственный реестр Республики Беларусь внесены более 50 более 50 сортов и гибридов сахарной свеклысортов и гибридов сахарной свеклы отечественной и зарубежной отечественной и зарубежной селекции. Опытная научная станция по сахарной свекле предлагает к селекции. Опытная научная станция по сахарной свекле предлагает к использованию семена гибрида использованию семена гибрида Несвижский 2Несвижский 2 и сорта-популяции и сорта-популяции Белорусская односемянная 69Белорусская односемянная 69..•Из районированных зарубежных гибридов к группе сахаристых и Из районированных зарубежных гибридов к группе сахаристых и раннеспелых относятся: раннеспелых относятся: Кристалл, Кассандра, Алиса, Травиата,Кристалл, Кассандра, Алиса, Травиата, Рубин Рубин и др. Гибридами, сочетающими высокую урожайность с высо-и др. Гибридами, сочетающими высокую урожайность с высо-кой сахаристостью, являются: кой сахаристостью, являются: Кобра, Борута, ЭврикаКобра, Борута, Эврика и др. К гибри- и др. К гибри-дам урожайного направления относятся: дам урожайного направления относятся: Казак, Крокодил, АраксияКазак, Крокодил, Араксия.. В Республике Беларусь сахарная свекла является приоритетной В Республике Беларусь сахарная свекла является приоритетной культурой.культурой. •Площадь, занятая под посевами сахарной свеклы в Республике Площадь, занятая под посевами сахарной свеклы в Республике Беларусь в 2010 г. составляла 97 тыс. га.Беларусь в 2010 г. составляла 97 тыс. га. В ближайшие годы В ближайшие годы планируется уменьшение ее до 85 тыс. га.планируется уменьшение ее до 85 тыс. га. Валовый сбор сахарной Валовый сбор сахарной свеклы в Республике Беларусь составляет свеклы в Республике Беларусь составляет более 3 тыс. тболее 3 тыс. т, , урожайность – около урожайность – около 400 ц/га400 ц/га. . •Повышение урожайности планируется достичь за счет усовершенствования мероприятий по защите сахарной свеклы от болезней и сорняков.•Ежегодное производство сахара в Беларуси составляет ~ 400 тыс. т (необходимо 375 тыс. т). Потребление сахара на душу Потребление сахара на душу населения в Республике составляет примерно 40 кг в год.населения в Республике составляет примерно 40 кг в год.

Происхождение культурыПроисхождение культуры

•Сахарная свекла произошла от дикой лиственной свеклы, разновидности Сахарная свекла произошла от дикой лиственной свеклы, разновидности которой объединяются названиемкоторой объединяются названием «мангольдымангольды». •Изучение видов и форм свеклы в их географическом распространении, также литературно-исторические и лингвистические данные, позволяют считать, что это растение впервые стали возделывать в Передней Азии. И поныне здесь, на землях Малой Азии и Сирии, северной Месопотамии и Древней Армении широко распространены дикие формы свеклыдикие формы свеклы.. Предполагают, что свеклу в Предполагают, что свеклу в культуру ввели в Месопотамии еще во времена рабовладельческого ассиро-культуру ввели в Месопотамии еще во времена рабовладельческого ассиро-вавилонского общества, примерно около 2000-1000 лет до н.э.вавилонского общества, примерно около 2000-1000 лет до н.э. Основой жизни древнего населения Месопотамии в долинах Тигра и Евфрата – шумеров – было поливное земледелие, огородничество и садоводство, развитию к-рых благоприятствовало высокое плодородие лёссовых почв. •Эти земледельцы, обнаружив в сорной дикой свекле хозяйственно-полезные свойства, ввели ее в культуру сначала с использованием в пищу листьевлистьев, т.е. как салатное растение – «силквасилква» (отсюда: наше «свекласвекла»). Вначале свекла была известна как овощное и лекарственное растение. Овощеводство как отрасль земледелия получило развитие в древневосточном обществе раньше, чем в античном. •Большую роль в продвижении лиственной свеклы из Сирии и Вавилона в Большую роль в продвижении лиственной свеклы из Сирии и Вавилона в страны Средиземноморья сыграли финикийцы, к-рые, занимаясь торговлей, страны Средиземноморья сыграли финикийцы, к-рые, занимаясь торговлей, широко общались с другими народами. В античных Греции и Риме свекла широко общались с другими народами. В античных Греции и Риме свекла была распространенным садово-огородным пищевым и лечебным растением. была распространенным садово-огородным пищевым и лечебным растением. Теофраст различал два «рода» свеклы:Теофраст различал два «рода» свеклы: черную ( черную (краснуюкрасную) ) ии белуюбелую.. •Дальнейшее распространение культуры свеклы произошло в эпоху арабского халифата, простиравшегося от Средней Азии и Индии до Северной Африки и Атлантического океана. Арабы широко использовали сок свеклы при лечении различных болезней.

•Свекла мангольд

•Корнеплодная сахарная свеклаКорнеплодная сахарная свекла появилась в появилась в XVIIIXVIII в. в Европе в в. в Европе в ходе отбора ходе отбора из естественных гибридовиз естественных гибридов листовой «мангольдной» листовой «мангольдной» свеклысвеклы и низкосахаристой корнеплодной свеклы кормового типа. и низкосахаристой корнеплодной свеклы кормового типа. •Сахароза была обнаружена в свекле в 1747 г. Маркграфом, и завод по выработке сахара из свеклы был построен в Германии в 1801 г. •Возделывание сахарной свеклы в России и переработка ее на Возделывание сахарной свеклы в России и переработка ее на сахар начались в 1802 г., когда был построен первый сахарный сахар начались в 1802 г., когда был построен первый сахарный завод в с. Алябьево Тульской губернии. В современной России завод в с. Алябьево Тульской губернии. В современной России культура сахарной свеклы продвинулась на север выше 57° с.ш. – культура сахарной свеклы продвинулась на север выше 57° с.ш. – по линии Псков – Ярославль – Екатеринбург и на восток – до по линии Псков – Ярославль – Екатеринбург и на восток – до Тихого океана.Тихого океана.•За полтораста лет растение сахарной свеклы под воздействием За полтораста лет растение сахарной свеклы под воздействием человека изменилось до неузнаваемости. Вместо деревянистого, человека изменилось до неузнаваемости. Вместо деревянистого, тонкого и бедного сахаром (6-8%) корня современные селекцион-тонкого и бедного сахаром (6-8%) корня современные селекцион-ные сорта сахарной свеклы (в результате отборов и воспитания) ные сорта сахарной свеклы (в результате отборов и воспитания) имеют крупный корнеплод с сахаристостью до 23-25%.имеют крупный корнеплод с сахаристостью до 23-25%. Сильно снизилось содержание золы в корне, резко увеличились урожаи свеклы и выход сахара с единицы посевной площади. Кардинально изменился характер использования свеклы – с Кардинально изменился характер использования свеклы – с культуры салатной до сахаристой (источника получения нового культуры салатной до сахаристой (источника получения нового пищевого продукта – сахара).пищевого продукта – сахара).• Повсеместное употребление свекловичного сахара в питании жителей умеренной зоны началось с XIX в. •Прежде источником сахара служили мед и сочные сладкие плоды.Прежде источником сахара служили мед и сочные сладкие плоды.

Биологическая характеристикаБиологическая характеристика•Род свеклы BetaBeta семейства ChenopodiaceaeChenopodiaceae (Маревые) (Маревые) представлен

одно-летними, дву-летними и много летними видами. Исторически род BetaBeta сформировался в средиземноморской флористической области.

