(ПРИМЕЧАНИЕ: это первая из двух частей программы «Видение 2026», посвященная переосмыслению системы сертификации семенного картофеля.)
Настойчивость консультанта по растениеводству в оказании помощи производителям семенного картофеля и вера в то, что существует более быстрый и лучший способ получить данные о состоянии семян, предоставили идеальную основу для исследователей из USDA-ARS (Итака, Нью-Йорк) и Университета штата Колорадо (CSU) для перевода десятилетняя лабораторная работа в реальном мире. Интересно, что эти усилия заинтересованных сторон хорошо совпали с «Видением 2026» Национального совета по картофелю, группой, которой было поручено распознать и использовать новые доступные инструменты для производства картофеля более высокого качества, чтобы удовлетворить потребности потребителей, поскольку рентабельность становится все более ограниченной.
Система с более чем вековой историей
Сертификация семенного картофеля в США имеет историю защиты здоровья семенного картофеля с 1913 года. Агентства по сертификации и исследователи определили, какие патогены являются важными, разработали чувствительные молекулярные тесты почти для всех патогенов, которые ограничивают производство семенного картофеля в США, а также разработали соответствующие уровни выборки и толерантности. при заболеваниях, передающихся через клубни.
Текущая сертификация семенного картофеля основана, главным образом, на визуальном осмотре картофельных полей в течение вегетационного периода с последующим выращиванием после сбора урожая для выявления вирусов, таких как PVY. В совокупности 16 программ сертификации семенного картофеля на уровне штата летом оценивают 100,000 XNUMX акров земли и ежегодно отбирают более миллиона клубней с этих полей для оценки состояния партий семян в системах зимнего тестирования.
Необходимо изменить статус-кво
Итак, если все в порядке, можно задаться вопросом, есть ли необходимость вернуться к нынешним методам. Что ж, постоянная зависимость от визуально идентифицируемых симптомов стала формой давления отбора для штаммов патогенов, у которых отсутствуют легко наблюдаемые симптомы. Кроме того, глобальное перемещение зародышевой плазмы ответственно за внедрение и распространение других новых патогенов, которые являются новыми или изменились с момента первоначальной сертификации семян. Некоторые новые патогены, такие как вирус картофельной швабры и вирус табачной погремушки, которые могут вызывать отторжение процессора из-за внутренних дефектов, плохо изучены. Эти новые патогены могут проявлять симптомы на листьях по-разному в зависимости от климата, сорта картофеля и широты, а некоторые из них редко вызывают какие-либо симптомы на листьях.
Своевременность принятия важных бизнес-решений
Самое главное, что агентства по сертификации семенного картофеля обычно предоставляют результаты сертификации производителям через четыре месяца после сбора клубней. Это включает в себя сбор образцов клубней, химическое разрушение состояния покоя клубней, отправку нескольких тысяч фунтов клубней в места зимнего выращивания, такие как Гавайи и Флорида, отбор проб листьев с виноградных лоз, тестирование и последующее предоставление результатов производителям. Этот временной лаг ограничивает возможности производителей семенного картофеля и покупателей семян принимать обоснованные решения по управлению бизнесом, пока они ждут результатов сертификации семян, которые решают, могут ли семена продаваться как сертифицированные семена или нет.
Чтобы обеспечить обязательства перед потенциальным покупателем семенного картофеля, производитель семенного картофеля должен иметь возможность получить результаты сертификации как можно раньше. Одним из способов преодоления этого узкого места является использование ПЦР-тестирования (аналогичного тесту на вирус SARS-CoV-2) только что собранных клубней, что может улучшить обнаружение патогенов, обеспечивая при этом оперативные результаты для производителей.
Это имело смысл для Дона Склярчика, которому поручено исследовать будущие потребности отрасли в качестве volunteer председатель комитета Национального совета по картофелю по инициативе по здоровью семенного картофеля «Видение 2026». Сам Склярчик, новатор в области выращивания картофеля на тканевой культуре в 1980-х годах на семеноводческой ферме Скларчик в Мичигане, прошел грань между экономикой эффективного производства и риском/выгодой новых методов, и этот опыт сделал Дона очевидным выбором для координации групп, ищущих новые способы делать что-то.
