เทคโนโลยีวิศวกรรมการเกษตรสวนพืชสวนจัดพิมพ์เวลา 17:30 น. ในวันที่ 14 ตุลาคม 2565 ในปักกิ่ง

ด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของประชากรโลกความต้องการอาหารของผู้คนเพิ่มขึ้นทุกวัน การปลูกฝังพืชผลที่ให้ผลตอบแทนสูงและมีคุณภาพสูงเป็นวิธีสำคัญในการแก้ปัญหาอาหาร อย่างไรก็ตามวิธีการผสมพันธุ์แบบดั้งเดิมใช้เวลานานในการปลูกฝังพันธุ์ที่ยอดเยี่ยมซึ่งจำกัดความก้าวหน้าของการผสมพันธุ์ สำหรับพืชที่ผสมพันธุ์ตนเองประจำปีอาจใช้เวลา 10 ~ 15 ปีจากการข้ามผู้ปกครองเริ่มต้นไปสู่การผลิตความหลากหลายใหม่ ดังนั้นเพื่อเพิ่มความคืบหน้าของการผสมพันธุ์พืชมันเป็นเรื่องเร่งด่วนที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพการผสมพันธุ์และลดเวลาในการสร้าง

การผสมพันธุ์อย่างรวดเร็วหมายถึงการเพิ่มอัตราการเจริญเติบโตของพืชเร่งการออกดอกและการติดเชื้อและลดวัฏจักรการผสมพันธุ์โดยการควบคุมสภาพแวดล้อมในห้องเจริญเติบโตของสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมอย่างเต็มที่ โรงงานโรงงานเป็นระบบการเกษตรที่สามารถบรรลุการผลิตพืชที่มีประสิทธิภาพสูงผ่านการควบคุมสิ่งแวดล้อมที่มีความแม่นยำสูงในโรงงานและเป็นสภาพแวดล้อมที่เหมาะสำหรับการผสมพันธุ์อย่างรวดเร็ว สภาพแวดล้อมการปลูกเช่นแสงอุณหภูมิความชื้นและความเข้มข้นของ CO2 ในโรงงานนั้นค่อนข้างสามารถควบคุมได้และไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพภูมิอากาศภายนอก ภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมความเข้มแสงที่ดีที่สุดเวลาแสงและอุณหภูมิสามารถเร่งกระบวนการทางสรีรวิทยาต่าง ๆ ของพืชโดยเฉพาะการสังเคราะห์ด้วยแสงและการออกดอกทำให้สั้นลงในการสร้างเวลาของการเจริญเติบโตของพืช การใช้เทคโนโลยีโรงงานโรงงานเพื่อควบคุมการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชผลการเก็บเกี่ยวผลไม้ล่วงหน้าตราบใดที่เมล็ดไม่กี่ที่มีความสามารถในการงอกสามารถตอบสนองความต้องการในการผสมพันธุ์

Photoperiod ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมหลักที่มีผลต่อวัฏจักรการเจริญเติบโตของพืช

วัฏจักรแสงหมายถึงการสลับช่วงเวลาแสงและช่วงเวลาที่มืดในหนึ่งวัน วัฏจักรแสงเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการเจริญเติบโตการพัฒนาการออกดอกและผลของพืชผล โดยการรับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงของวัฏจักรแสงพืชสามารถเปลี่ยนจากการเจริญเติบโตของพืชเป็นการเจริญเติบโตของการสืบพันธุ์และการออกดอกและการติดเชื้อที่สมบูรณ์ พันธุ์พืชและจีโนไทป์ที่แตกต่างกันมีการตอบสนองทางสรีรวิทยาที่แตกต่างกันต่อการเปลี่ยนแปลงช่วงแสง พืชแสงแดดระยะยาวเมื่อเวลาของแสงแดดเกินความยาวของแสงแดดที่สำคัญเวลาออกดอกมักจะถูกเร่งด้วยการยืดอายุของแสงเช่นข้าวโอ๊ตข้าวสาลีและข้าวบาร์เลย์ พืชที่เป็นกลางโดยไม่คำนึงถึงช่วงแสงจะเบ่งบานเช่นข้าวข้าวโพดและแตงกวา พืชวันสั้น ๆ เช่นผ้าฝ้ายถั่วเหลืองและลูกเดือยต้องใช้ช่วงแสงต่ำกว่าความยาวของแสงแดดที่สำคัญในการเบ่งบาน ภายใต้สภาพแวดล้อมของสภาพแวดล้อมเทียมของแสง 8H และ 30 ℃อุณหภูมิสูงเวลาออกดอกของ Amaranth นั้นเร็วกว่า 40 วันก่อนหน้านี้ในสภาพแวดล้อมภาคสนาม ภายใต้การรักษาวัฏจักรแสง 16/8 ชั่วโมง (แสง/มืด) จีโนไทป์ข้าวบาร์เลย์ทั้งเจ็ดบานก่อน: แฟรงคลิน (36 วัน), Gairdner (35 วัน), Gimmett (33 วัน), ผู้บัญชาการ (30 วัน), Fleet (29 วัน), Baudin (26 วัน) และ Lockyer (25 วัน)