•В и дВ и д свекла обыкновеннаясвекла обыкновенная (Beta vulgaris Beta vulgaris LL.) включает в себя нескольконесколько п о д в и д о вп о д в и д о в, в том числе ssp. ssp. vulgaris vulgaris LL. – полиморфный сборный подвид, объединяющий все культурные двулетние и однолетние формы свеклыобъединяющий все культурные двулетние и однолетние формы свеклы.

•В свою очередь, этот подвидэтот подвид делится на р а з н о в и д н о с т и: сахарная свекла (v. saccharifera), столовая свекла (v. esculenta), кормовая свекла (v. crassa) и листовая свекла, или мангольд (v. cicla).

•Все виды рода Все виды рода Beta Beta обнаруживают биологическую способность к обнаруживают биологическую способность к образова-нию корнеплода и накоплению в нем запасов сахара.образова-нию корнеплода и накоплению в нем запасов сахара.

Современная культурная сахарная свеклакультурная сахарная свекла – гибридный организм, получившийся от стихийного скрещивания листовой и корнеплодной форм свеклы и улучшенный длительной селекцией.

•В ф а з е «в и л о ч к и»В ф а з е «в и л о ч к и» (всходы с зелеными семядолями вместо настоя-щих листьев) первичный корень сахарной свеклы достигает 12-15 см глуби-ны и начинает развивать боковые корешки, которые располагаются по обе стороны главного корня преимущественно в плоскости семядолей. С появ-С появ-лением п е р в о й п а р ы л и с т ь е в лением п е р в о й п а р ы л и с т ь е в главный корень начинает утолща-главный корень начинает утолща-ться за счет деления клеток перицикла и паренхимы первичного лубаться за счет деления клеток перицикла и паренхимы первичного луба.. Первичная кораПервичная кора корня в фазе трех пар листьев дает трещины и затем корня в фазе трех пар листьев дает трещины и затем сбрасывается («линька к о р н я») и заменяется вторичной корой, одетой сбрасывается («линька к о р н я») и заменяется вторичной корой, одетой слоем пробковой ткани.слоем пробковой ткани. В дальнейшем наряду с увеличением числа листьев происходит разрастание главного корня (образование корнеплода).

•Сахарная свекла: летом в поле, очищенные корнеплоды осенью.

• Свекла на второй год развития – цветение, образование плодов и семян.

•Во Во вторичной коревторичной коре, образованной деятельностью перицикла и , образованной деятельностью перицикла и паренхимы первичной флоэмы (луба), паренхимы первичной флоэмы (луба), кнаружи закладывается кнаружи закладывается новое камбиальное кольцоновое камбиальное кольцо. После отложения им элементов . После отложения им элементов древесины внутрь и элементов луба кнаружи этот камбий древесины внутрь и элементов луба кнаружи этот камбий прекращает деятельность. прекращает деятельность. На смену ему во вторичной коре, на На смену ему во вторичной коре, на некотором расстоянии, закладывается другое камбиальное некотором расстоянии, закладывается другое камбиальное кольцокольцо, происходящее от деления поколений тех же образова-, происходящее от деления поколений тех же образова-тельных клеток, к-рые дали первые кольца. Таким же образом тельных клеток, к-рые дали первые кольца. Таким же образом возникают позже третье, четвертое, пятое и др. (обычно до 12) возникают позже третье, четвертое, пятое и др. (обычно до 12) камбиальные кольца сосудисто-волокнистых пучков.камбиальные кольца сосудисто-волокнистых пучков. •Следовательно, Следовательно, тело корнеплода строится в результате тело корнеплода строится в результате деятельности нескольких последовательно сменяющих друг деятельности нескольких последовательно сменяющих друг друга камбиальных колецдруга камбиальных колец. . Между кольцами сосудисто-волок-Между кольцами сосудисто-волок-нистых пучков разрастается паренхимная ткань, в клетках нистых пучков разрастается паренхимная ткань, в клетках которой откладывается основная масса сахаракоторой откладывается основная масса сахара. В дальнейшем . В дальнейшем каждая зона разрастается в толщину. Этим обусловливаются каждая зона разрастается в толщину. Этим обусловливаются более широкие расстояния между кольцамиболее широкие расстояния между кольцами сосудистых пучков сосудистых пучков в центральной (более старой) части корняв центральной (более старой) части корня и и более тесные более тесные кольца в наружной, более молодой части егокольца в наружной, более молодой части его..

•Вся масса сосудисто-волокнистых пучков, идущих вдоль оси корнеплода, Вся масса сосудисто-волокнистых пучков, идущих вдоль оси корнеплода, переплетается в головке, направляется далее к черешкам и жилкам листьев.переплетается в головке, направляется далее к черешкам и жилкам листьев. Кольца сосудистых пучков, образовавшиеся ранее, располагаются в централь-Кольца сосудистых пучков, образовавшиеся ранее, располагаются в централь-ной части корнеплода и связаны с наружными листьяминой части корнеплода и связаны с наружными листьями.. Наоборот, Наоборот, кольца кольца сосудистых пучков, образовавшиеся позднее, располагаются в более перифе-сосудистых пучков, образовавшиеся позднее, располагаются в более перифе-рических частях корнеплода и связаны с черешками листьев внутренней части рических частях корнеплода и связаны с черешками листьев внутренней части розеткирозетки.. На анатомическую структуру корнеплода сильное влияние оказывают внешние условия среды. Так, при высокой агротехнике диаметр шейки корня увеличивается, прежде всего, за счет разрастания паренхимной ткани. Другими словами, в лучших условиях роста у свеклы наиболее сильно разрастается в лучших условиях роста у свеклы наиболее сильно разрастается паренхимапаренхима, что и приводит к образованию более крупных и тяжеловесных , что и приводит к образованию более крупных и тяжеловесных корнеплодов; вес одного составляет от 200 до 500 г.корнеплодов; вес одного составляет от 200 до 500 г.•Корнеплод взрослого растения сахарной свеклы конической формы, в цент-ральной части цилиндрический, несколько ребристый, без разветвлений, с малоразвитой головкой. Окраска его белая. Мякоть плотная. В строении корне-В строении корне-плода различают г о л о в к у, шейку и корневое т е л о (собственно корень).плода различают г о л о в к у, шейку и корневое т е л о (собственно корень).•Головкой называется Головкой называется верхняя часть корнеплода стеблевого происхождения, верхняя часть корнеплода стеблевого происхождения, несущая листьянесущая листья (эпикотиль). (эпикотиль). Граница головки – нижняя линия прикрепления Граница головки – нижняя линия прикрепления листьевлистьев. Головка образуется преимущественно за счет конуса нарастания и отчасти верхушки подсемядольного колена. Шейка находится между головкой и собственно корнем (между верхней границей расположения листовых почек и местом начала образования боковых корешков). Шейка представляет разро-сшееся подсемядольное колено (гипокотиль). Она имеет более или менее цилиндрическую форму и не несет ни корешков, ни листьев.•Собственно корень (корневое тело) – Собственно корень (корневое тело) – нижняя коническая часть корнеплоданижняя коническая часть корнеплода, , несущая с двух сторон продольные бороздки с боковыми корешкаминесущая с двух сторон продольные бороздки с боковыми корешками. В нижней части корень утончается и переходит в так называемый хвостик.

•Зоны накопления сахара в процентах на продольном срезе корнеплода.

