U budućnosti, krumpir mora prerasti iz pukog povrća u ozbiljnu opciju sigurnosti hrane. S obzirom na ograničenu dostupnost obradivog zemljišta u zemlji, veća proizvodnja krumpira mora biti vođena rastom produktivnosti. Buduća mapa puta za istraživanje i razvoj krumpira na CPRI-ju prvenstveno će biti usmjerena na povećanje produktivnosti krumpira na 34.51 t/ha do 2050. godine. Drugi fokus instituta bit će poboljšanje kvalitete krumpira prema želji industrije kao i potrošača krumpira u doba gospodarskog razvoja, veće kupovne moći i spremnosti da se više plati za željenu kvalitetu. Istraživanje poboljšanog skladištenja krumpira bit će usmjereno kao još jedna vitalna komponenta kako bi se smanjili gubici nakon žetve tijekom sljedećih 40 godina.
Strategija za postizanje ciljeva
Kako bi se ispunili ciljevi i uhvatili u koštac s očekivanim izazovima, primjenjivala bi se strategija od sedam točaka za postizanje ciljeva postavljenih u viziji.
- Učinkovito iskorištavanje genetskih resursa za poboljšanje sorti
• Molekularna karakterizacija i razvoj zbirke jezgri germplazme.
Preduzgoj i genetsko poboljšanje krumpira
Divlje vrste Solanum bogat su izvor raznolikosti za razne biotičke i abiotičke stresove i poželjna agronomska svojstva koja još uvijek ostaju neiskorištena. Za proširenje genetske baze uzgojenog krumpira hitno je potrebno iskoristiti genetski potencijal ovih divljih vrsta kako bi se poboljšala proizvodnja krumpira kako bi se pitanja sigurnosti hrane riješila na održiv način. Potrebna je međunarodna suradnja u smislu korištenja divlje germplazme za očuvanje i održivo korištenje divljih vrsta, pristupa genetskoj raznolikosti divljih vrsta, aktivnosti genskog rudarenja pomoću genomskih alata, sustavne i integrirane strategije za evaluaciju, karakterizacije niza svojstava, razvoja populacije i korištenje molekularnih/genomskih alata za poboljšanje krumpira.
Stoga bi istraživanje prije uzgoja na CPRI-ju uglavnom bilo usmjereno na nabavu divljih vrsta iz međunarodnih banaka gena, procjenu tih divljih vrsta za različita poželjna svojstva, razvoj elitnih genetskih zaliha somatskom hibridizacijom i fuzijom 2n gameta, mapiranje populacije za odabrane svojstva, prikupljanje jezgri i povezani molekularni markeri koji dovode do razbijanja prepreka u prinosu krumpira.
• Razvoj mapiranja populacije i prethodnog uzgoja uključujući somatske hibride za iskorištavanje šireg genskog fonda.
• Heteroza i hibridna bujnost dovode do povećanja proizvodnog potencijala krumpira.
Hibridni krumpir
Iako su sve sorte krumpira razvijene diljem svijeta hibridi, hibridna snaga/heteroza nije iskorištena do kraja jer roditeljske linije nisu in-breed/čiste linije. Pravo sjeme krumpira (TPS) proizvedeno spolnim putem ima veliko obećanje za uzgoj krumpira iz botaničkog sjemena umjesto iz gomolja. Gotovo svi virusi ne mogu zaraziti TPS uz poželjan bijeg od pogoršanja kvalitete sjemena. Jedan od problema kod uzgoja sorti krumpira koje se mogu razmnožavati i uzgajati iz pravog sjemena je nedostatak ujednačenosti agronomskih svojstava. Heterogena priroda TPS-a posljedica je heterozigotne prirode roditelja. Čiste linije/inbred roditeljske linije ne mogu se proizvesti u krumpiru zbog velike depresije inbreedinga i samoinkompatibilnosti. U polukultiviranom krumpiru poznat je inhibitorni gen samoinkompatibilnosti (Sle). Ovaj se gen može urediti u kultiviranom krumpiru CASPER-CAs tehnikama za proizvodnju homozigotnih roditelja specifičnih svojstava za iskorištavanje hibridne snage.
• Razvoj sorti i populacija krumpira za kratko vrijeme, prerada, stvaranje škroba, otpornost na toplinu i sušu, tolerancija na biotički stres, učinkovitost korištenja hranjivih tvari, kharif sezona, izvoz, rano skupljanje i TPS populacije.
2. Sigurna primjena biotehnologije za poboljšanje krumpira
- Strukturna genomika i bioinformatika za razvoj robusnih molekularnih markera za kvalitativna i kvantitativna svojstva.
