В будущем картофель должен превратиться из просто овоща в серьезный продукт для обеспечения продовольственной безопасности. Учитывая ограниченность пахотных земель в стране, рост производства картофеля должен быть обусловлен ростом урожайности. Будущая дорожная карта исследований и разработок картофеля в CPRI будет в первую очередь направлена на повышение урожайности картофеля до 34.51 т / га к 2050 году. Вторым направлением деятельности института будет улучшение качества картофеля в соответствии с требованиями отрасли, а также потребителей картофеля. Эпоха экономического развития, более высокой покупательной способности и готовности платить больше за желаемое качество. Исследования по улучшению хранения картофеля станут еще одним жизненно важным компонентом для снижения послеуборочных потерь в течение следующих 40 лет.
Стратегия достижения целей
Для достижения целей и решения ожидаемых проблем будет использоваться следующая семисторонняя стратегия для достижения целей, поставленных в видении.
- Эффективное использование генетических ресурсов для улучшения сортов
• Молекулярная характеристика и разработка основной коллекции зародышевой плазмы.
Предселективное и генетическое улучшение картофеля
Дикие виды Solanum представляют собой богатый источник разнообразия для различных биотических или абиотических стрессов, а также желательных агрономических признаков, которые до сих пор остаются неиспользованными. Для расширения генетической базы культивируемого картофеля крайне необходимо, чтобы генетический потенциал этих диких видов был использован для увеличения производства картофеля с целью устойчивого решения проблем продовольственной безопасности. Необходимо международное сотрудничество с точки зрения использования дикой гермоплазмы для сохранения и устойчивого использования диких видов, доступа к генетическому разнообразию диких видов, деятельности по добыче генов с помощью инструментов геномики, систематической и комплексной стратегии оценки, характеристики ряда признаков, развития популяции. и использование инструментов молекулярной/геномики для улучшения картофеля.
Таким образом, предварительные селекционные исследования в CPRI будут в основном сосредоточены на приобретении диких видов из международных генетических банков, оценке этих диких видов на различные желательные признаки, развитии элитных генетических групп путем соматической гибридизации и слияния 2n гамет, картировании популяций для выбранных признаки, сбор сердцевины и связанные молекулярные маркеры, ведущие к преодолению барьеров урожайности картофеля.
• Развитие картирования популяции и предварительной селекции, включая соматические гибриды, для использования более широкого генофонда.
• Гетерозис и гибридная сила, ведущие к увеличению продуктивного потенциала картофеля.
Гибридный картофель
Хотя все сорта картофеля, выведенные во всем мире, являются гибридами, потенциал гибридной силы/гетерозиса не используется в полной мере, поскольку родительские линии не являются инбредными/чистыми линиями. Настоящие семена картофеля (TPS), полученные половым путем, имеют большие перспективы для выращивания картофеля из ботанических семян вместо клубней. Почти все вирусы неспособны инфицировать ТПС с желательным уходом от ухудшения качества семян. Одной из проблем селекции сортов картофеля, которые можно размножать и выращивать из настоящих семян, является отсутствие единообразия агрономических признаков. Гетерогенный характер ТПС обусловлен гетерозиготностью родителей. Чистые линии/инбредные родительские линии не могут быть получены у картофеля из-за высокой инбредной депрессии и самонесовместимости. У полукультурного картофеля известен ген ингибитора самонесовместимости (Sle). Этот ген можно отредактировать в культивируемом картофеле с помощью методов CASPER-CA для получения гомозиготных родительских растений со специфическими признаками для использования силы гибрида.
• Кратковременное создание сортов и популяций картофеля, переработка, производство крахмала, устойчивость к жаре и засухе, устойчивость к биотическому стрессу, эффективность использования питательных веществ, хариф Сезон, Izvoz,en, ранний набор массы и популяции TPS.
2. Безопасное применение биотехнологии для улучшения картофеля.
- Структурная геномика и биоинформатика для разработки надежных молекулярных маркеров качественных и количественных признаков.
- Функциональная геномика для открытия генов целевых признаков, таких как устойчивость к фитофторозу, термостойкость, высокотемпературное клубнеобразование, более эффективное использование воды и питательных веществ.