•Различают корнеплоды Различают корнеплоды коническиеконические (удлиненные и укороченные), (удлиненные и укороченные), мешковидныемешковидные и и цилиндрическиецилиндрические. . Самой распространенной формой Самой распространенной формой корнеплода сахар. свеклы является коническаякорнеплода сахар. свеклы является коническая, , с небольшой головкойс небольшой головкой. . Однако даже в пределах одного сорта, в зависимости от условий, Однако даже в пределах одного сорта, в зависимости от условий, корнеплоды дают довольно резкие отклонения по форме. корнеплоды дают довольно резкие отклонения по форме. Более высокие Более высокие урожаи массы получают от мешковидных корней,урожаи массы получают от мешковидных корней, а а более высокое более высокое процентное содержание сахара дают корни конической формыпроцентное содержание сахара дают корни конической формы .. •Нормальный корнеплод взрослого растения сахарной свеклы конической Нормальный корнеплод взрослого растения сахарной свеклы конической формы, в центральной части цилиндрический, несколько ребристый, без формы, в центральной части цилиндрический, несколько ребристый, без разветвлений, с малоразвитой головкой, боковые корни расположены разветвлений, с малоразвитой головкой, боковые корни расположены двумя рядами. Окраска белая, мякоть плотная.двумя рядами. Окраска белая, мякоть плотная.•Корни растения 1-го года жизни, снабженные длинными (3 мм) корневыми волосками, достигают глубины 2,5 м и отходят в стороны на 50-60 см и >.•В В первый год жизнипервый год жизни сахарная свекла образует сахарная свекла образует корнеплодкорнеплод (утолщенный (утолщенный к о р е н ьк о р е н ь) с розеткой, от 50 до 90 прикорневых листьев (общая ) с розеткой, от 50 до 90 прикорневых листьев (общая поверхность их достигает 3000 смповерхность их достигает 3000 см22). ). •На На следующий годследующий год высаженный корнеплод развивает цветоносные высаженный корнеплод развивает цветоносные побеги, дающие с е м е н а.побеги, дающие с е м е н а. Репродуктивная п о ч к а, из которой на Репродуктивная п о ч к а, из которой на следующий год образуется цветоносный побег, находится у основания следующий год образуется цветоносный побег, находится у основания каждого листакаждого листа..•Лист свеклы сердцевидный, черешковый с волнистыми краями и гладкой Лист свеклы сердцевидный, черешковый с волнистыми краями и гладкой или, чаще, гофрированной поверхностью.или, чаще, гофрированной поверхностью. Длина отдельных листьев достигает 100 см. Размеры, форма и продолжительность жизни листа зависят от времени появления его и других условий. Наибольшей продук-Наибольшей продук-тивностью обладают листья средних сроков образования (10-25-й лист). тивностью обладают листья средних сроков образования (10-25-й лист). Они остаются деятельными в течение 60-70 дней.Они остаются деятельными в течение 60-70 дней.

•Но среди нормальных корнеплодов могут развиваться и аномальныеНо среди нормальных корнеплодов могут развиваться и аномальные. •На переувлажненной почве возникает головчатость корнеплодов (разрастание головки и шейки). Головчатость уменьшает сахарис-тость корнеплодов, увеличивает содержание вредного азота и снижает доброкачественность сока. •Иногда наблюдается многоголовчатость корнеплодов, появляю-щаяся при сильном разрастании отдельных почек. Аномальные корнеплоды содержат меньше сахара и плохо хранятся. •К другим отклонениям в строении корнеплодов сахарной свеклы относится ветвистость, т.е. разветвление нижней части корня. Ветвистость наблюдается в тех случаях, когда свекла посеяна на каменистой почве или по мелкой вспашке, когда вносится соломис-тый навоз или когда корни испорчены вредителями. Ветвистые корни дают сырье более низкого качества и хуже хранятся в лежке. •Нередко наблюдается бугристость и скрученность корнеплодов (боковые бороздки корня идут винтообразно), обусловливаемые неравномерностью роста внутренних тканей корня, плотностью почвы, условиями влажности, неравномерностью распределения питательных веществ и др. •Нежелательным дефектом корнеплода является дуплистость его. Дупла (обычно мокрые) служат очагами грибных и бактериальных болезней при хранении.

•Химический состав корнеплода сахарной свеклыХимический состав корнеплода сахарной свеклы зависит от особенностей сорта, почвенно-климатических условий разви-тия растений, агротехники и фазы онтогенеза. Зрелые корне-Зрелые корне-плоды содержат в среднем 75% воды и 25% сухих веществ.плоды содержат в среднем 75% воды и 25% сухих веществ. Главная доля сухих веществ представлена сахаром (сахарозой).Главная доля сухих веществ представлена сахаром (сахарозой).•Но наличие в соке инвертного сахара, и дисахарида мальтозы и Но наличие в соке инвертного сахара, и дисахарида мальтозы и трисахарида рафинозы в технологии сахарного производства трисахарида рафинозы в технологии сахарного производства играет отрицательную роль, поскольку они при очистке диффу-играет отрицательную роль, поскольку они при очистке диффу-зионного сока (под действием извести) образуют полуколлоид-зионного сока (под действием извести) образуют полуколлоид-ные вещества, мешающие кристаллизации сахара. ные вещества, мешающие кристаллизации сахара. •Установлено, что инвертный сахар накапливается (до 0,1%) при плохом хранении корнеплодов (при повышенной t° в буртах). Кроме того, в свекле имеются углеводы – клетчатка, гемицеллю-лоза (больше всего их в головке и хвостовой части корнеплода) и ~2,5% пектиновых в-в, мешающих кристаллизации сахара. •Белки при очистке сахарного сиропа коагулируют и полностью Белки при очистке сахарного сиропа коагулируют и полностью удаляются. удаляются. •Другие безазотистые органические растворимые несахара Другие безазотистые органические растворимые несахара представлены органическими кислотами (щавелевая, яблочная, представлены органическими кислотами (щавелевая, яблочная, лимонная), жирами, сапонинами, лецитином, а также азотистые лимонная), жирами, сапонинами, лецитином, а также азотистые небелковые вещества и зольные продукты, которые на 32% небелковые вещества и зольные продукты, которые на 32% представлены калием, удаляются из сока сахарной свеклы с представлены калием, удаляются из сока сахарной свеклы с помощью специальных способов очистки.помощью специальных способов очистки.

•Свекла обладает очень длинной стадией яровизации и Свекла обладает очень длинной стадией яровизации и короткой световой.короткой световой. Для прохождения стадии яровизации Для прохождения стадии яровизации свекла требует температур от 0° до +8°С.свекла требует температур от 0° до +8°С. Эта стадия проходит Эта стадия проходит как в наклюнувшихся семенах, так и в зеленых растениях. При как в наклюнувшихся семенах, так и в зеленых растениях. При весеннем посеве свекла стадию яровизации обычно не заканчи-весеннем посеве свекла стадию яровизации обычно не заканчи-вает, и на этой стадии она растет в течение всего первого года.вает, и на этой стадии она растет в течение всего первого года. В первый год жизни на головке корнеплода, в пазухе каждого листа, закладываются спящие почки. Для развития их и нужны температуры от 0 до 8°С.•Образование спящих почек протекает в неодинаковых условиях. В силу этого почки отличаются по возрасту, степени прохождения стадии яровизации и др. свойствам. •Не все они заканчивают свое развитие даже на Не все они заканчивают свое развитие даже на 2 2 году жизни, и часть их бывает году жизни, и часть их бывает способна образовывать цветоносы только на способна образовывать цветоносы только на 3 3 или или 4 4 году жизни.году жизни. Это приспособительное свойство (признак перехода к многолетнему растению) имеет значение для сохранения индивидуума, если условия не будут благоприятны образованию семян на 2 году жизни.•Иногда у части растений сахарной свеклы наблюдаются отклонения от нормального 2х годичного цикла развития – от посева семян до сбора урожая семян. •В этом случае у отдельных растений полный цикл развития спящих почек и В этом случае у отдельных растений полный цикл развития спящих почек и образование цветоносных побегов происходят в образование цветоносных побегов происходят в 1 1 год жизни, это явление называется год жизни, это явление называется ц в е т у ш н о с т ь ю. ц в е т у ш н о с т ь ю. Причины цветушности – ранний посев в холодную затяжную весну и длинный световой день. В то же время есть и так называемые у п р я м ц у п р я м ц ыы.•Цветушные корнеплоды малосахаристые, грубые, при хранении сильно поражаются кагатной гнилью.