- Funkcionalna genomika za otkrivanje gena za ciljane osobine kao što su trajna otpornost na plamenjaču, otpornost na toplinu, gomoljenje na visokoj temperaturi, bolja učinkovitost korištenja vode i hranjivih tvari.
- Proteomika i metabolomika za osnovne studije o tuberizaciji, fotosintezi, raspodjeli foto-asilimata, metabolizmu škroba, sintezi karotenoida i flavonoida, kvaliteti skladišnih proteina, kvaliteti prerade.
- Razvoj tehnologije za integraciju transgena bez markera i specifičnu za mjesto.
- Razvoj transgenog krumpira s poboljšanom otpornošću/tolerancijom na biotičke/abiotičke stresove i za poboljšanje prehrambene kvalitete i kvalitete prerade.
3. Poticanje proizvodnje kvalitetnog sadnog materijala
- Razvoj i standardizacija jeftinih i učinkovitih metoda masovne propagacije – aeroponika, bioreaktorska tehnologija.
Oplemenjivačko sjemenarstvo
Trenutačno CPRI proizvodi oko 30,000 kvintala nukleusa i oplemenjivačkog sjemena svake godine, što je dovoljno samo da zadovolji potražnju za zdravim sjemenskim krumpirom u zemlji. Međutim, imajući u vidu proizvodnju od 125 milijuna tona krumpira s 3.62 milijuna ha do 2050. godine, ova opskrba uzgojenim sjemenom vjerojatno neće zadovoljiti potražnju. CPRI ima za cilj proizvodnju nukleusnog i rasplodnog sjemena tijekom 2020., 2030., 2040. i 2050. godine jednakih 33,000 36,000, 39,000 42,000, XNUMX XNUMX odnosno XNUMX XNUMX kvintala. Budući da postoji ograničen prostor za povećanje količine oplemenjivačkog sjemena na CPRI farmama zbog ograničenja dodatne raspoloživosti zemljišta za proizvodnju sjemena, istražuje se suradnja s drugim vladinim organizacijama, npr. SAU.
• Dinamika vektora i njezin utjecaj na kvalitetu sjemena.
• Razvoj homozigotnih TPS populacija korištenjem apomiksa i monohaploidije
4. Planiranje temeljeno na resursima i upravljanje usjevima
- Razvoj IT sustava za podršku odlučivanju/alata za planiranje usjeva i upravljanje korovom, hranjivim tvarima, vodom, bolestima i štetočinama prema scenariju klimatskih promjena.
- Standardizacija tehnologija koja vodi do poboljšane sekvestracije ugljika i zdravlja tla.
- Razvoj tehnologija za povećanje učinkovitosti korištenja inputa kroz preciznu poljoprivredu i mikronavodnjavanje.
Mikronavodnjavanje krumpira
Mikronavodnjavanje (kap po kap i prskalica) omogućuje primjenu vode visoke frekvencije ui oko korijenske zone biljaka. Ovaj sustav je koristan za primjenu gnojiva i pesticida što rezultira učinkovitim korištenjem proizvodnih inputa. Krumpir ima rijedak i plitak korijenski sustav, a gotovo 70% ukupne vode koristi usjev iz gornjeg sloja tla od 30 cm. Zahtijeva 400-600 mm vode za navodnjavanje ovisno o klimatskim uvjetima, tipu tla, duljini vegetacijske sezone, trajanju sorte, namjeni usjeva i metodama navodnjavanja itd. CPRI je razvio tehnologiju mikronavodnjavanja za korištenje u usjevima krumpira. Putem fertirigacije hranjiva se primjenjuju uz navodnjavanje (kapanjem) u blizini korijenske zone biljaka radi osiguravanja optimalne vlage i hranjivih tvari tijekom cijelog razdoblja rasta usjeva. Fertirigacija raspršivanjem također je nova tehnika pri kojoj se hranjiva, posebno dušik, primjenjuje kroz prskalicu putem folijarnog prskanja izravno na lišće. Ove metode navodnjavanja/fertirigacije štede vodu (oko 30-50% uštede) u isto vrijeme dajući 15-30 puta veći prinos uz do 25% uštede na gnojivima. Tehnologiju su usvojili uzgajivači krumpira u različitim dijelovima zemlje, međutim, Gujarat se može smatrati uzorom za usvajanje modernih metoda navodnjavanja budući da država ima najviše usvajanja tehnologije mikronavodnjavanja, uključujući i usjeve krumpira. Shodno tome, Gujarat ima najveću produktivnost krumpira u Indiji.
5. Ekološka zaštita usjeva
- Katalogiziranje varijabilnosti genoma i dinamike novih populacija patogena/štetnika (patogenomika).
- Razvoj dijagnostike za otkrivanje patogena na laboratorijskoj i terenskoj razini korištenjem mikronizova i nanotehnologija.
