Zemiaky sa v budúcnosti musia zmeniť zo zeleniny na serióznu možnosť potravinovej bezpečnosti. Vzhľadom na obmedzenú dostupnosť obrábanej pôdy v krajine musí byť vyššia produkcia zemiakov spôsobená rastom produktivity. Budúci plán výskumu a vývoja zemiakov v CPRI by bol primárne zameraný na zvýšenie produktivity zemiakov na 34.51 t/ha do roku 2050. Druhým zameraním inštitútu bude zlepšenie kvality zemiakov podľa želania priemyslu, ako aj spotrebiteľov zemiakov v éra ekonomického rozvoja, vyššej kúpnej sily a ochoty zaplatiť viac za požadovanú kvalitu. Výskum zlepšeného skladovania zemiakov sa zameria ako ďalší dôležitý prvok s cieľom znížiť straty po zbere počas nasledujúcich 40 rokov.
Stratégia na dosiahnutie cieľov
Na splnenie cieľov a zvládnutie očakávaných výziev by sa na dosiahnutie cieľov stanovených vo vízii použila sedembodová stratégia.
- Efektívne využívanie genetických zdrojov na zlepšenie odrody
• Molekulárna charakterizácia a vývoj základnej zbierky zárodočnej plazmy.
Predšľachtenie a genetické vylepšenie zemiakov
Divoké druhy Solanum sú bohatým zdrojom rozmanitosti pre rôzne biotické alebo abiotické stresy a žiaduce agronomické vlastnosti, ktoré stále zostávajú nevyužité. Na rozšírenie genetickej základne pestovaných zemiakov je naliehavo potrebné, aby sa genetický potenciál týchto voľne žijúcich druhov využil na zvýšenie produkcie zemiakov s cieľom riešiť problémy potravinovej bezpečnosti udržateľným spôsobom. Vyžaduje sa medzinárodná spolupráca, pokiaľ ide o využitie divokej zárodočnej plazmy na ochranu a trvalo udržateľné využívanie voľne žijúcich druhov, prístup ku genetickej diverzite voľne žijúcich druhov, aktivity ťažby génov pomocou nástrojov genomiky, systematickú a integrovanú stratégiu hodnotenia, charakterizáciu radu znakov, vývoj populácie a použitie molekulárnych/genomických nástrojov na zlepšenie zemiakov.
Predšľachtiteľský výskum v CPRI by sa preto zameral najmä na získavanie divých druhov z medzinárodných génových bánk, hodnotenie týchto divých druhov na rôzne žiaduce vlastnosti, vývoj elitných genetických zásob somatickou hybridizáciou a fúziou 2n gamét, mapovanie populácie pre vybrané vlastnosti, zber jadier a prepojené molekulárne markery vedúce k prelomeniu bariér výnosu v zemiakoch.
• Rozvoj mapovania populácie a predšľachtenia vrátane somatických hybridov pre využitie širšieho genofondu.
• Heteróza a hybridná sila vedúca k zvýšeniu produkčného potenciálu zemiakov.
Hybridné zemiaky
Hoci všetky odrody zemiakov vyvinuté na celom svete sú hybridy, hybridná vitalita/heteróza nie je využitá naplno, pretože rodičovské línie nie sú in-breds/čisté línie. Pravé semená zemiakov (TPS) produkované pohlavným stykom sú veľkým prísľubom pre pestovanie zemiakov z botanických semien namiesto hľúz. Takmer všetky vírusy nie sú schopné infikovať TPS žiadúcim únikom pred zhoršením kvality semien. Jedným z problémov šľachtenia odrôd zemiakov, ktoré možno množiť a pestovať z pravého semena, je nejednotnosť agronomických vlastností. Heterogénna povaha TPS je spôsobená heterozygotnou povahou rodičov. Čisté línie/inbredné rodičovské línie nemôžu byť produkované v zemiakoch kvôli vysokej inbrídnej depresii a vlastnej nezlučiteľnosti. V polokultivovaných zemiakoch je známy gén inhibítora samoinkompatibility (Sle). Tento gén možno upraviť v pestovaných zemiakoch technikami CASPER-CAs na produkciu homozygotných rodičov špecifických pre danú vlastnosť na využitie hybridnej sily.
• Vývoj odrôd a populácií zemiakov na krátke trvanie, spracovanie, výroba škrobu, tolerancia voči teplu a suchu, tolerancia voči biotickému stresu, efektívnosť využívania živín, kharif sezóna, vývoz, skorý objem a populácie TPS.
2. Bezpečná aplikácia biotechnológie na šľachtenie zemiakov
- Štrukturálna genomika a bioinformatika na vývoj robustných molekulárnych markerov pre kvalitatívne a kvantitatívne znaky.
- Funkčná genomika na objavovanie génov pre cielené vlastnosti, ako je odolnosť proti plesni, tepelná tolerancia, tuberizácia pri vysokých teplotách, lepšia účinnosť využitia vody a živín.