•Сахарная свекла – Сахарная свекла – растение длинного светового днярастение длинного светового дня.. •На длинном дне и при температуре около 20-22°С она быстрее проходит световую стадию, обеспечивая переход в репродуктивную. •При увеличении периода освещения растения быстрее развиваются, лучше растут листья и корнеплоды, возрастает накопление сахара в них. Затенение свеклы в загущенных посевах приводит к снижению темпов роста и накопления сахара. Сахаристость свеклы сильно зависит от напряженности солнечной радиации во Сахаристость свеклы сильно зависит от напряженности солнечной радиации во второй половине вегетационного периода. Очень интенсивно накопление сахара в второй половине вегетационного периода. Очень интенсивно накопление сахара в корнеплодах происходит, когда ясная солнечная погода чередуется с облачной, корнеплодах происходит, когда ясная солнечная погода чередуется с облачной, (что обеспечивает нормальное протекание световой и темновой фаз фотосинтеза).(что обеспечивает нормальное протекание световой и темновой фаз фотосинтеза).•Сахарная свекла влаголюбива на протяжении всей вегетации; особенно чувствительна к влаге в период усиленного роста – в середине лета.•Кроме того, свекла Кроме того, свекла имеет продолжительный вегетационный периодимеет продолжительный вегетационный период и может использовать летние осадки. Длительность периода роста свеклы первого года Длительность периода роста свеклы первого года жизни составляет 150-170 днейжизни составляет 150-170 дней в зависимости от условий выращивания в зависимости от условий выращивания. •Хотя сахарная свекла в разные периоды вегетации расходует примерно одинако-вое количество воды, но больше всего урожай корнеплодов и их сахаристость снижается, когда растения подвергаются действию засухи в фазу интенсивного роста – в июле-августе. Семенники сахарной свеклы наибольшую потребность в воде имеют в период от выбрасывания цветоносов до конца цветения, которое обычно начинается в середине июня и продолжается 20-40 дней.•Сахарная свекла – Сахарная свекла – растение сравнительно засухоустойчивоерастение сравнительно засухоустойчивое. Это связано с тем, . Это связано с тем, что она формирует проникающую на глубину 2-3 м корневую системучто она формирует проникающую на глубину 2-3 м корневую систему. •Сахарная свекла, особенно семенники, плохо переносит переувлажнение и близкий уровень грунтовых вод (ближе 2,0 м от поверхности).

•Рост растения разделяется на три периодаРост растения разделяется на три периода:: в 1-й в 1-й – формируются листья и – формируются листья и корни (длится 1,5 месяца); корни (длится 1,5 месяца); во 2-й во 2-й период усиленно растут листья и корни (длится 2 период усиленно растут листья и корни (длится 2 месяца); месяца); в 3-йв 3-й период идет накопление сахаров (последний месяц вегетации). период идет накопление сахаров (последний месяц вегетации).•Рост корня тесно связан с формированием листьевРост корня тесно связан с формированием листьев.. За вегетационный период вырастает до 60-90 листьев. Самые продуктивные листья летние – с 10-го по 15-й ярус. Лист живет в среднем 25 дней. Свекла с полу-стоячими листьями розетки Свекла с полу-стоячими листьями розетки накапливает сахар в корнях лучше, чем с раскидисто-полеглыминакапливает сахар в корнях лучше, чем с раскидисто-полеглыми. Наиболее ценны листья летнего образования: их жизнедеятельностью определяется в основном величина урожая и его качество. Меньше всего живут листья первых сроков образования.•У сахарной свеклы различают У сахарной свеклы различают ботаническуюботаническую, , биологическуюбиологическую и и техническую техническую спелостьспелость.•Ботаническая спелостьБотаническая спелость наступает, когда созревают семена. При нормальном росте и развитии растений это обычно происходит в конце второго года жизни.•Биологическая спелостьБиологическая спелость сахарной свеклы первого года жизни связана с затуханием жизненных процессов растения к концу вегетационного периода. Это происходит в результате изменений условий внешней среды: похолодания, сокращения светового дня, снижения интенсивности ФАР и др. Для биологической спелости характерны отмирание старых листьев, нарастание массы корнеплодов и накопление сахара в них.•Техническая спелостьТехническая спелость сахарной свеклы характеризуется наибольшей массой корнеплода и максимальным содержанием сахара при минимальном среднесуточ-ном приросте массы и сахаристости корнеплода. Перед ее наступлением рядки свеклы размыкаются, листья становятся светло-зелеными, частично желтеют и отмирают.•К моменту технической спелости возрастает отношение массы корнеплода к К моменту технической спелости возрастает отношение массы корнеплода к массе листьев до 3:1массе листьев до 3:1.

•Маточные корнеплодыМаточные корнеплоды сахарной свеклы хранятся при темп-ре 1-6°С. сахарной свеклы хранятся при темп-ре 1-6°С. Отрастание розеточных листьев у семенников сахарной свеклы начинается весной уже при 2-3°С. Из прорастающих почек головки корнеплода сахарной свеклы на 2 год развиваются облиственные ребристые цветоносные побеги, достигающие высоты 1,0-1,5 м. Соцветие – мутовчатая колосовидная кисть. Цветки формируются в верхней части цветоносов, в пазухах прицветников, группами по 3-4 и более у многосемянных сортов и одиночно у односемян-ных сортов (гибридов). Цветки обоеполые, пятерного типа. Опыление пере-Опыление пере-крестноекрестное при помощи ветра и отчасти насекомых .Плод – орешек. •Продолжительность периода вегетации сахарной свеклы второго года Продолжительность периода вегетации сахарной свеклы второго года жизни – 100-130 днейжизни – 100-130 дней..•Бывают корни, которые не плодоносят и на второй год, так называемые «упрямцы»;«упрямцы»;это вызывается ранней уборкой корней или хранением маточных корней при высокой температуре (нужно же хранить при 2-3°С). У некоторых биотипов свеклы при нормальном развитии женских органов отмечается недоразвитие мужских – пыльники не содержат пыльцы. В этом случае растения проявляют цитоплазматическую мужскую стерильностьцитоплазматическую мужскую стерильность (ЦМС).(ЦМС). •Эту особенность используют в селекционной работе для получения Эту особенность используют в селекционной работе для получения высокопродуктивных гибридов.высокопродуктивных гибридов.

