Nākotnē kartupeļiem no dārzeņa ir jākļūst par nopietnu pārtikas nodrošinājuma iespēju. Ņemot vērā ierobežoto apstrādājamo zemju pieejamību valstī, lielāku kartupeļu ražošanu ir jāvada produktivitātes pieaugumam. Nākotnes kartupeļu pētniecības un attīstības plāns CPRI galvenokārt būtu vērsts uz kartupeļu produktivitātes palielināšanu līdz 34.51 t/ha līdz 2050. gadam. Otrs institūta mērķis būs uzlabot kartupeļu kvalitāti, kā to vēlas nozare, kā arī kartupeļu patērētāji. ekonomikas attīstības laikmets, augstāka pirktspēja un gatavība maksāt vairāk par vēlamo kvalitāti. Pētījumi par uzlabotu kartupeļu uzglabāšanu būs vēl viens būtisks komponents, lai nākamo 40 gadu laikā samazinātu zaudējumus pēc ražas novākšanas.
Mērķu sasniegšanas stratēģija
Lai sasniegtu mērķus un risinātu sagaidāmās problēmas, vīzijā izvirzīto mērķu sasniegšanai tiks izmantota septiņu daļu stratēģija.
- Efektīva ģenētisko resursu izmantošana šķirnes uzlabošanai
• Molekulārais raksturojums un cilmes plazmas kodolu kolekcijas attīstība.
Kartupeļu pirmsselekcijas un ģenētiskā uzlabošana
Savvaļas Solanum sugas ir bagātīgs daudzveidības avots dažādiem biotiskiem vai abiotiskiem spriegumiem un vēlamām agronomiskām iezīmēm, kas joprojām ir neizmantotas. Lai paplašinātu kultivēto kartupeļu ģenētisko bāzi, ir steidzami nepieciešams izmantot šo savvaļas sugu ģenētisko potenciālu, lai veicinātu kartupeļu ražošanu, lai ilgtspējīgā veidā risinātu pārtikas nodrošinājuma problēmas. Ir vajadzīga starptautiska sadarbība attiecībā uz savvaļas dīgļu plazmas izmantošanu savvaļas sugu saglabāšanai un ilgtspējīgai izmantošanai, piekļuvi savvaļas sugu ģenētiskajai daudzveidībai, gēnu ieguves darbībām, izmantojot genomikas rīkus, sistemātisku un integrētu novērtēšanas stratēģiju, dažādu pazīmju raksturojumu, populācijas attīstību. , un molekulāro/genomikas rīku izmantošana kartupeļu uzlabošanai.
Tāpēc CPRI pirmsaudzēšanas pētījumi galvenokārt būtu vērsti uz savvaļas sugu iegūšanu no starptautiskajām gēnu bankām, šo savvaļas sugu dažādu vēlamo pazīmju novērtēšanu, elitāro ģenētisko krājumu veidošanu ar somatisko hibridizāciju un 2n gametu saplūšanu, populācijas kartēšanu atlasītajām grupām. iezīmes, serdes kolekcija un saistītie molekulārie marķieri, kas ļauj pārkāpt kartupeļu ražas barjeras.
• Kartēšanas populācijas un priekšvairošanās, ieskaitot somatiskos hibrīdus, izstrāde plašāka genofonda izmantošanai.
• Heteroze un hibrīda spars, kas palielina kartupeļu ražošanas potenciālu.
Hibrīds kartupelis
Lai gan visas pasaulē izstrādātās kartupeļu šķirnes ir hibrīdi, hibrīda vigurs/heteroze netiek pilnībā izmantots, jo vecāku līnijas nav iekššķirnes/tīrās līnijas. Īstām kartupeļu sēklām (TPS), kas iegūtas seksuāli, ir lielas iespējas audzēt kartupeļus no botāniskām sēklām, nevis bumbuļiem. Gandrīz visi vīrusi nespēj inficēt TPS ar vēlamo izbēgšanu no sēklu kvalitātes pasliktināšanās. Viena no problēmām, kas saistītas ar selekcijas kartupeļu šķirnēm, kuras var pavairot un audzēt no īstām sēklām, ir agronomisko īpašību neviendabīgums. TPS neviendabīgais raksturs ir saistīts ar vecāku heterozigotisko raksturu. Tīras līnijas/iedzimtas vecāku līnijas nevar iegūt no kartupeļiem, jo ir augsta radniecības depresija un pašsaderība. Daļēji kultivētiem kartupeļiem ir zināms pašsaderības inhibitora gēns (Sle). Šo gēnu var rediģēt kultivētos kartupeļos, izmantojot CASPER-CA metodes, lai iegūtu pazīmēm specifiskus homozigotus vecākus hibrīda spēka izmantošanai.
