У майбутньому картопля має перетворитися зі простого овоча на серйозний варіант харчової безпеки. Враховуючи обмежену доступність придатних для обробітку земель у країні, збільшення виробництва картоплі має бути зумовлено зростанням продуктивності. Майбутня дорожня карта досліджень і розробок картоплі в CPRI в першу чергу буде зосереджена на підвищенні продуктивності картоплі до 34.51 т/га до 2050 року. Другим напрямком діяльності інституту буде покращення якості картоплі відповідно до вимог галузі, а також споживачів картоплі в країні. ера економічного розвитку, вища купівельна спроможність і готовність платити більше за бажану якість. Дослідження покращеного зберігання картоплі будуть спрямовані як ще один важливий компонент для зниження втрат після збирання врожаю протягом наступних 40 років.
Стратегія досягнення цілей
Щоб досягти цілей і подолати очікувані виклики, для досягнення цілей, поставлених у баченні, буде використано стратегію з семи пунктів.
- Ефективне використання генетичних ресурсів для покращення сортів
• Молекулярна характеристика та створення колекції ядер зародкової плазми.
Попередня селекція та генетичне вдосконалення картоплі
Дикі види Solanum є багатим джерелом різноманітності для різних біотичних або абіотичних стресів і бажаних агрономічних ознак, які все ще залишаються невикористаними. Для розширення генетичної бази культивованої картоплі терміново необхідно використати генетичний потенціал цих диких видів для збільшення виробництва картоплі з метою стійкого вирішення проблем продовольчої безпеки. Міжнародна співпраця необхідна з точки зору використання дикої зародкової плазми для збереження та сталого використання диких видів, доступу до генетичного різноманіття диких видів, діяльності з пошуку генів за допомогою геномних інструментів, систематичної та інтегрованої стратегії оцінки, характеристики ряду ознак, розвитку популяції та використання молекулярних/геномних інструментів для покращення картоплі.
Таким чином, передселекційні дослідження в CPRI будуть в основному зосереджені на придбанні диких видів з міжнародних генних банків, оцінці цих диких видів на різні бажані ознаки, розвитку елітних генетичних запасів шляхом соматичної гібридизації та злиття 2n гамет, картографування популяції для вибраних ознаки, збір серцевини та пов’язані молекулярні маркери, що веде до подолання бар’єрів урожайності картоплі.
• Розробка картографічної популяції та попереднього розведення, включаючи соматичні гібриди для використання ширшого генофонду.
• Гетерозис і сила гібриду, що веде до підвищення виробничого потенціалу картоплі.
Гібридна картопля
Незважаючи на те, що всі сорти картоплі, виведені в усьому світі, є гібридами, але потенціал гібрида/гетерозису не використовується повною мірою, оскільки батьківські лінії не є інбредними/чистими лініями. Справжнє насіння картоплі (TPS), вироблене статевим шляхом, має великі перспективи для вирощування картоплі з ботанічного насіння замість бульб. Майже всі віруси не здатні інфікувати TPS з бажаним порятунком від погіршення якості насіння. Однією з проблем селекції сортів картоплі, які можна розмножувати та вирощувати зі справжнього насіння, є неоднорідність агрономічних ознак. Гетерогенність ТПС зумовлена гетерозиготністю батьків. Чисті лінії/інбредні батьківські лінії не можуть бути отримані в картоплі через високу депресію інбридингу та самонесумісність. У напівкультурної картоплі відомий ген інгібітора самонесумісності (Sle). Цей ген можна редагувати в культивованій картоплі за допомогою методів CASPER-CA для створення гомозиготних батьківських ознак за специфічними ознаками для використання гібридної сили.
• Створення сортів і популяцій картоплі на короткий термін, переробка, виготовлення крохмалю, стійкість до спеки та посухи, стійкість до біотичного стресу, ефективність використання поживних речовин, хариф сезон експорт, раннє наповнення та популяції TPS.
2. Безпечне застосування біотехнології для поліпшення картоплі
- Структурна геноміка та біоінформатика для розробки стійких молекулярних маркерів для якісних та кількісних ознак.
- Функціональна геноміка для виявлення генів для цільових ознак, таких як стійкість до фітофторозу, термостійкість, високотемпературне бульбоутворення, краща ефективність використання води та поживних речовин.
- Протеоміка та метаболоміка для базових досліджень бульбоутворення, фотосинтезу, розподілу фотоасимілятів, метаболізму крохмалю, синтезу каротиноїдів та флавоноїдів, якості запасного білка, якості обробки.