Особенности агротехникиОсобенности агротехники •Из всех корнеплодных растений сахарная свекла наиболее Из всех корнеплодных растений сахарная свекла наиболее требовательна к почвенному плодородиютребовательна к почвенному плодородию.. Сахарная свекла в сравнении с Сахарная свекла в сравнении с зерновыми культурами потребляет в 2 раза больше азота, в полтора раза – зерновыми культурами потребляет в 2 раза больше азота, в полтора раза – фосфора и в 3 раза – калияфосфора и в 3 раза – калия (при средних урожаях зерна 24 ц/га и корней – 300 ц/га). Из калийных удобрений особенно эффективны калийная соль, калийная соль, каинит, содержащие примеси натрия и магния, которые свекле крайне каинит, содержащие примеси натрия и магния, которые свекле крайне необходимы.необходимы. Поэтому лучшими для сахарной свеклы являются черноземные Поэтому лучшими для сахарной свеклы являются черноземные и суглинистые почвы, богатые органическим веществом с глубоким пахотным и суглинистые почвы, богатые органическим веществом с глубоким пахотным слоем и мелкокомковатой структурой и с нейтральной кислотностьюслоем и мелкокомковатой структурой и с нейтральной кислотностью. В сево-обороте под посевы сахарной свеклы отводят высокоплодородные, хорошо обеспеченные влагой и чистые от сорняков поля.ЛучшимЛучшим предшественником предшественником свеклы,свеклы, удовлетворяющим этим требованиям, являются озимые хлебаозимые хлеба, высеваемые по хорошо удобренному чистому или занятому пару. Хорошим Хорошим предшественником свеклы являются также зерновые бобовые культуры и предшественником свеклы являются также зерновые бобовые культуры и оборот травяного пластаоборот травяного пласта. •Не следует размещать посевы сахарной свеклыНе следует размещать посевы сахарной свеклы по др.пропашным культурам по др.пропашным культурам поскольку это ведет к ухудшению комковатой структуры почвы, ее распыле-нию. Не рекомендуется также выращивать свеклу по свеклеНе рекомендуется также выращивать свеклу по свекле, хотя бы эти участки и отличались высоким плодородием и были чистые от сорняков. В таких посевах свекла сильно повреждается вредителями и болезнямиВ таких посевах свекла сильно повреждается вредителями и болезнями. •По той же причине следует избегать размещения свеклы после овса и овса после свеклы в районах, зараженных нематодой. •Сахарная свекла сама является хорошим предшественником для зерновых, Сахарная свекла сама является хорошим предшественником для зерновых, крупяных и других культуркрупяных и других культур.

•Почву под сахарную свеклу готовят следующим образом.Почву под сахарную свеклу готовят следующим образом. Сразу после уборки зерновых и зернобобовых и особенно после кукурузы почву подвергают лущению с целью измельчить пожнивные остатки. •В начале сентября вносят органические удобрения (30-40 т/га) В начале сентября вносят органические удобрения (30-40 т/га) и запахивают их на полную глубину пахотного слоя. Если и запахивают их на полную глубину пахотного слоя. Если пахотный слой небольшой, хорошо провести рыхление до дна пахотный слой небольшой, хорошо провести рыхление до дна борозды,т.к. свекла положительно отзывается на глубокую борозды,т.к. свекла положительно отзывается на глубокую вспашкувспашку но снижает урожай при выворачивании подпахотного горизонта на поверхность. Весной вносят полное минеральное удобрение: 3-4 ц суперфосфата, 2-3 ц аммиачной селитры, 2-3 ц калийной соли на гектар. Положительное влияние на увеличение сахаристости свеклы оказывают и микроэлементы: медь, молибден и бор – 1-2 кг/га. Весенняя обработка Весенняя обработка начинается культивацией с боронованием для выравнивания начинается культивацией с боронованием для выравнивания почвы.почвы. Весенняя перепашка рекомендуется только для тяжелых заплывающих почв на глубину 15 см. •Перед посевом за 2-3 дня Перед посевом за 2-3 дня семена протравливаютсемена протравливают гранозаном гранозаном или меркураном (400 г на100 кг семян) для предупреждения или меркураном (400 г на100 кг семян) для предупреждения заболевания корнеедомзаболевания корнеедом.

• Высевают сахарную свеклу широкорядным способомВысевают сахарную свеклу широкорядным способом с с междурядьями 45 см. Глубина заделки семян на тяжелых и междурядьями 45 см. Глубина заделки семян на тяжелых и влажных почвах 2-3 см, на легких 3-4 см. Норма высева 32-влажных почвах 2-3 см, на легких 3-4 см. Норма высева 32-36 кг/га. Механизированное прореживание проводят 36 кг/га. Механизированное прореживание проводят методом методом букетировкибукетировки,, проходя культиватором поперек проходя культиватором поперек рядов, лапами вырезают 27 см рядкарядов, лапами вырезают 27 см рядка, оставляя засеянными 18 см. В таких оставшихся пучках (букетах) прореживание В таких оставшихся пучках (букетах) прореживание производят вручную, оставляя 2-3 наиболее сильные производят вручную, оставляя 2-3 наиболее сильные растениярастения.

• Для Для посадки маточной свеклыпосадки маточной свеклы отбирают типичные для отбирают типичные для районированного сорта здоровые корни. Почву готовят так районированного сорта здоровые корни. Почву готовят так же, как и в первый год выращивания, добавляя весной же, как и в первый год выращивания, добавляя весной перегноя 5-6 т на гектар. Высаживают маточные корни перегноя 5-6 т на гектар. Высаживают маточные корни ранней весной на расстоянии 70х70 см.ранней весной на расстоянии 70х70 см. Уход за растениями заключается в рыхлении междурядий и внесении подкормки перед вторым рыхлением междурядий (1,5 ц суперфосфата и 3-4 ц аммиачной селитры на гектар).

• Во время цветения производят Во время цветения производят пиницировку (чеканку)пиницировку (чеканку) – – удаляют соцветия на ветвях первого и второго порядка.удаляют соцветия на ветвях первого и второго порядка.

•Через 4-5 суток после сева проводят боронование Через 4-5 суток после сева проводят боронование поперек рядков для удаления сорняков.поперек рядков для удаления сорняков. •Чтобы препятствовать распространению сорняков, Чтобы препятствовать распространению сорняков, края полей обрабатывают специальными края полей обрабатывают специальными химическими препаратами. химическими препаратами. •После появления всходов свеклы и до формирова-После появления всходов свеклы и до формирова-ния у них 3 пар листьев посевы дважды прореживают. ния у них 3 пар листьев посевы дважды прореживают. Первое прореживание проводят с интервалом 6-8 см, Первое прореживание проводят с интервалом 6-8 см, второе – через 6-10 дней с интервалом 10-12 см.второе – через 6-10 дней с интервалом 10-12 см.•Для борьбы с вредителями (свекловичной блошкой, Для борьбы с вредителями (свекловичной блошкой, серым и обыкновенным долгоносиком, листовой и серым и обыкновенным долгоносиком, листовой и корневой тлей, гусиницами, минирующей мухой, корневой тлей, гусиницами, минирующей мухой, проволочником, нематодой и др.) применяют проволочником, нематодой и др.) применяют фурадан, гаучо, монтур форте.фурадан, гаучо, монтур форте. •Соблюдение севооборота и обработки почвы – главный прием в борьбе с почвенными вредителями.

•Для сокращения затрат ручного труда при борьбе с сорняками необходимо сочетать агротехнические (механические) способы с химическими. Для уничто-жения сорной растительности в посевах свеклы наиболее эффективны наиболее эффективны гербициды эптамэптам и тилламтиллам, к-рые действуют на злаковые и двудольные сорняки. Злаковые сорняки при этом уничтожаются на 80-90%, двудольные - на 40-50% Гербициды вносят перед предпосевной культивацией.•В кач-ве почвенных гербицидов рекоменд. применять: В кач-ве почвенных гербицидов рекоменд. применять: пирамин турбо, голтикс, дуал голд и др.пирамин турбо, голтикс, дуал голд и др.

•В качестве послевсходовых применяются бетанал 22, В качестве послевсходовых применяются бетанал 22, бетанал эксперт ОФ, бицепс.бетанал эксперт ОФ, бицепс.

•Послевсходовое внесение гербицидов должно осуществляться в утреннее или вечернее время, при температуре воздуха на уровне почвы 15-25 °С.

•Для защиты сахарной свеклы от болезней Для защиты сахарной свеклы от болезней (церкоспороз, мучнистая роса, рамуляриоз, (церкоспороз, мучнистая роса, рамуляриоз, гнилей корнеплодов) рекомендуется гнилей корнеплодов) рекомендуется обработка фунгицидами (дерозал, импакт, обработка фунгицидами (дерозал, импакт, харизма, альто супер и др.). харизма, альто супер и др.).

•Лучший срок массовой уборки корнеплодов Лучший срок массовой уборки корнеплодов сахарной свеклы с 1 по 20 октября, т.е. в сахарной свеклы с 1 по 20 октября, т.е. в период наступления технической спелости.период наступления технической спелости.