• Īstermiņa kartupeļu šķirņu un populāciju attīstība, apstrāde, cietes ražošana, karstuma un sausuma tolerance, biotiskā stresa tolerance, barības vielu izmantošanas efektivitāte, kharifs Sezona eksports, agrīna apjoma palielināšana un TPS populācijas.
2. Drošs biotehnoloģijas pielietojums kartupeļu uzlabošanai
- Strukturālā genomika un bioinformātika stabilu molekulāro marķieru izstrādei kvalitatīvām un kvantitatīvām iezīmēm.
- Funkcionālā genomika gēnu atklāšanai tādām mērķtiecīgām iezīmēm kā noturība pret vēlu puvi, karstuma tolerance, augstas temperatūras bumbuļu veidošanās, labāka ūdens un barības vielu izmantošanas efektivitāte.
- Proteomika un metabolomika pamatpētījumiem par tuberkulozi, fotosintēzi, fotoasimilātu sadalīšanu, cietes metabolismu, karotinoīdu un flavonoīdu sintēzi, uzglabāšanas olbaltumvielu kvalitāti, apstrādes kvalitāti.
- Tehnoloģiju izstrāde bezmarķieriem un vietai specifiskai transgēnu integrācijai.
- Attīstīt transgēnus kartupeļus ar uzlabotu rezistenci/toleranci pret biotisko/abiotisko stresu un uzlabot uztura un apstrādes kvalitāti.
3. Kvalitatīva stādāmā materiāla ražošanas veicināšana
- Zemu izmaksu un efektīvu masas izplatīšanas metožu izstrāde un standartizācija – aeroponika, bioreaktoru tehnoloģija.
Selekcionāru sēklu ražošana
Pašlaik CPRI katru gadu saražo aptuveni 30,000 125 centneru kodolu un selekcionāru sēklu, kas ir tikai pietiekami, lai apmierinātu pieprasījumu pēc veselīgiem sēklas kartupeļiem valstī. Tomēr, ņemot vērā 3.62 miljonus tonnu kartupeļu no 2050 miljoniem ha līdz 2020. gadam, šis selekcionāra sēklu piedāvājums, visticamāk, atpaliek no pieprasījuma. CPRI mērķis ir ražot kodolu un vaislas sēklas 2030., 2040., 2050. un 33,000. gadā, kas ir attiecīgi 36,000 39,000, 42,000 XNUMX, XNUMX XNUMX un XNUMX XNUMX centneru. Tā kā CPRI saimniecībās ir ierobežotas iespējas palielināt selekcionāru sēklu daudzumu, jo ir ierobežota papildu zemes pieejamība sēklu ražošanai, tāpēc tiek pētīta sadarbība ar citām valsts organizācijām, piemēram, SAU.
• Vektoru dinamika un tās ietekme uz sēklu kvalitāti.
• Homozigotu TPS populāciju attīstība, izmantojot apomiksus un monohaploidiju
4. Uz resursiem balstīta plānošana un ražas pārvaldība
- Uz IT balstītu lēmumu atbalsta sistēmu/rīku izstrāde ražas plānošanai un nezāļu, barības vielu, ūdens, slimību un kaitēkļu pārvaldībai saskaņā ar klimata pārmaiņu scenāriju.
- Tehnoloģiju standartizācija, kas uzlabo oglekļa sekvestrāciju un augsnes veselību.
- Tehnoloģiju izstrāde izejvielu izmantošanas efektivitātes uzlabošanai, izmantojot precīzo lauksaimniecību un mikroapūdeņošanu.
