Чем является клубень картофеля

картофель

Когда производители картофеля говорят о семени, они подразумевают клубень, вегетативное семя, не ботаническое. Картофельный клубень является модифицированным стеблем с содержанием воды 70-75% и оставшимися 25-30% сухого вещества. Он имеет почки, из которых и начинается новый рост.

Что такое клубень картофеля

Клубень – часть растения, играющая роль в круглогодичной вегетации. Являясь хранилищем энергии и питательных веществ, служит для восстановления роста в течение следующего вегетационного периода и как средство бесполого размножения.

Пророщенные картофелины
Пророщенные картофелины служат для выращивания новых кустов

Строго говоря, это верхушка подземного стебля, названная корневищем, которое набухает питательными веществами.

Растение использует накопленную энергию, чтобы поддержать новые побеги, тем самым гарантируя выживаемость вида. Помогает закрепиться растению в почве, как это делают корни.

Клубень отличается от многих луковиц и клубнелуковиц тем, что  него нет оболочки – защитного покрытия, предотвращающего от чрезмерной потери влаги. Также у него нет базальной пластинки, из которой вырастают корни.

Определение клубня

Картофель – стволовой клубень с частями нормального стебля (включая узлы, которые называют почками или глазками) и междоузлия. По строению каждый узел имеет листовой след, способен прорастать и развиваться в новый стебель.

Растение выращивают из целых и разрезанных картофелин, а количество стеблей, полученных из посаженного экземпляра, зависит от количества глазков и его физиологического возраста.

картошка в разрезе
Не все сорта культуры можно выращивать из разрезанных экземпляров

Почки расположены по спирали, начиная с конца, противоположного точке крепления к столону. Конечная почка появляется в дальней точке от прикрепления столонов, демонстрируя верхушечное доминирование, как и нормальный стебель.

Внутри клубень наполнен крахмалом, хранящимся в увеличенной паренхиме, подобной клеткам. Внутренняя часть имеет типичную для любого стебля клеточную структуру (сердцевину, сосудистые зоны и кору).

Как образуется клубень

Стеблевой клубень образуется из утолщенных корневищ (подземных стеблей) или столонов, которые развиваются из нижних листовых пазух на стебле и прорастают в почву.

Столон удлиняется в течение долгих дней при наличии высоких уровней ауксинов, которые предотвращают рост корней столона. Прежде чем начнется новое образование картофелин, столон должен быть определенного возраста.

Листья, по мере роста растения, производят крахмал, который транспортируют на концы подземных стеблей (столонов). Они сгущаются, образуя несколько клубней, расположенных ближе к поверхности почвы.

Набухание их происходит, когда растение начинает вкладывать в них большую часть своих ресурсов. Образование клубней завершается, когда температура почвы достигает 27 ° C. Картофель считается культурой холодного сезона.

В конце вегетационного периода надземная часть растения отмирает до уровня почвы, а новые клубни отделяются от столонов. Количество зрелых экземпляров зависит от почвы (наличия питательных веществ в ней), уровня влажности. Они могут различаться по размеру, форме.

Вредители и заболевания

Фитофтороз

Остается серьезной проблемой для картофеля. Болезнь, вызванная мицелиальным организмом фитофтора, Phytophthora infestans, быстро распространяется в листве и картофелинах. В регионах с умеренным климатом почва или растительный мусор укрывают патоген между сезонами.

Он выживает в инфицированных экземплярах, которые остаются в почве с прошлого сезона. Семенные кусочки также могут быть инфицированы и содержать патоген. Когда появляются новые побеги из зараженных семян гриб заражает и затем спорулирует на новом росте.

Фитофтороз
Фитофтороз

Спорангии

Микроскопические, бесполые споры, которые производит патоген. При благоприятных условиях окружающей среды распространяются по воздуху или воде. Они приземляются на листву и при низких температурах и достаточной влажности образуют и высвобождают зооспоры, мигрирующие по поверхности влажного листа.

Каждый зооспор со временем прорастает в указанных условиях и отправляет зародышевую трубку в ткани листьев. Проникая в эпидермис на нескольких участках, вызывает небольшие коричневые пятна. Они быстро расширяются в крупные гнили.

Парша обыкновенная

Заражение картофеля фитопатогенном Streptomyces scabies. Признаки инфекции проявляются на поверхности с пробковыми образованиями коричневого цвета неправильной формы в диаметре до нескольких миллиметров.

Заболевание не влияет на урожай, хотя и снижает его качество.  Зараженный картофель съедобен, качество и вкус плоти такое же, как и у здоровых экземпляров. Причиной обычной парши является нехватка воды при выращивании растения.

Парша обыкновенная
Парша обыкновенная

Парша серебристая

Вызвана патогенном Helminthosporium solani. Появляющиеся на клубне светло-коричневые пятна изменяет проходимость кожицы, что приводит к усадке и потери воды. Идеальные условия для распространения болезни – высокая температура и  повышенная влажность.

Парша серебристая
Парша серебристая

Парша порошистая

Вызвана псевдогрибом Spongospora subterranea f. sp. Признаки включают небольшие повреждения (наросты белого цвета) на ранней стадии болезни, прогрессирующие до светлых пустул (в виде бородавок) на поверхности клубней.