ภายใต้สภาพแวดล้อมเทียมระยะเวลาการเจริญเติบโตของข้าวสาลีสามารถทำให้สั้นลงได้โดยใช้วัฒนธรรมตัวอ่อนเพื่อรับต้นกล้าแล้วฉายรังสีเป็นเวลา 16 ชั่วโมงและ 8 ชั่วอายุสามารถผลิตได้ทุกปี ระยะเวลาการเจริญเติบโตของถั่วสั้นลงจาก 143 วันในสภาพแวดล้อมภาคสนามเป็น 67 วันในเรือนกระจกเทียมด้วยแสง 16h ด้วยการยืดระยะเวลาในช่วงเวลา 20 ชั่วโมงและรวมเข้ากับ 21 ° C/16 ° C (กลางวัน/กลางคืน) ระยะเวลาการเจริญเติบโตของถั่วจะสั้นลงถึง 68 วันและอัตราการตั้งค่าเมล็ดคือ 97.8% ภายใต้เงื่อนไขของสภาพแวดล้อมที่ควบคุมหลังจากการรักษาด้วยแสง 20 ชั่วโมงใช้เวลา 32 วันจากการหว่านไปสู่การออกดอกและระยะเวลาการเติบโตทั้งหมดคือ 62-71 วันซึ่งสั้นกว่าในสภาพภาคสนามมากกว่า 30 วัน ภายใต้เงื่อนไขของเรือนกระจกเทียมที่มีช่วงแสง 22H เวลาออกดอกของข้าวสาลีข้าวบาร์เลย์การข่มขืนและถั่วชิกพีจะสั้นลง 22, 64, 73 และ 33 วันตามลำดับ เมื่อรวมกับการเก็บเกี่ยวเมล็ดพันธุ์ต้นอัตราการงอกของเมล็ดพืชเก็บเกี่ยวต้นสามารถเข้าถึง 92%, 98%, 89% และ 94% โดยเฉลี่ยตามลำดับซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของการผสมพันธุ์ได้อย่างเต็มที่ พันธุ์ที่เร็วที่สุดสามารถผลิตได้อย่างต่อเนื่อง 6 รุ่น (ข้าวสาลี) และ 7 รุ่น (ข้าวสาลี) ภายใต้เงื่อนไขของแสง 22 ชั่วโมงเวลาออกดอกของข้าวโอ๊ตลดลง 11 วันและ 21 วันหลังจากออกดอกอย่างน้อย 5 เมล็ดสามารถรับประกันได้และห้าชั่วอายุสามารถเผยแพร่ได้อย่างต่อเนื่องทุกปี ในเรือนกระจกเทียมที่มีการส่องสว่าง 22 ชั่วโมงระยะเวลาการเจริญเติบโตของถั่วฝักยาวจะสั้นลงถึง 115 วันและพวกเขาสามารถทำซ้ำได้ 3-4 รุ่นต่อปี ภายใต้เงื่อนไขของการส่องสว่างอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมงในเรือนกระจกเทียมวัฏจักรการเจริญเติบโตของถั่วลิสงจะลดลงจาก 145 วันเป็น 89 วันและสามารถแพร่กระจายเป็นเวลา 4 ชั่วอายุคนในหนึ่งปี

คุณภาพแสง

แสงมีบทบาทสำคัญในการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช แสงสามารถควบคุมการออกดอกโดยส่งผลกระทบต่อตัวรับแสงจำนวนมาก อัตราส่วนของแสงสีแดง (R) ต่อแสงสีน้ำเงิน (B) มีความสำคัญมากสำหรับการออกดอกของพืช ความยาวคลื่นแสงสีแดง 600 ~ 700Nm มีจุดสูงสุดการดูดซับของคลอโรฟิลล์ 660nm ซึ่งสามารถส่งเสริมการสังเคราะห์ด้วยแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความยาวคลื่นแสงสีน้ำเงินที่ 400 ~ 500Nm จะส่งผลกระทบต่อแสงของพืชการเปิดปากใบและการเจริญเติบโตของต้นกล้า ในข้าวสาลีอัตราส่วนของแสงสีแดงต่อแสงสีน้ำเงินประมาณ 1 ซึ่งสามารถทำให้เกิดการออกดอกอย่างเร็วที่สุด ภายใต้คุณภาพแสงของ R: B = 4: 1 ระยะเวลาการเจริญเติบโตของสายพันธุ์ถั่วเหลืองกลางและปลายทุ่งถูกทำให้สั้นลงจาก 120 วันเป็น 63 วันและความสูงของพืชและชีวมวลโภชนาการลดลง แต่ผลผลิตเมล็ดไม่ได้รับผลกระทบไม่ได้รับผลกระทบ ซึ่งสามารถตอบสนองอย่างน้อยหนึ่งเมล็ดต่อต้นและอัตราการงอกโดยเฉลี่ยของเมล็ดที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะคือ 81.7% ภายใต้เงื่อนไขของการส่องสว่าง 10h และอาหารเสริมสีน้ำเงินพืชถั่วเหลืองเริ่มสั้นและแข็งแรงเบ่งบาน 23 วันหลังจากหว่านครบกำหนดภายใน 77 วันและสามารถทำซ้ำได้ 5 ชั่วอายุคนในหนึ่งปี