- Розробка технології для безмаркерної та сайт-специфічної інтеграції трансгенів.
- Розробка трансгенної картоплі з покращеною стійкістю/толерантністю до біотичних/абіотичних стресів і для покращення якості харчування та якості обробки.
3. Стимулювання виробництва якісного садивного матеріалу
- Розробка та стандартизація недорогих та ефективних методів масового розмноження – аеропоніка, біореакторна технологія.
Селекційне насінництво
В даний час CPRI виробляє близько 30,000 125 центнерів нуклеусів і селекційного насіння щороку, чого достатньо лише для задоволення попиту на здорове насіння картоплі в країні. Однак, беручи до уваги виробництво 3.62 мільйонів тонн картоплі з 2050 мільйона га до 2020 року, ця пропозиція селекційного насіння, ймовірно, не задовольнить попит. CPRI має на меті виробити нуклеус і селекційне насіння протягом 2030, 2040, 2050 і 33,000 років, що дорівнює 36,000 39,000, 42,000 XNUMX, XNUMX XNUMX і XNUMX XNUMX центнерів відповідно. Оскільки існує обмежений обсяг збільшення кількості селекційного насіння на фермах CPRI через обмеження додаткової доступності землі для виробництва насіння, тому вивчається співпраця з іншими урядовими організаціями, наприклад SAU.
• Динаміка вектора та її вплив на якість насіння.
• Розвиток гомозиготних популяцій TPS з використанням апоміксів і моногаплоїдії
4. Ресурсне планування та управління врожаєм
- Розробка систем/інструментів підтримки прийняття рішень на базі ІТ для планування посівів та управління бур’янами, поживними речовинами, водою, хворобами та шкідниками за сценарієм зміни клімату.
- Стандартизація технологій, що веде до покращення поглинання вуглецю та здоров’я ґрунту.
- Розробка технологій для підвищення ефективності використання ресурсів за допомогою точного землеробства та мікроіригації.
Мікрополив картоплі
Мікроіригація (крапельне та спринклерне) дозволяє часто вносити воду в кореневу зону рослин та навколо неї. Ця система корисна для внесення добрив і пестицидів, що забезпечує ефективне використання виробничих ресурсів. Картопля має розріджену та неглибоку кореневу систему, і майже 70% загальної води використовується культурою з верхнього 30 см шару ґрунту. Для цього потрібно 400-600 мм поливної води в залежності від кліматичних умов, типу ґрунту, тривалості вегетаційного періоду, тривалості сорту, призначення культури та методів зрошення тощо. CPRI розробив технологію мікрозрошення для використання в посівах картоплі. За допомогою фертигації поживні речовини вносяться разом із зрошенням (крапельним способом) біля кореневої зони рослин для забезпечення оптимальної вологи та поживних речовин протягом усього періоду росту культури. Спринклерна фертигація також є новою технікою, коли поживні речовини, зокрема азот, вносяться через спринклер за допомогою позакореневого обприскування безпосередньо на листя. Ці методи зрошення/фертигації економлять воду (приблизно 30-50% економії) і водночас дають на 15-30 разів більший урожай. з економією до 25% на добривах. Технологія була прийнята фермерами, які вирощують картоплю в різних частинах країни, однак Гуджарат можна вважати зразком для наслідування щодо впровадження сучасних методів зрошення, оскільки штат має найвищий рівень впровадження технології мікрозрошення, в тому числі для врожаю картоплі. Відповідно Гуджарат має найвищу продуктивність картоплі в Індії.
5. Екологічно чистий захист рослин
- Каталогізація мінливості геному та динаміка нових популяцій патогенів/шкідників (патогеноміка).
- Розробка діагностики для виявлення патогенів як на лабораторному, так і на польовому рівні з використанням мікроматриць і нанотехнологій.
- Екологія та управління корисними мікроорганізмами для підвищення продуктивності сільськогосподарських культур та боротьби з хворобами.
Комплекти портативних щупів
Інститут розробив портативні набори вимірювальних смужок для виявлення основних вірусів картоплі на рівні поля на основі імунологічного аналізу з боковим потоком для одного або комбінації двох вірусів. Ці комплекти портативні та прості у використанні будь-якою зацікавленою стороною, включаючи фермерів на рівні поля, для визначення санітарних стандартів урожаю картоплі. Набори були випущені шановним міністром сільського господарства в день заснування ICAR після перевірки в центрах AICRP (P) і прогресивними виробниками.
