МЕРИСТЕМНАЯ ПЛАТФОРМА – разработка технологии производства первичного безвирусного материала картофеля в изолированных условиях с целью получения оригинальных семян и ускоренной селекции.
Проект направлен на разработку технологической линейки специализированного оборудования (аэро-гидропонный модуль PRIMOBREEDER, осветительные приборы PRIMOLIGHT, машины для подготовки семян и посадочного материала PRIMOSEED), комплекса агротехнологических приемов, программного обеспечения (PRIMOCORE), которые в совокупности позволяют производить -бесплатный первичный семенной материал картофеля для получения оригинального семени и ускоренной селекции:
- с максимальной скоростью размножения (минимум 30 мини-клубней на растение in vitro, что в 4.3-6 раз выше, чем при традиционном горшечном способе выращивания).
- широкие возможности реализуемых задач. Технология позволит проводить не менее 3 циклов выращивания за календарный год.
- простота обслуживания. Уровень автоматизации составляет 90% всех процессов выращивания.
- максимально короткий срок реализации (Запуск производственного цикла).
- низкие производственные затраты.
Разработан ПРОТОТИП аэрогидропонного модуля PRIMOBREEDER AERO LAB 40, предназначенного для выращивания мини-клубней картофеля из растений in vitro в условиях фитотрона. Получены EAC-документы на основные компоненты системы.
•Зарегистрированное программное обеспечение PRIMOCORE LAB – предназначено для управления параметрами системы.
•Выпущены предсерийные прототипы.
•Проводится эксплуатационная отладка конструкции и ее элементов.
•Проводятся исследования технологии выращивания отечественных сортов.
•С использованием разработанных решений на отечественном сорте Легенда получен максимальный коэффициент размножения 100 миниклубней установленного критерия на одно растение.
На рынке импортного семенного картофеля преобладает продукция из Германии, Белоруссии и Нидерландов. Большие объемы также импортируются из Польши, Великобритании, Финляндии и Франции. В 2021 году на долю ТОП-10 иностранных компаний-производителей (если не учитывать поставки из стран ЕАЭС) пришлось 92.2% всех объемов, в январе-мае 2022 года – 96.8%.
Рынок семенного картофеля в России характеризуется высокой импортозависимостью от иностранных поставщиков.
В 2021 году по сравнению с 2020 годом объем импорта семенного картофеля в Российскую Федерацию увеличился на 88.5%.
Поставки из всех стран составили 17.4 тыс. тонн.
Описание проблемы
В подпрограмме «Развитие селекции и семеноводства картофеля в Российской Федерации» Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017 – 2025 годы (Постановление Правительства Российской Федерации от 25 августа 2017 г. N 996) были отмечены основные проблемы российских предприятий картофелеводства:
- устаревшая материально-техническая база большинства картофелеводческих и семеноводческих учреждений
- отсутствие современной инфраструктуры и устаревшая материально-техническая база организаций, занимающихся селекцией картофеля и производством семян
- Низкое качество производимого семенного картофеля выбранных сортов являются основными причинами того, что большинство новых отечественных сортов картофеля остаются невостребованными на внутреннем и внешнем рынках.
Проект позволяет решить одну из наиболее актуальных задач современности, поставленную на повестку дня в рамках государственной научно-технической программы селекции семян картофеля: максимально заменить импортный семенной материал и усилить отечественные разработки за счет перехода на качественно новый технологический уровень.
Общее описание проекта
- Технология позволит ускоренно оценивать потенциал номерных гибридов в селекционном процессе, а также выполнять многие функциональные операции, связанные с исходным семеноводством и селекционным процессом, включая гибридизацию и клональную селекцию.
- Используемая в настоящее время система производства первичного семенного материала (миниклубней) картофеля имеет недостатки: цикл выращивания осуществляется за один оборот один раз в год, необходимо строить теплицу, коэффициент размножения небольшой (5-7 клубней). на одно растение in vitro), наличие почвы увеличивает риски заражения, большой объем ручного и механизированного труда.
- При полной реализации проектных работ будет создана новая производственная система, включающая технологические агрегаты и технологию производства: максимально минимизация ручного труда, повышение скорости воспроизводства (минимум 30 мини-клубней на растение in vitro), с минимальный риск заражения, наличие четкого цикла окупаемости и стоимости произведенного материала. Технология позволит проводить не менее 3 циклов выращивания за календарный год.
Динамика развития проекта на сегодняшний день
Что привело и в настоящее время НИОКР в области выращивания мини-клубней использует метод аэро-гидропоники на отечественных селекционных достижениях
2017 г. – Начало изучения направления исследований;
2018 г. – Изготовление первых образцов: излучателей света, прототипов аэрогидропонных модулей;
2019 г. – Работы по физическим свойствам аэрозольной среды и методам ее организации.
2020 г. – Строительство первых прототипов аэрогидропонных модулей.
2021 – Запуск исследовательской лаборатории.
2024 г. – Получение документов, выход на рынок первых прототипов.
Текущий статус проекта
Технологическая цепочка оборудования и системы его взаимодействия позволяют производить первичный безвирусный картофельный материал в изолированных условиях для целей производства оригинальных семян и поддержки селекционных процессов.
- Разработано звено – ПРОТОТИП аэрогидропонного модуля PRIMOBREEDER AERO LAB 40, предназначенного для выращивания мини-клубней картофеля из растений in vitro в условиях фитотрона. (Есть заявка на полезную модель).
- Получены документы EAC на основные компоненты системы.