อัตราส่วนของแสงสีแดงต่อแสงสีแดงไกล (FR) ยังส่งผลต่อการออกดอกของพืช เม็ดสีที่ไวต่อแสงมีอยู่ในสองรูปแบบ: การดูดซับแสงสีแดงไกล (PFR) และการดูดซับแสงสีแดง (PR) ในอัตราส่วน R: FR ต่ำเม็ดสีที่ไวต่อแสงจะถูกแปลงจาก PFR เป็น PR ซึ่งนำไปสู่การออกดอกของพืชที่ยาวนาน การใช้ไฟ LED เพื่อควบคุม R: FR ที่เหมาะสม (0.66 ~ 1.07) สามารถเพิ่มความสูงของพืชส่งเสริมการออกดอกของพืชวันยาว (เช่น Morning Glory และ Snapdragon) และยับยั้งการออกดอกของพืชวันสั้น ๆ ). เมื่อ R: FR มากกว่า 3.1 เวลาออกดอกของถั่วฝักยาวล่าช้า การลด R: FR เป็น 1.9 สามารถรับเอฟเฟกต์การออกดอกที่ดีที่สุดและสามารถเบ่งบานในวันที่ 31 หลังจากหว่าน ผลของแสงสีแดงต่อการยับยั้งการออกดอกนั้นเป็นสื่อกลางโดยเม็ดสีที่ไวต่อแสง การศึกษาได้ชี้ให้เห็นว่าเมื่อ R: FR สูงกว่า 3.5 เวลาออกดอกของพืชตระกูลถั่วห้าต้น (ถั่ว, ถั่วชิกพี, ถั่วกว้าง, ถั่วฝักยาวและลูปิน) จะล่าช้า ในจีโนไทป์บางชนิดของ Amaranth และข้าวแสงสีแดงจะถูกนำมาใช้เพื่อการออกดอกล่วงหน้า 10 วันและ 20 วันตามลำดับ

Fertilizer Co₂

CO₂เป็นแหล่งคาร์บอนหลักของการสังเคราะห์ด้วยแสง บริษัท เข้มข้นสูง₂โดยปกติจะสามารถส่งเสริมการเติบโตและการสืบพันธุ์ของ C3 ประจำปีในขณะที่ CO ความเข้มข้นต่ำ₂อาจลดการเจริญเติบโตและผลผลิตการสืบพันธุ์เนื่องจากข้อ จำกัด ของคาร์บอน ตัวอย่างเช่นประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของพืช C3 เช่นข้าวและข้าวสาลีเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่ม CO₂ระดับส่งผลให้ชีวมวลเพิ่มขึ้นและการออกดอกในช่วงต้น เพื่อที่จะตระหนักถึงผลกระทบเชิงบวกของ CO₂การเพิ่มความเข้มข้นอาจจำเป็นต้องเพิ่มประสิทธิภาพของน้ำและสารอาหาร ดังนั้นภายใต้เงื่อนไขของการลงทุนไม่ จำกัด ไฮโดรโปนิกส์สามารถปลดปล่อยศักยภาพการเติบโตของพืชได้อย่างเต็มที่ Low Co₂ความเข้มข้นล่าช้าเวลาออกดอกของ Arabidopsis thaliana ในขณะที่ High Co₂ความเข้มข้นเร่งเวลาออกดอกของข้าวลดระยะเวลาการเจริญเติบโตของข้าวให้สั้นลงเหลือ 3 เดือนและเผยแพร่ 4 รุ่นต่อปี โดยการเสริม CO₂ถึง785.7μmol/mol ในกล่องการเจริญเติบโตเทียมวงจรการผสมพันธุ์ของถั่วเหลือง 'Enrei' ที่หลากหลายนั้นสั้นลงถึง 70 วันและสามารถผสมพันธุ์ 5 ชั่วอายุคนในหนึ่งปี เมื่อ CO₂ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นเป็น550μmol/mol การออกดอกของ Cajanus cajan ล่าช้าเป็นเวลา 8 ~ 9 วันและการตั้งค่าผลไม้และเวลาที่สุกงอมก็ล่าช้าเป็นเวลา 9 วัน Cajanus Cajan สะสมน้ำตาลที่ไม่ละลายน้ำที่ High Co₂ความเข้มข้นซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อการส่งสัญญาณของพืชและชะลอการออกดอก นอกจากนี้ในห้องเจริญเติบโตที่มี CO เพิ่มขึ้น₂จำนวนและคุณภาพของดอกไม้ถั่วเหลืองเพิ่มขึ้นซึ่งเอื้อต่อการผสมพันธุ์และอัตราการผสมพันธุ์ของมันสูงกว่าถั่วเหลืองที่ปลูกในสนาม

