Teknologi rekayasa pertanian hortikultura rumah kacaDipublikasikake jam 17:30 tanggal 14 Oktober 2022 ing Beijing

Kanthi terus tambahing populasi global, panjaluk pangan wong saya tambah saben dina, lan kabutuhan nutrisi lan keamanan pangan saya tambah. Nandur tanduran kanthi asil dhuwur lan kualitas dhuwur minangka cara penting kanggo ngatasi masalah pangan. Nanging, metode pemuliaan tradisional mbutuhake wektu sing suwe kanggo nandur varietas sing apik, sing mbatesi kemajuan pemuliaan. Kanggo tanduran penyerbukan dhewe saben taun, butuh wektu 10 ~ 15 taun wiwit persilangan induk awal nganti produksi varietas anyar. Mulane, kanggo nyepetake kemajuan pemuliaan tanduran, penting banget kanggo ningkatake efisiensi pemuliaan lan nyepetake wektu generasi.

Pemuliaan cepet tegese ngoptimalake tingkat pertumbuhan tanduran, nyepetake kembang lan woh, lan nyepetake siklus pemuliaan kanthi ngontrol kahanan lingkungan ing ruang pertumbuhan lingkungan sing dikontrol kanthi lengkap. Pabrik tanduran minangka sistem pertanian sing bisa entuk produksi tanduran kanthi efisiensi dhuwur liwat kontrol lingkungan presisi dhuwur ing fasilitas, lan minangka lingkungan sing ideal kanggo pemuliaan cepet. Kahanan lingkungan tanduran kayata cahya, suhu, kelembapan lan konsentrasi CO2 ing pabrik relatif bisa dikontrol, lan ora utawa kurang kena pengaruh iklim eksternal. Ing kahanan lingkungan sing dikontrol, intensitas cahya, wektu cahya lan suhu sing paling apik bisa nyepetake macem-macem proses fisiologis tanduran, utamane fotosintesis lan kembang, saengga nyepetake wektu generasi pertumbuhan tanduran. Nggunakake teknologi pabrik tanduran kanggo ngontrol pertumbuhan lan perkembangan tanduran, panen woh-wohan luwih dhisik, anggere sawetara wiji kanthi kemampuan perkecambahan bisa nyukupi kabutuhan pemuliaan.

Fotoperiode, faktor lingkungan utama sing mengaruhi siklus pertumbuhan tanaman

Siklus cahya nuduhake owah-owahan periode cahya lan periode peteng sajrone sedina. Siklus cahya minangka faktor penting sing mengaruhi wutah, perkembangan, kembangan, lan woh-wohan tanduran. Kanthi ngrasakake owah-owahan siklus cahya, tanduran bisa owah saka wutah vegetatif dadi wutah reproduksi lan kembangan lan woh-wohan sing lengkap. Varietas lan genotipe tanduran sing beda-beda duwe respon fisiologis sing beda-beda marang owah-owahan fotoperiode. Tanduran sing kena srengenge suwe, yen wektu srengenge ngluwihi dawa srengenge kritis, wektu kembangan biasane dipercepat kanthi pemanjangan fotoperiode, kayata oat, gandum, lan barley. Tanduran netral, preduli saka fotoperiode, bakal mekar, kayata pari, jagung, lan timun. Tanduran sing dina cendhak, kayata kapas, kedele, lan jawawut, mbutuhake fotoperiode sing luwih murah tinimbang dawa srengenge kritis kanggo mekar. Ing kahanan lingkungan buatan kanthi cahya 8 jam lan suhu dhuwur 30℃, wektu kembangan bayam luwih saka 40 dina luwih awal tinimbang ing lingkungan lapangan. Ing perawatan siklus cahya 16/8 jam (padhang/peteng), kabeh pitu genotipe barley mekar luwih awal: Franklin (36 dina), Gairdner (35 dina), Gimmett (33 dina), Commander (30 dina), Fleet (29 dina), Baudin (26 dina) lan Lockyer (25 dina).