- Proteomika a metabolomika pre základné štúdie tuberizácie, fotosyntézy, delenia fotoasimilátov, metabolizmu škrobu, syntézy karotenoidov a flavonoidov, kvality zásobných bielkovín, kvality spracovania.
- Vývoj technológie pre bezmarkerovú a miestne špecifickú integráciu transgénov.
- Vývoj transgénnych zemiakov so zlepšenou odolnosťou/toleranciou voči biotickým/abiotickým stresom a na zlepšenie nutričnej a spracovateľskej kvality.
3. Podpora výroby kvalitného sadivového materiálu
- Vývoj a štandardizácia nízkonákladových a efektívnych metód masového šírenia – aeropónia, bioreaktorová technológia.
Výroba semien šľachtiteľov
V súčasnosti CPRI produkuje asi 30,000 125 centov jadier a šľachtiteľského osiva každý rok, čo je dostatočné na uspokojenie dopytu po zdravých sadbových zemiakoch v krajine. Ak však vezmeme do úvahy produkciu 3.62 miliónov ton zemiakov z 2050 milióna ha do roku 2020, táto ponuka šľachtiteľského osiva pravdepodobne zaostáva za dopytom. Cieľom CPRI je produkovať jadro a šľachtiteľské semeno počas rokov 2030, 2040, 2050 a 33,000, čo sa rovná 36,000 39,000, 42,000 XNUMX, XNUMX XNUMX a XNUMX XNUMX quintálov. Keďže existuje obmedzený priestor na zvýšenie množstva šľachtiteľského osiva na farmách CPRI kvôli obmedzenej dodatočnej dostupnosti pôdy na produkciu semien, skúma sa spolupráca s inými vládnymi organizáciami, napr. SAU.
• Vektorová dynamika a jej dôsledky na kvalitu semien.
• Vývoj homozygotných populácií TPS pomocou apomixov a monohaploidií
4. Plánovanie založené na zdrojoch a manažment plodín
- Vývoj systémov/nástrojov na podporu rozhodovania založených na IT pre plánovanie plodín a manažment buriny, živín, vody, chorôb a škodcov podľa scenára klimatických zmien.
- Štandardizácia technológií vedúca k zlepšeniu sekvestrácie uhlíka a zdraviu pôdy.
- Vývoj technológií na zvýšenie efektívnosti využívania vstupov prostredníctvom presného poľnohospodárstva a mikrozávlahy.
Mikrozávlaha v zemiakoch
Mikrozávlaha (kvapkanie a postrek) umožňuje vysokofrekvenčnú aplikáciu vody v koreňovej zóne rastlín a okolo nich. Tento systém je užitočný pri aplikácii hnojív a pesticídov, výsledkom čoho je efektívne využitie výrobných vstupov. Zemiaky majú riedky a plytký koreňový systém a takmer 70 % celkovej vody spotrebuje plodina z hornej 30 cm vrstvy pôdy. Vyžaduje si 400-600 mm závlahovej vody v závislosti od klimatických podmienok, typu pôdy, dĺžky vegetačného obdobia, dĺžky odrody, účelu pestovania a spôsobu zavlažovania atď. CPRI vyvinulo technológiu mikrozávlahy pre použitie pri pestovaní zemiakov. Prostredníctvom hnojenia sa živiny aplikujú so zavlažovaním (kvapkaním) v blízkosti koreňovej zóny rastlín, aby sa zabezpečila optimálna vlhkosť a živiny počas celého obdobia rastu plodín. Hnojenie postrekovačom je tiež nová technika, pri ktorej sa živiny, najmä dusík, aplikujú postrekovačom postrekom na listy priamo na lístie. Tieto spôsoby zavlažovania/hnojenia šetria vodu (približne 30 – 50 % úspory) a zároveň poskytujú o 15 – 30 vyšší výnos s úsporou až 25 % na hnojivách. Túto technológiu si osvojili pestovatelia zemiakov v rôznych častiach krajiny, avšak Gudžarát možno považovať za vzor pre prijatie moderných metód zavlažovania, pretože štát má najvyššiu mieru zavedenia technológie mikrozávlahy, vrátane úrody zemiakov. V dôsledku toho má Gudžarát najvyššiu produktivitu zemiakov v Indii.
5. Ekologická ochrana plodín
- Katalogizácia variability genómu a dynamiky nových populácií patogénov/škodcov (patogenomika).
- Vývoj diagnostiky na detekciu patogénov na laboratórnej aj terénnej úrovni pomocou mikropolí a nanotechnológií.
- Ekológia a manažment prospešných mikroorganizmov na zvýšenie produktivity plodín a manažment chorôb.
Prenosné súpravy mierok
Inštitút vyvinul prenosné súpravy mierok na detekciu hlavných zemiakových vírusov na úrovni terénu na základe imunotestu laterálneho prietoku pre jeden alebo kombináciu dvoch vírusov. Tieto súpravy sú prenosné a ľahko použiteľné akýmkoľvek zainteresovaným subjektom vrátane farmárov na úrovni poľa na zistenie zdravotného štandardu úrody zemiakov. Súpravy boli vydané čestným ministrom poľnohospodárstva v deň založenia ICAR po overení v centrách AICRP (P) a progresívnymi pestovateľmi.