Как все начиналось
То, что началось в лаборатории Стюарта Грея (учёного Министерства сельского хозяйства США на пенсии) как просьба «найти способ проверить клубни на наличие вирусов картофеля и иметь возможность протестировать их к 10,000 400 годам», с тех пор развило свою собственную жизнь с интересом во всём мире. различных штатов и сертификационных агентств. Тестирование клубней в масштабе, необходимом для сертификации партии семян, может быть мерой выносливости человека, поскольку для прогнозирования приемлемости уровня заболевания на всем поле требуется XNUMX случайно собранных клубней.
Но как проверить клубни тысячами? Лаборатория Грея адаптировала технологию работы полиции на месте преступления, разработав индивидуальную версию карт Whatman FTA, которые часто используются при тестировании на людях. Этот новый метод обеспечил безопасный и надежный способ сбора, транспортировки и хранения ДНК картофеля при комнатной температуре. Этот подход также избавил от необходимости отправлять тяжелые клубни, покрытые грязью, в испытательные лаборатории. Кроме того, они разработали молекулярные анализы для крупномасштабной обработки и определили тип образца, который необходимо взять из клубня, чтобы иметь приемлемые статистические шансы для определения истинного статуса инфекции. Теперь, когда методы были разработаны, следующим логическим шагом было внедрение этих методов в реальные приложения.
Много рук делают работу легкой
Узнав об исследованиях Грея, прогрессивный производитель семян, заинтересованный в получении дополнительной информации об урожае семенного картофеля на своей ферме, объединился с исследователями Министерства сельского хозяйства США-ARS и CSU и предложил свою ферму, рабочую силу и урожай семян в качестве экспериментальной площадки для сотрудничества на ферме. В октябре 2020 года производитель поручил своей полевой бригаде двухдневную оплачиваемую работу по отбору проб клубней, поскольку обработка клубней является одним из препятствий для лабораторного молекулярного тестирования.
Экипаж был обучен на месте помещать образцы клубней на карты FTA, которые отправлялись в лабораторию USDA-ARS для последующего анализа вместо транспортируемых клубней. Взамен производитель получил конкурентное преимущество благодаря ранним результатам по своим рассадным участкам в ноябре по сравнению с существующими стандартными февральскими результатами по зимним выращиваниям.
Что было изучено
В совокупности команда получила ценную информацию о том, что в этом проекте есть некоторые практические компоненты, которые необходимо использовать для обеспечения масштабируемости. Когда результаты были представлены кооператору-производителю семян, состоялась дискуссия, которая подтвердила необходимость более крупного набора данных с участием кооператоров из разных штатов и партий семян, чтобы можно было получить данные с более высокой достоверностью. Эксперимент был повторен с партиями семян, собранными в 2021 году, и с дополнительными производителями семян из Айдахо, Колорадо, Небраски и Вашингтона. Все эти производители получили свои собственные конфиденциальные результаты испытаний семян на PVY, PMTV и TRV к 18 ноября этого года и ожидают результатов испытаний этих клубней на выращивании для сравнения.
На горизонте
Программа NPC Vision 2026 в конечном итоге направлена на то, чтобы позволить картофельной промышленности использовать новейшие технологии высокопроизводительного тестирования, некоторые из которых были разработаны из-за вируса SARS-CoV-2 и его вариантов. Участники «Видения 2026» активно ищут партнеров для этого. Этот проект, реализуемый семеноводами, направленный на разработку фермерской и лабораторной модели для внедрения коммерческого высокопроизводительного тестирования семенного картофеля на основе ПЦР, а также выявление и устранение препятствий для более широкого внедрения этого подхода, возможно, и есть то, что предполагал NPC.
Ожидаемое участие производителей семенного картофеля в этом проекте, обусловленное перспективами получения результатов быстрее, чем при обычном выращивании зимнего картофеля, будет способствовать принятию этого нового подхода картофельной промышленностью в США. Альтернативно, переход к высокопроизводительной молекулярной диагностике будет способствовать коллективно предоставим картофельной отрасли более быстрые и точные данные о состоянии семян, что должно улучшить качество будущего и, как мы надеемся, улучшить безопасность торговли товарными культурами.
Однако мы действуем с осторожностью. Этот десятилетний подход к разработке и распространению этого метода, ориентированный на производителей, должен защитить от чрезмерного регулирования и чрезмерного тестирования семенного картофеля, в то же время обеспечивая гибкость в реагировании на возникающие заболевания.