- Протеомика и метаболомика для фундаментальных исследований клубнеобразования, фотосинтеза, разделения фотоассимилятов, метаболизма крахмала, синтеза каротиноидов и флавоноидов, качества запасного белка, качества переработки.
- Разработка технологии для безмаркерной и сайт-специфической интеграции трансгенов.
- Разработка трансгенного картофеля с улучшенной устойчивостью/толерантностью к биотическим/абиотическим стрессам, а также для улучшения качества питания и обработки.
3. Стимулирование производства качественного посадочного материала
- Разработка и стандартизация недорогих и эффективных методов массового размножения – аэропоника, биореакторная технология.
Семеноводство селекционеров
В настоящее время CPRI производит около 30,000 125 центнеров ядерных и племенных семян каждый год, чего достаточно только для удовлетворения спроса на здоровый семенной картофель в стране. Однако, учитывая производство 3.62 млн тонн картофеля с 2050 млн га к 2020 году, это предложение селекционных семян, вероятно, не будет соответствовать спросу. Целью CPRI является производство ядерных и племенных семян в течение 2030, 2040, 2050 и 33,000 годов в количестве 36,000 39,000, 42,000 XNUMX, XNUMX XNUMX и XNUMX XNUMX центнеров соответственно. Поскольку возможности для увеличения количества племенных семян на фермах CPRI ограничены из-за ограниченности дополнительной доступной земли для производства семян, изучается возможность сотрудничества с другими государственными организациями, например, SAU.
• Динамика переносчиков и ее влияние на качество семян.
• Развитие гомозиготных популяций TPS с использованием апомиксов и моногаплоидии.
4. Планирование на основе ресурсов и управление культурами
- Разработка систем/инструментов поддержки принятия решений на основе ИТ для планирования посевов и управления сорняками, питательными веществами, водой, болезнями и вредителями в условиях изменения климата.
- Стандартизация технологий, ведущая к улучшению связывания углерода и улучшению здоровья почвы.
- Разработка технологий повышения эффективности использования вводимых ресурсов за счет точного земледелия и микроорошения.
Микроорошение картофеля
Микроорошение (капельное и разбрызгивающее) позволяет часто поливать воду в корневой зоне растений и вокруг нее. Эта система полезна для внесения удобрений и пестицидов, что приводит к эффективному использованию производственных ресурсов. Картофель имеет разреженную и неглубокую корневую систему, и почти 70% всей воды используется культурой из верхнего 30-сантиметрового слоя почвы. Для этого требуется 400-600 мм поливной воды в зависимости от климатических условий, типа почвы, продолжительности вегетационного периода, продолжительности сорта, назначения культуры и способов полива и т. д. В ЦНИИ разработана технология микроорошения для использования в картофелеводстве. Через фертигацию питательные вещества вносятся с поливом (капельным способом) вблизи корневой зоны растений для обеспечения оптимальной влажности и питательных веществ в течение всего периода роста культуры. Спринклерная фертигация также представляет собой новый метод, при котором питательные вещества, в частности азот, вносятся через спринклер путем опрыскивания листвы непосредственно на листву. с экономией до 30% на удобрениях. Эта технология была принята картофелеводами в разных частях страны, однако Гуджарат можно считать образцом для подражания для внедрения современных методов орошения, поскольку в штате наиболее широко используются технологии микроорошения, в том числе при выращивании картофеля. Следовательно, Гуджарат имеет самую высокую урожайность картофеля в Индии.
5. Экологичная защита растений
- Каталогизация изменчивости генома и динамики новых популяций патогенов/вредителей (патогеномика).
- Разработка диагностики для обнаружения патогенов как на лабораторном, так и на полевом уровне с использованием микрочипов и нанотехнологий.
- Экология и управление полезными микроорганизмами для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и борьбы с болезнями.
Комплекты портативных измерительных щупов
Институт разработал портативные наборы тест-полосок для обнаружения основных вирусов картофеля на полевом уровне на основе иммуноанализа с латеральным потоком для одного или комбинации двух вирусов. Эти комплекты портативны и просты в использовании любыми заинтересованными сторонами, включая фермеров на полевом уровне, для определения санитарных норм урожая картофеля. Наборы были выпущены достопочтенным министром сельского хозяйства в день основания ICAR после проверки в центрах AICRP (P) и прогрессивными производителями.