6. Podpora energeticky účinného skladovania a diverzifikovaného využívania zemiakov
- Vylepšená technológia pre skladovanie pri zvýšenej teplote na farme aj mimo nej.
- Vývoj nových procesov, produktov a technológií využitia pre diverzifikované využitie zemiakov vrátane využitia odpadu.
- Obohacovanie potravín na zvýšenie nutričnej kvality spracovaných potravín.
- Technológie na zníženie glykemického indexu.
7. Posilnenie rozhrania medzi inštitútom a farmárom pre šírenie technológií
- Porovnávacie štúdie ziskovosti fariem z hľadiska schopnosti prispievať k HDP rôznymi plodinami na poskytovanie účinných politických vstupov.
- Dokonalé technické šírenie prostredníctvom optimálnej kombinácie tradičných a moderných rozširujúcich nástrojov.
Špičkové výskumné témy
CPRI bude pre svoj budúci výskum a vývoj využívať nasledujúce špičkové výskumné témy.
• Vývoj transgénnych zemiakov na riešenie vysoko rizikových oblastí, napr. biotické a abiotické stresy, zlepšenie kvality a širšia adaptácia.
Skoré dozrievanie neutrálnych odrôd
Budúci dôraz inštitútu sa bude klásť na využívanie technológií ako genomika, transkriptomika a iná omika v oblasti zlepšovania zemiakov. Gény a alely sú známe svojou tuberóziou a zrelosťou, a preto bude v blízkej budúcnosti veľmi dobré vyvinúť úsilie na vývoj odrôd, ktoré dozrievajú za 50 – 60 dní a sú schopné zapadnúť do rôznych sekvencií plodín.
• Spracovateľský sektor: vývoj odrôd štiepania za studena.
• Sadivársky sektor: produkcia sadbových zemiakov v netradičných oblastiach.
• Zdravotníctvo: vývoj zemiakov s nízkym glykemickým indexom a vysokým obsahom antioxidantov.
• Identifikácia nových génov a markerov dôležitých vlastností.
• Plne automatický zberač zemiakov pre úsporu práce.
• Štúdie o proteomike a fenomike zemiakov s odkazom na tuberózu.
• Molekulárny marker ďalšej generácie, SNP, s odkazom na odolnosť voči chorobám a kvalitatívne znaky, bude vyvinutý ťažbou alel a resekvenovaním.
• Bol by vyvinutý inteligentný systém biologického rizika (sledovanie rasových vzorcov rôznych patogénov a škodcov a systémy včasného varovania) na prijímanie informovaných rozhodnutí na miestnej, regionálnej a národnej úrovni.
• IKT, GIS a možnosti diaľkového snímania sa použijú na pochopenie a zmiernenie nepriaznivých účinkov zmeny klímy a globálneho otepľovania, na identifikáciu nových oblastí pestovania zemiakov a na vývoj systémov na podporu rozhodovania s cieľom čeliť hroziacim zložitým výzvam.
Relevantnosť CPRI do roku 2050
Pod vplyvom rýchlej privatizácie a deinvestovania štátom riadených inštitúcií je zrejmé, či inštitúty vládneho sektora ako CPRI zostanú relevantné do roku 2050 alebo nie? Odpoveď nie je jednoduchá a priamočiara. Je isté, že takéto inštitúty budú musieť vo veľkej miere závisieť od vlastných zdrojov prostredníctvom súkromnej spolupráce, konzultačných projektov a poskytovania prispôsobených riešení, aby prežili. CPRI už začala komercializovať svoje technológie, ako je aeropónia a bio hnojivá (B-5) atď. Mimoriadna schopnosť inštitútu rýchlo reagovať a prispôsobiť sa novej situácii z neho robí vhodného kandidáta nielen na prežitie do roku 2050, ale inštitút je Očakáva sa, že sa dovtedy stane centrom excelentnosti vo výskume a vývoji zemiakov na celosvetovej úrovni.
CPRI je dostatočne pripravená nielen na to, aby si udržala pozíciu poprednej organizácie výskumu a vývoja zemiakov v krajine, ale aby sa stala vedúcou svetovou výskumnou inštitúciou. Táto dôvera nie je len z prianí, ale je založená na zariadeniach svetovej triedy vytvorených v inštitúte tvrdou prácou niekoľkých rokov. Tým, že je indickým členom konzorcia 26 medzinárodných inštitútov patriacich do 14 krajín na dešifrovanie genómu zemiakov a publikovaním výsledkov v celosvetovo poprednej vedeckej publikácii „Nature“, CPRI už začala svoju cestu do tejto destinácie. Do roku 2050 nebude CPRI len prispievajúcim partnerom v nadnárodných projektoch výskumu zemiakov, ale bude pôsobiť ako vedúci výskumu v oblasti globálneho výskumu a vývoja zemiakov, najmä v trópoch a subtrópoch.