- Зарегистрированное программное обеспечение PRIMOCORE LAB – предназначено для управления параметрами системы.
- Выпущены предсерийные образцы..
- Проводится эксплуатационная отладка конструкции и ее элементов.
- Проводятся исследования по технологии возделывания отечественных сортов.
Существующая конструкция прототипа аэрогидропонного модуля позволяет осуществлять выращивание миниклубней картофеля с коэффициентом от 50 до 500 миниклубней на растение в условиях in vitro. Данные подтверждены статьями ВАК, написанными совместно с УРФАНИЦ Уральского отделения РАН. Структуры работают в селекционно-технологическом центре в области картофелеводства в филиале Уральского НИИСХ – УРФАНИЦ Уральского отделения РАН. Ведется сотрудничество с научными центрами РФ для совместной работы над элементами технологии.
Программное обеспечение ПРИМОКОР
Программное обеспечение PRIMOCORE предназначено для использования в качестве центральной системы управления устройствами линейки PRIMO, с возможностью удаленного мониторинга и управления в автоматизированном режиме.
PRIMOCORE получает и анализирует данные от подключенного оборудования.
Общая цель состоит в том, чтобы данные датчиков в сочетании со знаниями квалифицированного технического специалиста могли помочь повысить производительность, а также снизить затраты.
Эти данные можно использовать для автоматизации методов ведения селекционного процесса, принятия обоснованных решений для повышения качества и минимизации рисков.
Также это программное обеспечение улучшит управление инцидентами и координацию реагирования на чрезвычайные ситуации, качество обслуживания, время безотказной работы и сократит эксплуатационные расходы во всех областях, связанных с инфраструктурой.
Основные характеристики:
• Управление питанием подключенных устройств.
• Мониторинг состояния подключенных устройств.
•Прием данных от цифровых и аналоговых датчиков.
• Регистрация событий.
• Уведомления об инцидентах.
•Планирование выполнения алгоритмов.
Инновации продукта
НАУЧНО ОБОСНОВАННОЕ
Спектральный состав и мощность светового звена обеспечивают коэффициент размножения не менее 30 миниклубней на растение на любом селекционном достижении (сорте).
Удобная в обслуживании конструкция
оборудование и рост мощности (подача заявки на патент). Цикл санации оборудования занимает не более 1 часа при минимальном ручном труде. Контейнеры позволяют поддерживать необходимые параметры температуры и влажности в прикорневой зоне. Конструкция контейнера для выращивания обеспечивает максимальную изоляцию технологических циклов выращивания от решений, доступных на рынке.
ПИТАНИЕ ВКЛЮЧЕНО
маточные (концентрированные) питательные растворы – (патентная заявка). При использовании разработанных решений на отечественном сорте Легенда получен максимальный коэффициент размножения 500 миниклубней с растения.
МАКСИМАЛЬНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
Уровень автоматизации составляет 90% всех процессов выращивания с использованием фирменного программного обеспечения. Разработанное программное обеспечение поддерживает управление до 40 устройствами ввода-вывода с возможностью дальнейшего расширения этого количества.
Перспективы развития
План разработки технологической линии для производства и селекции оригинальных семян:
ПРОИЗВОДСТВО первичного семенного материала в фитотронах, по безсубстратной технологии, круглый год, в световых условиях культивирования.
ТЕХНОЛОГИЯ выращивания растений in vitro в инкубаторах.
СОРТИРОВКА материала по характеристикам (размер, недостатки, возможные проблемы) с помощью машин с искусственным интеллектом.
ИЗОЛИРОВАННАЯ гибридизация.
ВЫРАЩИВАНИЕ рассады с использованием автоматических линий посадки и маркировки материала.
ОЦЕНКА идентичности (клональный отбор) и потенциала с использованием искусственного интеллекта.
План коммерциализации
Потребительские потребности:
- По унифицированной технологии, с комплектом оборудования, позволяющим быстро развернуть круглогодичное производство первичного безвирусного семенного материала картофеля.
- Существующие на рынке решения представляют собой гидропонное оборудование, размещаемое в летних теплицах и технология производства требует совершенствования, а также имеет недостаток – повышенный риск заражения материала бактериальными заболеваниями.
- Потребитель отдает предпочтение технологиям, работающим в современном сельском хозяйстве, которые минимизируют ручной труд и, соответственно, снижают затраты на производство.
Размер рынка
По открытым данным, Картофельный союз РФ на конец 2022 года насчитывал 98 профессиональных участников. Интерес к разрабатываемой технологии проявляют все компании, занимающиеся селекцией и семеноводством, а некоторые из них в процессе анализа предварительного интереса выразили готовность заключить контракт на поставку опытных образцов.
Кроме того, в Российской Федерации большинство предприятий, являющихся участниками рынка семенной продукции, т.е. являющихся оригинаторами, но не являются членами Картофельного союза.
По предварительным оценкам, рынок РФ на ближайшие 3 года составит около 600 млн рублей, а учитывая максимальную простоту внедрения технологии на предприятии, при разработке проекта команда рассчитывает привлечь максимально широкий круг потребителей. интерес и спрос на продукцию проекта.
Проанализировав зарубежные рынки, можно сделать вывод, что в настоящее время предметом научной конкуренции является только одна технология аэрогидропонного производства – готовой продукции (элементов технологии) на рынке нет, а технологии, работающие в крупных компаниях, являются коммерческой тайной. Поэтому продукт, производимый нашим проектом, имеет потенциал за рубежом.