•За 2-3 недели до уборки проводят предубо-За 2-3 недели до уборки проводят предубо-рочное рыхление междурядий на глубину 10-рочное рыхление междурядий на глубину 10-12 см и перед уборкой скашивают ботву.12 см и перед уборкой скашивают ботву.

•Корнеплоды выкапывают комбайнами.Корнеплоды выкапывают комбайнами.•После уборки при необходимости проводят После уборки при необходимости проводят

доочистку ботвы.доочистку ботвы.

Выращивание растений в культуре Выращивание растений в культуре (агро- и (агро- и in vitroin vitro). Основы биотехнологии.). Основы биотехнологии.

Под интродукциейинтродукцией понимают не только введение в культуру диких видов в пределах их ареала, но и завезенных видов, не встречавшихся ранее ни в дикорастущемм, ни в культивируемом состоянии. Понятие «интродукция» неразрывно связано с Понятие «интродукция» неразрывно связано с понятиями «акклиматизация» и «натурализация».понятиями «акклиматизация» и «натурализация».«Акклиматизация» «Акклиматизация» − это приспособление растения к новым климатическим условиям, отличным от условий ареала. Под «натурализацией» «натурализацией» понимается высшая степень акклиматизации, при которой растение настолько приспосабливается к новым условиям обитания, что может самостоятельно размножаться, давать самосев и не уступать в ценозах другим видам в борьбе за существование.Введение в культуруВведение в культуру новых видов − длительный и новых видов − длительный и трудоемкий процесс.трудоемкий процесс. Введение в культуру Введение в культуру однолетниководнолетников требует 3-4 года, требует 3-4 года, многолетниковмноголетников − 6-10 лет. − 6-10 лет.

В культуру, как правило, вводят:растения, дающие крупнотоннажное сырье;растения, дающие крупнотоннажное сырье;источники новых ценных продуктов с необеспеченной сырьевой базой;источники новых ценных продуктов с необеспеченной сырьевой базой;растения, известные только в культуре; растения, известные только в культуре; растения с ограниченными ареалом или запасами сырья;растения с ограниченными ареалом или запасами сырья;растения с обширным ареалом, но произрастающие спорадически и не растения с обширным ареалом, но произрастающие спорадически и не образующие зарослей; образующие зарослей;

редкие или исчезающие виды растений;редкие или исчезающие виды растений;иноземные растения, не имеющие аналогов во флоре Республики. иноземные растения, не имеющие аналогов во флоре Республики.

На продуктивность ЛР в процессе их выращивания На продуктивность ЛР в процессе их выращивания можно воздействовать : можно воздействовать :

1) генетико-селекционным путем; 1) генетико-селекционным путем; 2) путем молекулярно-биологического и биотехнологического 2) путем молекулярно-биологического и биотехнологического выведения высокопродуктивных сортов, завершающиеся выведения высокопродуктивных сортов, завершающиеся получе-нием растений-регенерантов и последующей адаптацией получе-нием растений-регенерантов и последующей адаптацией их к выращиванию в почве – это очень распространенный теперь их к выращиванию в почве – это очень распространенный теперь путь; путь;

3) с помощью агротехнических и агрохимических приемов. 3) с помощью агротехнических и агрохимических приемов. На всех направлениях уже есть определенные достижения. На всех направлениях уже есть определенные достижения.

Биотехнологические способы получения массы клеток растений возникли на основе развития метода культуры тканей.

Под "культурой тканей растенийкультурой тканей растений" принято понимать выращивание в стерильных искусственных условиях изолированных клеток, тканей, органов и их частей.

История метода культуры тканиИстория метода культуры ткани начинается в XX веке с опытов Г. Габерландта (1902,Германия), впервые высказавшего идею о возможности выращивания клеток, изолированных из организма. Фундаментальные исследования Ф. Уайта (1931,США) и Р. Готре (1932,Франция) позволили определить условия для воспроизведения деления и роста клеток в культуре, и метод культуры тканей приобрел современные черты.

В СССР исследования в этой области были начаты в 1957 г. в Ин-те физиологии растений АН СССР Р.Г. Бутенко, в Беларуси – в ин-тах эксп. ботаники и генетики.

•В последующие годыВ последующие годы были разработаны технические основы метода: отработан метод вычленения тканей и клеток из растений, получения каллусов, сохранения стерильности, усовершенствованы составы питательных сред. В результате этого стало возможным использовать метод культуры тканей для длительного выращивания недифференцированных растительных клеточных масс − каллусов, затем был разработан метод выращивания растительных клеток в суспензионной культуре и получения биомассы от единичных клеток, что позволило выделять однородный в генетическом и физиологическом отношении материал.

• : Показано: Показано – На средеМурасиге Скуга простого состава можно – На средеМурасиге Скуга простого состава можно инициировать и поддерживать рост большого числа культур инициировать и поддерживать рост большого числа культур .растительных тканей .растительных тканей

•При помещении экспланта (из разных частей растения) на питательную При помещении экспланта (из разных частей растения) на питательную среду его клетки дедифференцируются и переходят к делению, формируя среду его клетки дедифференцируются и переходят к делению, формируя в течение нескольких дней однородную бесформенную массу серовато-в течение нескольких дней однородную бесформенную массу серовато-белого или желтоватого цвета − каллус.белого или желтоватого цвета − каллус.

, Схема получения каллусной и суспензионной культур растений а такжеиз них , Схема получения каллусной и суспензионной культур растений а такжеиз них-растений регенерантов-растений регенерантов

•Культивирование тканей растений можно осуществлять Культивирование тканей растений можно осуществлять как на агаризованных питательных средах, имеющих как на агаризованных питательных средах, имеющих плотную консистенцию, так и в жидкой среде. плотную консистенцию, так и в жидкой среде.

•В первом случае ткани образуют скопление недифференци-В первом случае ткани образуют скопление недифференци-рованных клеток, называемых рованных клеток, называемых каллусомкаллусом или биомассой, во или биомассой, во втором − клетки при размножении образуют втором − клетки при размножении образуют суспензиисуспензии. .

•Сравнение каллусных и суспензионных культур показало, что Сравнение каллусных и суспензионных культур показало, что выход продуктов (напр., вторичных метаболитов) выше именно в выход продуктов (напр., вторичных метаболитов) выше именно в каллусных культурах, но управление процессом культивирова-каллусных культурах, но управление процессом культивирова-ния легче осуществлять с суспензионными культурами. ния легче осуществлять с суспензионными культурами.

•Использование технологий получения растительных каллусных Использование технологий получения растительных каллусных культур дает такие преимущества, как надежность и стабильность по культур дает такие преимущества, как надежность и стабильность по выходу биомассы и продуктов вторичного метаболизма, а также выходу биомассы и продуктов вторичного метаболизма, а также возможность использования каллусной системы для возможность использования каллусной системы для иммобилизации иммобилизации с с последующей последующей биотрансформациейбиотрансформацией..

•Клетки каллусной культуры обычно не транспортируют синтезируе-Клетки каллусной культуры обычно не транспортируют синтезируе-мые в-ва в питательную среду или другие клетки. В клетках каллуса мые в-ва в питательную среду или другие клетки. В клетках каллуса продукты вторичного синтеза обычно направляются в вакуоли или в продукты вторичного синтеза обычно направляются в вакуоли или в апопласт – как правило, в зону иммобилизации (адгезии).апопласт – как правило, в зону иммобилизации (адгезии).