Mikroapūdeņošana kartupeļos
Mikroapūdeņošana (pilienu un smidzinātāju) nodrošina augstas frekvences ūdens pielietošanu augu sakņu zonā un ap to. Šī sistēma ir noderīga mēslojuma un pesticīdu lietošanai, kā rezultātā tiek efektīvi izmantoti ražošanas izejmateriāli. Kartupeļiem ir reta un sekla sakņu sistēma, un gandrīz 70% no kopējā ūdens tiek patērēti no augšējā 30 cm augsnes slāņa. Tam nepieciešams 400-600 mm apūdeņošanas ūdens atkarībā no klimatiskajiem apstākļiem, augsnes veida, veģetācijas perioda ilguma, šķirnes ilguma, ražas mērķa un apūdeņošanas metodēm utt. CPRI ir izstrādājusi mikroapūdeņošanas tehnoloģiju izmantošanai kartupeļu kultūrā. Barības vielas tiek uzklātas ar apūdeņošanu (pilienu) netālu no augu sakņu zonas, lai nodrošinātu optimālu mitrumu un barības vielas visā ražas augšanas periodā. Mēslošana ar smidzinātāju ir arī jauns paņēmiens, kurā barības vielas, īpaši slāpeklis, tiek uzklātas caur smidzinātāju, izsmidzinot lapas tieši uz lapotnes. Šīs apūdeņošanas/mēslošanas metodes taupa ūdeni (apmēram 30-50% ietaupījumu), vienlaikus nodrošinot 15-30 par 25-XNUMX lielāku ražu. ar līdz pat XNUMX% ietaupījumu uz mēslošanas līdzekļiem. Šo tehnoloģiju ir pieņēmuši kartupeļu audzētāji dažādās valsts daļās, tomēr Gudžaratu var uzskatīt par paraugu modernu apūdeņošanas metožu ieviešanai, jo štatā ir visaugstākā mikroapūdeņošanas tehnoloģija, tostarp kartupeļu kultūrā. Līdz ar to Gudžaratā ir visaugstākā kartupeļu produktivitāte Indijā.
5. Videi draudzīga augu aizsardzība
- Jaunu patogēnu/kaitēkļu populāciju genoma mainīguma un dinamikas kataloģizēšana (patogenomika).
- Diagnostikas izstrāde patogēnu noteikšanai gan laboratorijas, gan lauka līmenī, izmantojot mikromasīvu un nanotehnoloģijas.
- Labvēlīgo mikroorganismu ekoloģija un pārvaldība, lai uzlabotu kultūraugu produktivitāti un slimību pārvaldību.
Pārnēsājamie mērstieņu komplekti
Institūts izstrādāja pārnēsājamus mērstieņa komplektus galveno kartupeļu vīrusu noteikšanai lauka līmenī, pamatojoties uz sānu plūsmas imūntestu vienam vai divu vīrusu kombinācijai. Šie komplekti ir pārnēsājami un viegli lietojami jebkurai ieinteresētajai personai, tostarp lauksaimniekiem lauka līmenī, lai noskaidrotu kartupeļu ražas veselības standartu. Komplektus izlaida godājamais lauksaimniecības ministrs ICAR dibināšanas dienā pēc tam, kad tie bija apstiprināti AICRP (P) centros un progresīvie audzētāji.
6. Energoefektīvas kartupeļu uzglabāšanas un daudzveidīgas izmantošanas veicināšana
- Tehnoloģiju uzlabošana paaugstinātas temperatūras uzglabāšanai gan saimniecībā, gan ārpus tās.
- Jaunu procesu, produktu un izmantošanas tehnoloģiju izstrāde kartupeļu daudzveidīgai izmantošanai, tostarp atkritumu utilizācijai.
- Pārtikas bagātināšana, lai uzlabotu apstrādātu pārtikas produktu uzturvērtību.
- Tehnoloģijas glikēmiskā indeksa pazemināšanai.
7. Institūta un lauksaimnieka saskarnes stiprināšana tehnoloģiju izplatīšanai
- Salīdzinoši saimniecību rentabilitātes pētījumi attiecībā uz dažādu kultūru spēju dot ieguldījumu IKP, lai nodrošinātu efektīvu politikas ieguldījumu.
- Prasmīga tehniskā izplatīšana, izmantojot optimālu tradicionālo un moderno pagarināšanas rīku kombināciju.
Jaunākās pētniecības tēmas
CPRI savā turpmākajā pētniecības un attīstības programmā izmantos šādas visprogresīvākās pētniecības tēmas.