С созреванием они становятся рельефными, растрескиваются, образуя язвы, заполненные коричневой порошкообразной массой.

Порошистая парша
Порошистая парша

Ооспороз или парша бугорчатая

Возбудителем является аскомицетовый гриб, Polyscytalum pustulans, поражающий глазки на семенных клубнях.

Ооспороз
Ооспороз

Вредители

Насекомые, передающие болезни картофеля и повреждающие растение:

  • колорадский жук;
  • картофельная моль (фторимея);
  • большая тля;
  • нематода.
Большая проблема для картофеля – слизни. В процессе роста они зарываются в клубни, прокладывая туннели, при этом  окружающая плоть приобретает коричневый цвет и посаженный картофель  почти полностью несъедобен.

Строение картофеля

Картофель – травянистое многолетнее растение, в зависимости от сорта вырастающее до 100 сантиметров. Листья отмирают после цветения, плодоношения и образования клубней. Цветы белого, розового  или фиолетового цвета с желтыми тычинками (кожица клубней зависит от окраса цветка).

Культура в основном перекрестно опыляется насекомыми, но также и самоопыляется. Сигналом для формирования клубней, как правило, служит уменьшение длины светового дня, но в коммерческих сортах эта тенденция сведена к минимуму.

Картошка включает:

  • наземную часть растения (или ботву):  ветвящийся куст, состоящий их нескольких стеблей (от 4 до 8);
  • листья темно-зеленого цвета, прерывистонепарноперисторассеченные, расположенные спирально на стебле. Каждый лист представлен средней жилкой (осью), парами боковых супротивных  долей, между которыми имеются  дольки и в свою очередь между ними – долечки (число зависит от возраста листа), на вершине листа размещается непарная доля;
  • цветки обоеполые и обладают   основными частями: чашечка, венчик, мужской элемент (тычиночный) и женский элемент;
  • столоны, образующие адвентивные корни в узлах, и новые растения из почек.

Какие плоды образует картофель

Отцветая, растение производит небольшие зеленые плоды, напоминающие зеленые помидоры черри. Растения, размножающиеся из клубней, являются клонами родителей.

Из семян выращивают новые сорта, которые потом размножают вегетативно. Плодородные плоды содержат больше 200 семян картофеля в тетраплоидных сортах.

Корнеплоды, корневища, клубни, корневые клубни относятся к корневой системе, их не следует путать с плодами. В ботанике истинные корни (корнеплоды и корневые клубни) отличают от некорневых (клубни, корневища).

Корнеплод орган растения, увеличенный для хранения энергии в виде углеводов;

ассоциируется с корневой системой (о чем говорит первая часть названия),

не является плодом (вторая часть названия с биологической точки зрения некорректная)

Корневище видоизмененный подземный стебель растения с придаточными корнями, рудиментарными листьями, и пазушными почками
Клубень укороченный побег, модифицированный для хранения энергии (углеводов) или воды
Корневой клубень утолщение корней (главного или придаточных) как результат отложения питательных веществ для запаса
Строение картофеля
Строение картофеля

Столон похож на корневище, но, в отличие от него  является основным стеблем растения. Побеги из столона развиваются из существующего стебля, имеют длинные междоузлия, и в конце образуют  новые побеги.

Биологические особенности культуры

От посадки до созревания период составляет  от 80 до 150 дней, в зависимости от сортов. Жизненный цикл картошки характеризуется инициацией и ростом с последующим периодом покоя, наконец, прорастанием, приводящим к следующей вегетативной генерации.

Начало прорастания после периода покоя сопровождается усилением клеточного метаболизма. Проростки появляются из почек (глазков).

Следом формируются все растительные части. Происходит фотосинтез. Первый и второй этапы продолжаются от 30 до 70 дней в зависимости от даты посадки, температуры почвы и других факторов окружающей среды, физиологического возраста клубней и характеристик конкретных сортов.

Формирование клубней происходит примерно через 30- 60 дней после посадки семенных клубней, от латеральных подпочвенных почек, развивающихся у основания основного стебля, которые, когда под землей развиваются в столоны из-за диагравитропического роста.

Когда условия благоприятны для инициации клубней, удлинение столона прекращается, и клетки, расположенные в сердцевине и коре апикальной области столона, сначала расширяются, а затем делятся продольно.

Сочетание этих процессов приводит к набуханию субапикальной части столона. Эта фаза связана с цветением (но не всегда).

В процессе расширения клубни накапливают углеводы (главным образом крахмала) и белки. Снижая общую метаболическую активность, они ведут себя как обычные сосуды для хранения.

Клубни собирают с 90 до 160 день после посадки, в зависимости от сортов, площади производства и условий маркетинга. Крахмал обычно составляет 20% от свежего веса зрелого клубня.

После того, как картофельные лозы отмирают, кожица клубня утолщается и затвердевает (сахара превращаются в крахмал), что обеспечивает большую защиту клубней во время сбора урожая, в том числе блокируя проникновение в них патогенных микроорганизмов.