Иммобилизованные клеточные культуры вИммобилизованные клеточные культуры в качестве качестве подложки могут использовать гели из агарозы, альгината, подложки могут использовать гели из агарозы, альгината, нейлона, полиуретана, полиакриламида, шарики из стекла.нейлона, полиуретана, полиакриламида, шарики из стекла.Иммобилизованные каллусные клетки прекращают рост, но Иммобилизованные каллусные клетки прекращают рост, но продолжают синтез метаболитов, выделяя их в среду. продолжают синтез метаболитов, выделяя их в среду. Основные преимущества иммобилизации − выделение Основные преимущества иммобилизации − выделение клетками метаболитов в питательную среду, из к-рой клетками метаболитов в питательную среду, из к-рой их легко извлечь.их легко извлечь.Стабильность синтеза вторичных метаболитов как целевого Стабильность синтеза вторичных метаболитов как целевого продукта зависит, как правило, от стадии культивирования и продукта зависит, как правило, от стадии культивирования и дифференцировки клеток. Однако вопрос, как связан синтез дифференцировки клеток. Однако вопрос, как связан синтез вторичных метаболитов с ростовыми процессами,еще не ясен вторичных метаболитов с ростовыми процессами,еще не ясен У большого числа культур вторичные метаболиты У большого числа культур вторичные метаболиты синтезиру-ются и накапливаются в значительных количествах синтезиру-ются и накапливаются в значительных количествах либо во время экспоненциальной фазы, когда ростовые либо во время экспоненциальной фазы, когда ростовые процессы осо-бенно активны, либо в период стационарной процессы осо-бенно активны, либо в период стационарной фазы роста куль-туры клеток, когда прирост клеточной массы фазы роста куль-туры клеток, когда прирост клеточной массы прекращается.прекращается. Лишь у отдельных культур синтез вторичных Лишь у отдельных культур синтез вторичных метаболитов происходит весь период роста. метаболитов происходит весь период роста. Синтез вторичных соединений очень часто коррелирует с Синтез вторичных соединений очень часто коррелирует с процессом дифференцировки в культуре клеток.процессом дифференцировки в культуре клеток.

Культивирование растит.клеток и тканей на искусст-Культивирование растит.клеток и тканей на искусст-венной питательной среде в биореакторах помимо венной питательной среде в биореакторах помимо решения ряда экономических, экологических и решения ряда экономических, экологических и технологических задач технологических задач позволяет преодолеть ряд позволяет преодолеть ряд проблемпроблем: : • свести к минимуму влияние географических, климатических, сезонных, эдафических и прочих условий;• добиться стандартности накапливаемых БАВ:• регулировать процесс биосинтеза БАВ с использованием разных технологических режимов;• выращивать культуры на малых площадях и использовать базу и технологии для синтеза всех классов БАВ;• научиться получать БАВ, свойственные интактному расте-нию и синтезировать новые БАВ; • изучить возможность использования культуры клеток растений для биотрансформации БАВ в конечные продукты;• возможность промышленного производства биомассы экзотических растений, малодоступных для нашей страны;• добиться экономической рентабельности биотехнологиче-ского производства БАВ и сокращения посевных площадей под растениями.

•В 80-е годы ХХ в. на базе метода культуры ткани возникли новые В 80-е годы ХХ в. на базе метода культуры ткани возникли новые направления биотехнологии, важнейшим из них стала направления биотехнологии, важнейшим из них стала клеточная клеточная инженерияинженерия. Изучалось поведение отдельных изолированных . Изучалось поведение отдельных изолированных клеток в культуре, воздействие на клетки клеток в культуре, воздействие на клетки мутагенных факторовмутагенных факторов и условий внешней среды для получения новых форм растений, и условий внешней среды для получения новых форм растений, получение гибридных растений получение гибридных растений с помощью протопластов с помощью протопластов (частей клеток, лишенных оболочки).(частей клеток, лишенных оболочки).

•Способность клеток тканей при изменении условий культивирова-Способность клеток тканей при изменении условий культивирова-ния давать начало целому растению привела к созданию промыш-ния давать начало целому растению привела к созданию промыш-ленных клеточных технологий ленных клеточных технологий микроклонального размножения микроклонального размножения растений,растений, позволяющих в короткие сроки (2-3 месяцев, а не лет, позволяющих в короткие сроки (2-3 месяцев, а не лет, затрачиваемых при использовании обычных методов) размножать затрачиваемых при использовании обычных методов) размножать ценные генотипы.ценные генотипы.

•Наряду с культурами клеток и тканей растений стали развиваться Наряду с культурами клеток и тканей растений стали развиваться способы культивирования органов растений способы культивирования органов растений in vitroin vitro, , изменяемых с изменяемых с помощью помощью AgrobAgrobaacteriumcterium..

•Было обнаружено, что опухолеобразующие опухолеобразующие Ti-плазмиды Ti-плазмиды агробактерийагробактерий ( (Ti-tumor inducingTi-tumor inducing)), , представляющие мини-кольцевые ДНК, являются великолепной природной вектор-являются великолепной природной вектор-ной системой, которую в настоящее время используют для ной системой, которую в настоящее время используют для переноса генов в растения.переноса генов в растения.

•Плазмидная тДНК (transferred DNA), обладает двумя свойствами, делающими ее по существу идеальным вектором для введения делающими ее по существу идеальным вектором для введения чужеродных генов в клетки растений.чужеродных генов в клетки растений.

•Во-первых, Во-первых, круг хозяев агробактерий очень широк: они трансформируют клетки практически всех двудольных и одно-дольных растений, – в том числе злаков.

•Во-вторых, Во-вторых, интегрированная в состав генома растения тДНК наследуется как простой доминантный согласно законам Менделя, а ее гены имеют собственные промоторы (регуляторная область гена, определяющая время и место его экспрессии), под контролем которых могут проявляться вставленные в тДНК чужеродные гены.

•Важную роль в современной биотехнологии стала играть генетическая инженериягенетическая инженерия.

•Она предоставила исследователям новую, исключительно ценную возможность изменения генетической программы бактериальных, растительных и животных клеток.

•Это направление исследований уже приносит большие научные и Это направление исследований уже приносит большие научные и практические результаты: хотя генно-модифицированные организ-практические результаты: хотя генно-модифицированные организ-мы (ГМО) вызывают острые дискуссии в растениеводстве пищевого мы (ГМО) вызывают острые дискуссии в растениеводстве пищевого направления, но они принимаются обществом направления, но они принимаются обществом для технических и для технических и лекарственных культур.лекарственных культур.

•Несомненен значительный вклад биотехнологии также в защиту окружающей среды – прежде всего, сохранение исчезающих видов.

• В зависимости от условий клетки в культуре in vitro могут делиться либо анархически, образуя неорганизованную каллусную массу, либолибо менять программу своего поведения и делиться организованно с образованием делиться организованно с образованием зачатков корней, стеблей, зародышей.зачатков корней, стеблей, зародышей. Из этих зачатков растений в культуре in vitro затем можно регенерировать растения.регенерировать растения.

• Стеблевая верхушечная меристема, как правило, свободна от вирусной инфекции, микоплазм, грибов и возбудителей других инфекций, поэтому культивирование апикальных меристем, а затем быстрое клональное раз-множение здоровых растений − основа получения посадочного расти-ельного материала, свободного от получения посадочного расти-ельного материала, свободного от инфекции. инфекции.

• Велико значение культуры тканей высших растений для быстрого быстрого клонального микроразмножения растенийклонального микроразмножения растений: от материнской клетки за год этим методом можно получить 105-106 растений. Раст-Раст-я─регенеранты я─регенеранты затем затем адаптируются к почвенным условиям и адаптируются к почвенным условиям и переводятся в обычную агрокультуру. переводятся в обычную агрокультуру. Сейчас – это основное Сейчас – это основное направление в биотехнологии сельскохозяйственных и лекарственных направление в биотехнологии сельскохозяйственных и лекарственных растенийрастений.