6. Поощрение энергоэффективного хранения и диверсифицированного использования картофеля.
- Усовершенствование технологии хранения при повышенной температуре как на ферме, так и за ее пределами.
- Разработка новых процессов, продуктов и технологий утилизации для разнообразного использования картофеля, включая утилизацию отходов.
- Обогащение пищевых продуктов для повышения питательной ценности обработанных пищевых продуктов.
- Технологии снижения гликемического индекса.
7. Укрепление взаимодействия институт-фермер для распространения технологий
- Сравнительные исследования прибыльности фермерских хозяйств с точки зрения их способности вносить вклад в ВВП за счет различных культур для обеспечения эффективного вклада в политику.
- Профессиональное техническое распространение за счет оптимального сочетания традиционных и современных инструментов расширения.
Передовые темы исследований
CPRI будет использовать следующие передовые темы исследований для своей будущей программы исследований и разработок.
• Разработка трансгенного картофеля для работы в зонах высокого риска, а именно. биотические и абиотические стрессы, повышение качества и более широкая адаптация.
Раннеспелые однодневные нейтральные сорта
В будущем институт будет делать упор на использование таких технологий, как геномика, транскриптомика и другие омики в области улучшения картофеля. Гены и аллели известны для клубнеобразования и созревания, и поэтому в ближайшем будущем будет очень полезно разработать сорта, которые созревают за 50-60 дней и могут быть приспособлены к различным последовательностям культур.
• Перерабатывающий сектор: разработка сортов холодного измельчения.
• Семенной сектор: производство семенного картофеля в нетрадиционных районах.
• Сектор здравоохранения: разработка картофеля с низким гликемическим индексом и высоким содержанием антиоксидантов.
• Идентификация новых генов и маркеров важных признаков.
• Полностью автоматический картофелеуборочный комбайн для экономии рабочей силы.
• Исследования по протеомике и феномике картофеля применительно к клубнеобразованию.
• Молекулярный маркер следующего поколения, SNP, в отношении устойчивости к болезням и признаков качества будет разработан путем извлечения аллелей и повторного секвенирования.
• Будет разработана интеллектуальная система биорисков (наблюдение за расовым составом различных патогенов и вредителей и системы раннего предупреждения) для принятия обоснованных решений на местном, региональном и национальном уровнях.
• ИКТ, ГИС и дистанционное зондирование будут использоваться для понимания и смягчения пагубных последствий изменения климата и глобального потепления, выявления новых районов выращивания картофеля и разработки систем поддержки принятия решений для решения надвигающихся сложных задач.
Актуальность CPRI к 2050 г.
Под влиянием быстрой приватизации и изъятия инвестиций из государственных учреждений, очевидно, стоит задуматься о том, сохранят ли актуальность институты государственного сектора, такие как CPRI, к 2050 году или нет? Ответ не простой и не прямой. Несомненно, такие институты должны будут в значительной степени зависеть от самостоятельно генерируемых ресурсов посредством частного сотрудничества, консультационных проектов и предоставления индивидуальных решений для их выживания. CPRI уже приступил к коммерциализации своих технологий, таких как аэропоника и биоудобрения (B-5) и т. д. Исключительная способность института быстро реагировать и приспосабливаться к новой ситуации делает его подходящим кандидатом не только для выживания к 2050 году, но и для Ожидается, что к тому времени она станет центром передового опыта в области исследований и разработок картофеля на глобальном уровне.
CPRI имеет достаточную готовность не только для того, чтобы сохранить свои позиции в качестве ведущей организации по исследованиям и разработкам картофеля в стране, но и для того, чтобы стать ведущим мировым научно-исследовательским учреждением. Эта уверенность основана не только на принятии желаемого за действительное, но и на объектах мирового класса, созданных в институте с упорным трудом в течение нескольких лет. Будучи индийским членом консорциума 26 международных институтов, принадлежащих 14 странам, для расшифровки генома картофеля и опубликовав результаты в ведущем мировом научном издании «Nature», CPRI уже начал свой путь к этой цели. К 2050 году CPRI станет не только партнером, содействующим многонациональным исследовательским проектам в области картофеля, но и руководителем глобальных исследований и разработок в области картофеля, особенно в тропиках и субтропиках.