Ing lingkungan buatan, periode pertumbuhan gandum bisa disingkat kanthi nggunakake kultur embrio kanggo entuk tunas, banjur disinari sajrone 16 jam, lan 8 generasi bisa diasilake saben taun. Periode pertumbuhan kacang polong disingkat saka 143 dina ing lingkungan lapangan dadi 67 dina ing omah kaca buatan kanthi cahya 16 jam. Kanthi nambah fotoperiode dadi 20 jam lan nggabungake karo 21°C/16°C (awan/wengi), periode pertumbuhan kacang polong bisa disingkat dadi 68 dina, lan tingkat penetapan wiji yaiku 97,8%. Ing kondisi lingkungan sing dikontrol, sawise perawatan fotoperiode 20 jam, butuh 32 dina saka nyebar nganti ngembang, lan kabeh periode pertumbuhan yaiku 62-71 dina, sing luwih cendhek tinimbang ing kondisi lapangan luwih saka 30 dina. Ing kondisi omah kaca buatan kanthi fotoperiode 22 jam, wektu kembang gandum, barley, rapeseed lan kacang arab disingkat rata-rata 22, 64, 73 lan 33 dina. Digabungake karo panen awal wiji, tingkat perkecambahan wiji panen awal bisa tekan rata-rata 92%, 98%, 89% lan 94%, sing bisa nyukupi kabutuhan pemuliaan. Varietas paling cepet bisa terus ngasilake 6 generasi (gandum) lan 7 generasi (gandum). Ing kondisi fotoperiode 22 jam, wektu ngembang oat bisa suda 11 dina, lan 21 dina sawise ngembang, paling ora 5 wiji sing layak bisa dijamin, lan limang generasi bisa terus disebarake saben taun. Ing omah kaca buatan kanthi cahya 22 jam, periode tuwuh lentil disingkat dadi 115 dina, lan bisa ngasilake nganti 3-4 generasi saben taun. Ing kondisi cahya terus 24 jam ing omah kaca buatan, siklus tuwuh kacang tanah disingkat saka 145 dina dadi 89 dina, lan bisa disebarake nganti 4 generasi sajrone setaun.

Kualitas cahya

Cahya nduweni peran penting ing tuwuh lan perkembangan tanduran. Cahya bisa ngontrol kembang kanthi mengaruhi akeh fotoreseptor. Rasio cahya abang (R) karo cahya biru (B) penting banget kanggo kembangan tanduran. Dawane gelombang cahya abang 600 ~ 700 nm ngandhut puncak panyerepan klorofil 660 nm, sing bisa ningkatake fotosintesis kanthi efektif. Dawane gelombang cahya biru 400 ~ 500 nm bakal mengaruhi fototropisme tanduran, pambukaan stomata, lan tuwuhing tunas. Ing gandum, rasio cahya abang karo cahya biru kira-kira 1, sing bisa nyebabake kembangan paling awal. Ing kualitas cahya R:B = 4: 1, periode tuwuhing varietas kedelai sing mateng tengah lan pungkasan disingkat saka 120 dina dadi 63 dina, lan dhuwur tanduran lan biomassa nutrisi dikurangi, nanging asil wiji ora kena pengaruh, sing bisa nyukupi paling ora siji wiji saben tanduran, lan tingkat perkecambahan rata-rata wiji sing durung diwasa yaiku 81,7%. Ing kahanan cahya 10 jam lan suplemen cahya biru, tanduran kedelai dadi cendhek lan kuwat, mekar 23 dina sawise disebar, mateng sajrone 77 dina, lan bisa ngasilake nganti 5 generasi sajrone setaun.

Rasio cahya abang karo cahya abang adoh (FR) uga mengaruhi kembangan tanduran. Pigmen fotosensitif ana ing rong wujud: panyerepan cahya abang adoh (Pfr) lan panyerepan cahya abang (Pr). Ing rasio R:FR sing kurang, pigmen fotosensitif diowahi saka Pfr dadi Pr, sing nyebabake kembangan tanduran sing dawa dina. Nggunakake lampu LED kanggo ngatur R:FR (0,66 ~ 1,07) sing cocog bisa nambah dhuwur tanduran, ningkatake kembangan tanduran sing dawa dina (kayata morning glory lan snapdragon), lan nyegah kembangan tanduran sing cendhak dina (kayata marigold). Nalika R:FR luwih gedhe saka 3,1, wektu kembangan lentil bakal telat. Ngurangi R:FR dadi 1,9 bisa entuk efek kembangan sing paling apik, lan bisa mekar ing dina kaping 31 sawise ditandur. Efek cahya abang ing inhibisi kembangan dimediasi dening pigmen fotosensitif Pr. Panliten nuduhake yen nalika R:FR luwih dhuwur saka 3,5, wektu kembangan limang tanduran legum (kacang polong, buncis, kacang buncis, lentil lan lupin) bakal telat. Ing sawetara genotipe bayam lan pari, cahya abang adoh digunakake kanggo ngembangake kembang sajrone 10 lan 20 dina.