Хотя период покоя определяется отсутствием видимого роста, спящие меристемы остаются метаболически активными, только скорость многих клеточных процесс подавляется.

Зеленая кожура свидетельствует о выработке соланина, который вреден для человека
Зеленая кожура свидетельствует о выработке соланина, который вреден для человека
Клубень, подвергаясь воздействию света,  начинает продуцировать хлорофилл и иламин.  Зеленая кожица или мякоть сигнализируют о повышении уровня содержания  соламина. Предотвратить облучение развивающихся клубней помогает мульчирование. По этой же причине клубни должны храниться в темном месте после сбора урожая.

Химический состав и питательная ценность картофеля

Клубень содержит в среднем около 78% воды, таким образом, только оставшиеся 20% имеют прямую пищевую ценность.  Углеводы (18,4%) — наиболее многочисленные питательные вещества картофеля, представленные крахмалом и некоторыми растворимыми углеводами декстроза, сахар.

В молодых клубнях большая доля сахаров и меньше крахмала. Но чем дольше он находится в почве, тем больше увеличивается содержание крахмала. По мере прорастания часть крахмала превращается в растворимую глюкозу.

Иногда можно слышать, что картошка неудобоварима из-за большого содержания целлюлозы. На самом деле такая критика не имеет никаких оснований. Содержание целлюлозы менее 0,5%, как и во многих зерновых и овощных культурах.

МАЛЕНЬКИЙ КЛУБЕНЬ
Чем меньше клубень, тем больше в нем сахара

Жир или эфирный экстракт появляется в  незначительных количествах, его можно практически игнорировать при обсуждении пищевой ценности, тем более что большая часть находится в несъедобной кожуре в виде воскоподобного тела.

Белки картофеля подразделяют на три группы: пататин, ингибиторы протеазы и высокомолекулярные белки. Гликопротеин пататин составляет около 20% от общего количества растворимого белка в картофеле. Пататин проявляет ферментативную активность, играет роль в защите от вредителей и патогенов.

Небелковыми формами азотистых веществ в картофеле являются аспарагин и небольшое количество аминокислот. Возможно, что они способствуют пищеварению или служат аналогичной цели.

Наиболее важными минеральными веществами, содержащимися в картофеле, являются соединения калия и фосфорной кислоты. Существует несколько органических кислот   (лимонная, винная и янтарная), которые различаются в клубнях разного возраста и в определенной мере учитывают вкус картофеля.

Картофель – хороший источник  витамина B6 и хороший источник калия, меди, витамина С, марганца, фосфора, ниацина, диетического волокна. Содержит множество фитонутриентов, обладающих антиоксидантной активностью. Среди этих важных укрепляющих здоровье соединений являются каротиноиды, флавоноиды и кофеиновая кислота.

витамины
В некотором роде картофель может заменить витаминный комплекс, так как в нем содержится много полезных веществ
О пользе культуры: британские ученые из Института исследований пищевых продуктов определили в картофеле соединения, понижающие кровяное давление, называемые кукоаминами.

Применение картофеля

В современном мире картофель используется не только в пищу, включая производство алкогольных напитков.

Среди сотни других способов применение картофеля:

  • крахмал в пищевой промышленности используется для производства загустителей, в текстильной промышленности – клеев и для изготовления бумаги и досок;
  • исследуется для получения полимолочной кислоты для использования в производстве пластмассовых изделий;   крахмал служит  в качестве основы для биоразлагаемой упаковки;
  • картофельная кожица, смешанная с медом – народное средство от ожогов в Индии. В ожоговых центрах страны экспериментируют с тонким наружным слоем клубней для лечения ожогов;
  • исследуется учеными благодаря его клональной природе, последовательной паренхимы ткани, низкой метаболической активности.
Крахмал
Крахмал, получаемый из культуры, имеет несколько способов применения в разных сферах

История культуры в Европе и России

Испанские конкистадоры впервые столкнулись с картофелем, когда они прибыли в Перу в 1532 году в поисках золота. После прибытия картофеля в Испанию в 1570 году несколько испанских фермеров начали выращивать его в небольших масштабах, главным образом в качестве продовольствия для скота.

Из Испании картофель распространился в Италию и другие европейские страны в конце 1500-х годов, хотя изначально у народа он не получил теплого приема.

В северной Европе картофель выращивался в ботанических садах как экзотическая новинка. Введение картофеля в России традиционно связывают с именем   Петра Великого.

По другой версии Екатерина Великая приказала поданным начать культивировать клубни, но народ в большинстве своем, поддержанный Православной Церковью, которая утверждала, что картофель не упоминается в Библии, игнорировал это указание.

До 1850 года картофель не выращивали широко в России, пока Николай I не начал претворять в жизнь приказ императрицы.

Екатерина Вторая
Екатерина Вторая, благодаря которой картофель распространился по России

Картофель — важная модель растения. Он имеет несколько биологических особенностей, которые делают его привлекательной моделью для изучения.  Как и многие другие важные культуры, картофель является полиплоидом. Эффект полиплоидии на растениеводство еще предстоит определить, но его распространенность в сельскохозяйственных культурах дает определенные преимущества.