6. Заохочення енергоефективного зберігання та диверсифікованого використання картоплі
- Удосконалення технології для зберігання при підвищеній температурі як на фермі, так і поза нею.
- Розробка нових процесів, продуктів і технологій утилізації для диверсифікованого використання картоплі, включаючи утилізацію відходів.
- Збагачення їжі для підвищення поживної якості оброблених харчових продуктів.
- Технології зниження глікемічного індексу.
7. Посилення інтерфейсу інститут-фермер для поширення технологій
- Порівняльні дослідження рентабельності ферм у порівнянні зі здатністю вирощувати різні культури до ВВП для забезпечення ефективної політики.
- Вміле розповсюдження технічних засобів завдяки оптимальному поєднанню традиційних і сучасних інструментів розширення.
Передові дослідницькі теми
CPRI використовуватиме наступні передові дослідницькі теми для свого майбутнього порядку денного досліджень і розробок.
• Розробка трансгенної картоплі для обробки зон високого ризику, а саме. біотичний та абіотичний стреси, підвищення якості та ширша адаптація.
Нейтральні сорти раннього терміну дозрівання
Майбутній акцент інституту буде зосереджений на використанні таких технологій, як геноміка, транскриптоміка та інші оміки у сфері покращення картоплі. Гени та алелі відомі для бульбоутворення та зрілості, тому в найближчому майбутньому буде дуже добре працювати над розробкою сортів, які дозрівають за 50-60 днів і здатні бути пристосованими до різних послідовностей культур.
• Сектор переробки: розробка сортів холодного дроблення.
• Насінницький сектор: виробництво насіннєвої картоплі в нетрадиційних районах.
• Сектор здоров'я: розробка картоплі з низьким глікемічним індексом і високим вмістом антиоксидантів.
• Ідентифікація нових генів і маркерів важливих ознак.
• Повністю автоматична картоплезбиральна машина для економії праці.
• Дослідження протеоміки та феноміки картоплі з посиланням на бульбоутворення.
• Молекулярний маркер наступного покоління, SNP, з посиланням на стійкість до хвороб і якісні ознаки, буде розроблено шляхом пошуку та повторного секвенування алелів.
• Для прийняття обґрунтованих рішень на місцевому, регіональному та національному рівнях буде розроблено інтелектуальну систему біологічних ризиків (спостереження за расовою структурою різних патогенів і шкідників і системи раннього попередження).
• ІКТ, ГІС і можливості дистанційного зондування будуть використані для розуміння та пом’якшення шкідливих наслідків зміни клімату та глобального потепління, визначення нових районів вирощування картоплі та розробки систем підтримки прийняття рішень для вирішення складних викликів, що насуваються.
Актуальність CPRI до 2050 року
Під впливом швидкої приватизації та дезінвестування державних інституцій стає очевидним думати, чи залишатимуться такі інститути державного сектору, як CPRI, актуальними до 2050 року чи ні? Відповідь не є простою і однозначною. Цілком очевидно, що для виживання таким інститутам доведеться значною мірою залежати від власних ресурсів через приватну співпрацю, консультаційні проекти та надання індивідуальних рішень. CPRI вже розпочав комерціалізацію своїх технологій, таких як аеропоніка та біодобрива (B-5) тощо. Надзвичайна здатність інституту швидко реагувати та адаптуватися до нової ситуації робить його придатним кандидатом не лише для виживання до 2050 року, але й для інституту. очікується, що до того часу стане центром передового досвіду в галузі досліджень і розробок картоплі на глобальному рівні.
CPRI має достатню підготовленість не тільки для того, щоб зберегти свої позиції як провідної науково-дослідної організації в країні з виробництва картоплі, але й стати провідною світовою дослідницькою установою. Ця впевненість є не лише вигаданим бажаним за дійсне, але й базується на техніці світового класу, створеній в інституті наполегливою працею протягом кількох років. Будучи індійським членом консорціуму з 26 міжнародних інститутів, що належать до 14 країн, для розшифровки геному картоплі та опублікувавши результати у провідному науковому виданні «Nature», CPRI вже розпочав свій шлях до цієї мети. До 2050 року CPRI буде не просто партнером, який бере участь у багатонаціональних дослідницьких проектах з картоплі, але й виступатиме в якості лідера досліджень у галузі глобальних досліджень і розробок картоплі, особливо в тропіках і субтропіках.