Pupuk CO₂

CO₂minangka sumber karbon utama fotosintesis. CO2 konsentrasi dhuwur₂biasane bisa ningkatake pertumbuhan lan reproduksi tanduran taunan C3, dene CO2 konsentrasi rendah₂bisa nyuda wutah lan asil reproduksi amarga watesan karbon. Contone, efisiensi fotosintesis tanduran C3, kayata pari lan gandum, mundhak kanthi tambahing CO2₂tingkat, sing nyebabake peningkatan biomassa lan awal ngembang. Kanggo nggayuh dampak positif saka CO₂Tambah konsentrasi, bisa uga perlu kanggo ngoptimalake pasokan banyu lan nutrisi. Mulane, kanthi syarat investasi tanpa wates, hidroponik bisa ngeculake potensial pertumbuhan tanduran kanthi lengkap. CO2 sing sithik₂Konsentrasi CO2 sing dhuwur nglambat wektu ngembang Arabidopsis thaliana, dene CO2 sing dhuwur₂Konsentrasi nyepetake wektu ngembang pari, nyepetake periode tuwuh pari dadi 3 sasi, lan nyebar nganti 4 generasi saben taun. Kanthi nambahake CO2₂nganti 785,7μmol/mol ing kothak pertumbuhan buatan, siklus pemuliaan varietas kedelai 'Enrei' disingkat dadi 70 dina, lan bisa berkembang biak 5 generasi sajrone setaun. Nalika CO₂Konsentrasi mundhak dadi 550μmol/mol, kembang Cajanus cajan telat nganti 8 ~ 9 dina, lan wektu panen lan mateng woh uga telat nganti 9 dina. Cajanus cajan nglumpukake gula sing ora larut ing CO2 sing dhuwur₂konsentrasi, sing bisa mengaruhi transmisi sinyal tanduran lan nundha kembangan. Kajaba iku, ing ruang pertumbuhan kanthi tambah CO₂, jumlah lan kualitas kembang kedelai mundhak, sing kondusif kanggo hibridisasi, lan tingkat hibridisasi luwih dhuwur tinimbang kedelai sing ditandur ing lapangan.

Prospek ing mangsa ngarep

Pertanian modern bisa nyepetake proses pemuliaan tanduran kanthi cara pemuliaan alternatif lan pemuliaan fasilitas. Nanging, ana sawetara kekurangan ing metode kasebut, kayata syarat geografis sing ketat, manajemen tenaga kerja sing larang, lan kahanan alam sing ora stabil, sing ora bisa njamin panen wiji sing sukses. Pemuliaan fasilitas dipengaruhi dening kahanan iklim, lan wektu kanggo nambah generasi diwatesi. Nanging, pemuliaan penanda molekuler mung nyepetake pemilihan lan nemtokake sipat target pemuliaan. Saiki, teknologi pemuliaan cepet wis diterapake ing Gramineae, Leguminosae, Cruciferae, lan tanduran liyane. Nanging, pemuliaan generasi cepet pabrik tanduran ngilangi pengaruh kahanan iklim kanthi lengkap, lan bisa ngatur lingkungan pertumbuhan miturut kabutuhan pertumbuhan lan perkembangan tanduran. Nggabungake teknologi pemuliaan cepet pabrik tanduran karo pemuliaan tradisional, pemuliaan penanda molekuler, lan metode pemuliaan liyane kanthi efektif, kanthi kondisi pemuliaan cepet, wektu sing dibutuhake kanggo entuk garis homozigot sawise hibridisasi bisa dikurangi, lan ing wektu sing padha, generasi awal bisa dipilih kanggo nyepetake wektu sing dibutuhake kanggo entuk sipat ideal lan generasi pemuliaan.

Watesan utama teknologi pemuliaan cepet tanduran ing pabrik yaiku kahanan lingkungan sing dibutuhake kanggo tuwuh lan berkembange macem-macem tanduran beda-beda, lan butuh wektu suwe kanggo entuk kahanan lingkungan kanggo pemuliaan cepet tanduran target. Ing wektu sing padha, amarga biaya konstruksi lan operasi pabrik sing dhuwur, angel nindakake eksperimen pemuliaan aditif skala gedhe, sing asring nyebabake asil wiji sing winates, sing bisa mbatesi evaluasi karakter lapangan tindak lanjut. Kanthi perbaikan lan peningkatan peralatan lan teknologi pabrik kanthi bertahap, biaya konstruksi lan operasi pabrik kanthi bertahap bisa dikurangi. Teknologi pemuliaan cepet bisa dioptimalake lan nyepetake siklus pemuliaan kanthi nggabungake teknologi pemuliaan cepet pabrik kanthi efektif karo teknik pemuliaan liyane.

AKHIR

Informasi sing dikutip

Liu Kaizhe, Liu Houcheng. Kemajuan riset teknologi pemuliaan cepat pabrik tanaman [J]. Teknologi Teknik Pertanian, 2022,42(22):46-49.