• Технологии клонального микроразмножения − важное дополнение к традиционной селекции растений. Становится возможным быстро Становится возможным быстро размножать уникальные генотипыразмножать уникальные генотипы или или новые сорта экономически новые сорта экономически важных растенийважных растений, а также исчезающие виды исчезающие виды дикорастущих растений.

•Культивируемые в условиях in vitro растительные и животные клетки нашли применение в с.-х., ветеринарии, медицине при получении БАВ, фармацевтичес-ких препаратов, моноклональных антител и других продуктов.•Микроорганизмы стали основой для производства ряда полезных продуктов (органич. к-т, этанола для технич. целей, ферментов, витаминов, антибиотиков).•Установлено, что растения могут инфицироваться многими патогенами человека и животных, а животные и человек – патогенами растений, что стало основой для разработки новых способов иммунизации и защиты организмов от болезнейновых способов иммунизации и защиты организмов от болезней.•Технология рекомбинантных ДНК позволяет получать в промышленных масшта-бах ценные низкомолекулярные в-ва и макромолекулыценные низкомолекулярные в-ва и макромолекулы, к-рые в естественных условиях образуются в минимальных количествах.•Фитобиотехнология дает возможность воспроизводить нужные продукты в нео-граниченных кол-вах,применяя новые технологии,позволяющие переносить гены в клетки-продуценты или в целый организм (трансгенные растения), синтезиро-вать пептиды, создавать искусственные вакцины разной химической природы, а также белковые-антитела. •В частности, ведутся работы по созданию на основе трансгенных растений трансгенных растений так называемых «съедобных вакцин»«съедобных вакцин»,, которые будут применяться для предупреж-которые будут применяться для предупреж-дения наиболее опасных болезней человека.дения наиболее опасных болезней человека. Например, ученые Ин-та биофизики и клеточной инженерии НАН РБ намерены получить картофель, содержащий иммуноглобулины, а их коллеги из Сибирского Отделения РАН ведут разработку противотуберкулезной вакцины, для чего используют гены человека, кодирую-щие синтез специфических антител, и вводят их в геном клеток растений.

•Стало ясно, что использование технологий низкого уровня (опира-ющихся на традиционные способы, с низкой наукоемкостью) ─ это тупиковый путь. Выходом стало использование прорывных техноло-использование прорывных техноло-гий, базирующихся на новейших достижениях науки и техники. гий, базирующихся на новейших достижениях науки и техники. •БиотехнологияБиотехнология, , возникшая в ХХ в после опубликования в 1983 г. японской фирмой “Mitsui Petrochemical Industries” технологии полу-чения шиконина с помощью культуры клеток LithoLithosspepermrmum eum errythro-ythro-rhrhizizonon SiebSieb. . et Zuccet Zucc, сейчас стала одним из приоритетных направле-ний науки и практики. В промышленном масштабе биотехнология представляет собой биоиндустрию.•В биологич. промышленности используются различ. биомолекулы, иммобилизованные ферменты, биосенсоры и биочипы, примене-ние которых уже позволило решить часть технологических проблем и обозначить новые захватывающие горизонты.•Важными новыми направлениями, помимо вышеназванных, стали также нанобиологические технологии и криопрезервация.

Биосенсоры•Идея создания такого рода устройств, высказанная в 1960-х гг Л. Кларк и К. Лионе, состояла в использова-нии электрода, с иммобилизованным на его поверх-ности энзимом. Биосенсоры способны превращать все типы сигналов, поступающих из окружающей среды, в электрические.•Затем в обиход вошло понятие «биосенсор».•В роли биосенсоров могут выступать все типы биоло-гических структур: антигены/антитела, рецепторы, нуклеин. к-ты, ферменты, др. биомолекулы, дрожжи, бактерии, др. живые клетки, иммобилизованные на электрохимических электродах-датчиках, связанных со светоизлучателем.•Заложенный в систему этого типа датчиков аналитич. метод характеризуется очень высокой чувствитель-ностью, позволяя определять фентомольные (10-12 М) количества вещества.

• Биосенсоры можно использовать для:Биосенсоры можно использовать для:

— измерения пищевой ценности, свежести и безопасности любых продуктов питания;

— экспресс-анализа крови прямо у кровати больного;

— обнаружения и измерения степени загрязнения окружающей среды (воздуха, воды);

— извлечения металлов из сточных вод;

— очистки природных и сточных вод;

— детекции и определения кол-ва взрывчатых в-в, токсинов и возможного биологического оружия;

— изготовления водородных солнечных элементов.

Биочипы •Эти миниатюрные приборы используют для анализа специфич. взаимодействий биологич. макромолекул.•Зондами в таких чипах могут служить фрагменты геномной ДНК, РНК, олигонуклеотиды, рецепторы, лиганды и др. белки и молекулы.•Существует несколько разновидностей биочипов — матричные (с иммобилизованной ДНК), микрофлюидные (капиллярные) и биочипы с использованием микросфер с цветовой кодировкой.•Чипы, на которых проходит ферментативная реакция, имеют более редкое расположение ячеек, чем чипы, на к-рых идет ДНК-реакция.•У современ. микрочипов размеры ячеек лежат в пределах 50-200 микрон; характерные объемы, относящиеся к отдельной ячейке, составляют от 1 нл до 1 мкл; значения концентраций анализируе-мых макромолекул находятся обычно в пределах до 10 мкМ. Общее число ячеек на чипе составляет 103-105, а его линейные размеры составляют приблизительно 1 см.•Микрозонды, которые должны взаимодействовать с образцом, наносят на подложку размером с почтовую марку.

•Такая технология позволяет на 1 биочипе разместить анализатор факти-чески всего генома человека — от 30 до 100 тыс. генов. При этом детек-тируется наличие участков ДНК длиной от 6 до нескольких тысяч нуклео-тидов — в зависимости от поставленной задачи.

•Во всех многопараметрических чипах используют какой-либо механизм химического взаимодействия. Молекулы исследуемого образца соединя-ются со своей «парой» (микрозондом), помещенной в одну из неск.тысяч ячеек на чипе. Напр., нити ДНК соединяются со своей комплементарной парой, антиген — со своим антителом, субстрат — со своим ферментом.

•Наличие того или иного в-ва или гена в образце определяют по люмине-сцентному свечению на прореагировавшем чипе. Флуоресценция хотя является основным, но не единствен. методом изучения гибридизации.

•Анализ прореагировавших чипов производится автоматически с помо-щью анализатора (чип-детектора), к-рый представляет собой широко-польный микроскоп, соединенный с видео камерой и компьютером. По сути, именно в выявлении и сопоставлении наиболее ярко светящихся ячеек и заключается работа прибора — анализатора биочипов.

•Так определяются различные характеристики образца, например присутствие в организме тех или иных возбудителей инфекций или наличие в геноме каких-либо измененных генов.

Нанобиотехнологии •Нанотехнологии — это совокупность научных знаний, способов и средств, направленных на регулируемую сборку (синтез) из отд. атомов и молекул разных веществ, материалов с линей-ным размером структурных элементов до 1 нм (миллиардная доля метра). Напр., толщина клеточной мембраны — 6-10 нм; размеры вирусов — от 20 до 300 нм; характерные размеры молекул белков — от 10 до 100 нм. Минимальный размер углеродных нанотрубок, синтезированных в настоящее время, ~ 0,4 нм.

•Наночастицы предполагается использовать как лекарственные препараты нового поколения, а также как контейнеры для адресной доставки лекарств в клетки-мишени, фунгицидов – к грибным возбудителям болезней растений, гербицидов – к клеткам и органеллам-мишеням сорняков на полях с.-х. культур.

• Однако ученые говорят не только о возможных выгодах применения нанотехнологий, но и о возможных рисках (!).

•Спасибо за внимание !