• Transgēnu kartupeļu izstrāde, lai risinātu augsta riska zonas, proti. biotiskais un abiotiskais stress, kvalitātes uzlabošana un plašāka pielāgošanās.
Agrīnas nogatavināšanas dienas neitrālas šķirnes
Nākotnē institūta uzsvars tiks likts uz tādu tehnoloģiju izmantošanu kā genomika, transkriptomika un cita omika kartupeļu uzlabošanas jomā. Gēni un alēles ir pazīstamas ar bumbuļošanu un briedumu, tāpēc tuvākajā nākotnē tiks ļoti labi censties izstrādāt šķirnes, kas nobriest 50-60 dienās un spēj iekļauties dažādās kultūraugu secībās.
• Pārstrādes nozare: aukstās šķeldošanas šķirņu izstrāde.
• Sēklu nozare: sēklas kartupeļu ražošana netradicionālās platībās.
• Veselības nozare: kartupeļu ar zemu glikēmisko indeksu un augstu antioksidantu saturu attīstība.
• jaunu gēnu un svarīgu pazīmju marķieru identificēšana.
• Pilnībā automātisks kartupeļu kombains, lai ietaupītu darbaspēku.
• Pētījumi par kartupeļu proteomiku un fenomiku saistībā ar bumbuļu veidošanos.
• Nākamās paaudzes molekulārais marķieris SNP, atsaucoties uz slimību rezistenci un kvalitātes iezīmēm, tiks izstrādāts, veicot alēļu ieguvi un atkārtotu sekvencēšanu.
• Tiks izstrādāta bioriska inteliģenta sistēma (dažādu patogēnu un kaitēkļu rasu modeļu uzraudzība un agrīnās brīdināšanas sistēmas), lai pieņemtu informētu lēmumu vietējā, reģionālā un valsts līmenī.
• IKT, ĢIS un attālās uzrādes iespējas tiks izmantotas, lai izprastu un mazinātu klimata pārmaiņu un globālās sasilšanas kaitīgo ietekmi, noteiktu jaunas kartupeļu audzēšanas zonas un izstrādātu lēmumu atbalsta sistēmas, lai risinātu gaidāmās sarežģītās problēmas.
CPRI atbilstība līdz 2050. gadam
Straujās privatizācijas un valdības pārvaldīto institūciju neinvestīciju iespaidā ir acīmredzami domāt, vai tādi valsts sektora institūti kā CPRI saglabāsies aktuāli līdz 2050. gadam vai nē? Atbilde nav vienkārša un tieša. Ir skaidrs, ka šādiem institūtiem būs lielā mērā atkarīgi no pašu radītiem resursiem, izmantojot privātu sadarbību, konsultāciju projektus un piegādājot pielāgotus risinājumus to izdzīvošanai. CPRI jau ir uzsācis savu tehnoloģiju, piemēram, aeroponikas un bio mēslošanas līdzekļu (B-5) uc komercializāciju. Institūta ārkārtējā spēja ātri reaģēt un pielāgoties jaunajai situācijai padara to par piemērotu kandidātu ne tikai izdzīvošanai līdz 2050. gadam, bet arī institūtam. Paredzams, ka līdz tam laikam tas kļūs par kartupeļu pētniecības un attīstības izcilības centru pasaules līmenī.
CPRI ir pietiekami sagatavota, lai ne tikai saglabātu savu pozīciju kā vadošā kartupeļu pētniecības un attīstības organizācija valstī, bet arī kļūtu par vadošo globālo pētniecības iestādi. Šī pārliecība nav tikai no vēlmju domāšanas, bet balstīta uz pasaules līmeņa iekārtām, kas institūtā ir izveidotas ar vairāku gadu smagu darbu. Būdams Indijas dalībnieks 26 starptautisku institūtu konsorcijā, kas pieder 14 valstīm kartupeļu genoma atšifrēšanai, un publicējot rezultātus pasaulē vadošajā zinātniskajā izdevumā "Nature", CPRI jau ir uzsācis savu ceļu uz šo galamērķi. Līdz 2050. gadam CPRI būs ne tikai ieguldījumu partneris daudznacionālos kartupeļu pētniecības projektos, bet arī darbosies kā pētniecības līderis globālajā kartupeļu pētniecībā un attīstībā, jo īpaši tropu un subtropu reģionos.