โอกาสในอนาคต

การเกษตรสมัยใหม่สามารถเร่งกระบวนการเพาะพันธุ์พืชด้วยการผสมพันธุ์ทางเลือกและการผสมพันธุ์ในโรงงาน อย่างไรก็ตามมีข้อบกพร่องบางอย่างในวิธีการเหล่านี้เช่นข้อกำหนดทางภูมิศาสตร์ที่เข้มงวดการจัดการแรงงานราคาแพงและสภาพธรรมชาติที่ไม่แน่นอนซึ่งไม่สามารถรับประกันการเก็บเกี่ยวเมล็ดพันธุ์ที่ประสบความสำเร็จ การปรับปรุงพันธุ์สิ่งอำนวยความสะดวกได้รับอิทธิพลจากสภาพภูมิอากาศและเวลาในการเพิ่มการสร้างมี จำกัด อย่างไรก็ตามการปรับปรุงพันธุ์โมเลกุลจะช่วยเร่งการเลือกและการกำหนดลักษณะเป้าหมายการผสมพันธุ์ ในปัจจุบันเทคโนโลยีการผสมพันธุ์อย่างรวดเร็วได้ถูกนำไปใช้กับ Gramineae, Leguminosae, Cruciferae และพืชอื่น ๆ อย่างไรก็ตามการปรับปรุงพันธุ์พืชอย่างรวดเร็วของโรงงานได้กำจัดอิทธิพลของสภาพภูมิอากาศอย่างสมบูรณ์และสามารถควบคุมสภาพแวดล้อมการเจริญเติบโตตามความต้องการของการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช การรวมเทคโนโลยีการผสมพันธุ์อย่างรวดเร็วของโรงงานกับการผสมพันธุ์แบบดั้งเดิมการผสมพันธุ์โมเลกุลเครื่องหมายและวิธีการผสมพันธุ์อื่น ๆ อย่างมีประสิทธิภาพภายใต้เงื่อนไขของการผสมพันธุ์อย่างรวดเร็วเวลาที่ต้องใช้ในการรับสาย homozygous หลังจากการผสมพันธุ์สามารถลดลงได้ เลือกให้สั้นลงเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้ได้ลักษณะที่เหมาะสมที่สุดและรุ่นผสมพันธุ์

ข้อ จำกัด ที่สำคัญของเทคโนโลยีการเพาะพันธุ์พืชอย่างรวดเร็วในโรงงานคือสภาพแวดล้อมที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและการพัฒนาพืชที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกันมากและใช้เวลานานในการรับสภาพแวดล้อมสำหรับการผสมพันธุ์อย่างรวดเร็วของพืชเป้าหมาย ในเวลาเดียวกันเนื่องจากค่าใช้จ่ายสูงของการก่อสร้างโรงงานและการดำเนินงานของโรงงานจึงเป็นเรื่องยากที่จะทำการทดลองผสมพันธุ์สารเติมแต่งขนาดใหญ่ซึ่งมักจะนำไปสู่ผลผลิตที่ จำกัด ซึ่งอาจ จำกัด การประเมินตัวละครของสนามติดตาม ด้วยการปรับปรุงอย่างค่อยเป็นค่อยไปและการปรับปรุงอุปกรณ์โรงงานโรงงานและเทคโนโลยีการก่อสร้างและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานของโรงงานโรงงานจะค่อยๆลดลง มันเป็นไปได้ที่จะเพิ่มประสิทธิภาพเทคโนโลยีการผสมพันธุ์อย่างรวดเร็วและทำให้วงจรการผสมพันธุ์สั้นลงโดยการรวมเทคโนโลยีการเพาะพันธุ์โรงงานอย่างรวดเร็วของโรงงานเข้ากับเทคนิคการผสมพันธุ์อื่น ๆ

จบ

ข้อมูลที่อ้างถึง

Liu Kaizhe, Liu Houcheng ความคืบหน้าการวิจัยของโรงงานเทคโนโลยีการเพาะพันธุ์อย่างรวดเร็ว [J] เทคโนโลยีวิศวกรรมเกษตร, 2022,42 (22): 46-49