- Ekologija i upravljanje korisnim mikroorganizmima za povećanje produktivnosti usjeva i upravljanje bolestima.
Kompleti prijenosnih mjernih šipki
Institut je razvio prijenosne komplete mjernih šipki za detekciju glavnih virusa krumpira na razini polja na temelju imunološkog testa bočnog protoka za jedan ili kombinaciju dva virusa. Ovi setovi su prenosivi i jednostavni za korištenje od strane svih dionika, uključujući poljoprivrednike na razini polja za utvrđivanje zdravstvenog standarda usjeva krumpira. Komplete je izdao poštovani ministar poljoprivrede na dan osnutka ICAR-a nakon što su bili validirani u AICRP (P) centrima i od strane naprednih uzgajivača.
6. Poticanje energetski učinkovitog skladištenja i raznolike upotrebe krumpira
- Usavršavanje tehnologije za skladištenje na povišenoj temperaturi za situacije na farmi i izvan nje.
- Razvoj novih procesa, proizvoda i tehnologija iskorištavanja za raznoliku uporabu krumpira uključujući iskorištavanje otpada.
- Obogaćivanje hrane za poboljšanje nutritivne kvalitete prerađene hrane.
- Tehnologije za snižavanje glikemijskog indeksa.
7. Jačanje sučelja između instituta i poljoprivrednika za širenje tehnologije
- Komparativne studije profitabilnosti poljoprivrednih gospodarstava u odnosu na sposobnost doprinosa BDP-u različitim usjevima, radi pružanja učinkovitih inputa politike.
- Stručno tehničko širenje kroz optimalnu kombinaciju tradicionalnih i modernih alata za proširenje.
Vrhunske istraživačke teme
CPRI će koristiti sljedeće vrhunske istraživačke teme za svoj budući plan istraživanja i razvoja.
• Razvoj transgenih krumpira za rješavanje područja visokog rizika, tj. biotički i abiotski stresovi, poboljšanje kvalitete i šira prilagodba.
Neutralne sorte ranog dana sazrijevanja
Budući naglasak instituta bio bi na iskorištavanju tehnologija poput genomike, transkriptomike i drugih omika u području poboljšanja krumpira. Geni i aleli poznati su po gomoljavanju i zrelosti i stoga će se u bliskoj budućnosti vrlo dobro nastojati razviti sorte koje sazrijevaju za 50-60 dana i koje se mogu uklopiti u različite sekvence usjeva.
• Sektor prerade: razvoj varijanti za hladno usitnjavanje.
• Sjemenski sektor: proizvodnja sjemenskog krumpira u netradicionalnim područjima.
• Zdravstveni sektor: razvoj krumpira s niskim glikemijskim indeksom i visokim sadržajem antioksidansa.
• Identifikacija novih gena i markera za važna svojstva.
• Potpuno automatski kombajn za vađenje krumpira za uštedu rada.
• Studije o proteomici i fenomici krumpira s obzirom na tuberizaciju.
• Molekularni marker sljedeće generacije, SNP, s obzirom na otpornost na bolesti i svojstva kvalitete, razvit će se rudarenjem alela i resekvenciranjem.
• Inteligentni sustav za bio-rizik (nadzor rasnog uzorka različitih patogena i štetnika i sustavi ranog upozoravanja) bi se razvio za donošenje informiranih odluka na lokalnoj, regionalnoj i nacionalnoj razini.
• ICT, GIS i mogućnosti daljinskog očitavanja koristit će se za razumijevanje i ublažavanje loših učinaka klimatskih promjena i globalnog zatopljenja, identificiranje novih područja uzgoja krumpira i razvoj sustava podrške odlučivanju za suočavanje s nadolazećim složenim izazovima.
Relevantnost CPRI-ja do 2050
Pod utjecajem brze privatizacije i dezinvestiranja državnih institucija, očito je razmišljati hoće li instituti državnog sektora poput CPRI-ja ostati relevantni do 2050. ili ne? Odgovor nije jednostavan i neposredan. Sigurno je da će takvi instituti za svoj opstanak morati uvelike ovisiti o resursima koje sami generiraju kroz privatne suradnje, konzultantske projekte i isporuku prilagođenih rješenja. CPRI je već započeo komercijalizaciju svojih tehnologija poput aeroponike i biognojiva (B-5) itd. Izvanredna sposobnost instituta da brzo odgovori i prilagodi se novonastaloj situaciji čini ga prikladnim kandidatom ne samo za preživljavanje do 2050. godine, već je institut Očekuje se da će se do tada pojaviti kao centar izvrsnosti u istraživanju i razvoju krumpira na globalnoj razini.
CPRI ima dovoljno spremnosti, ne samo da zadrži svoju poziciju vodeće organizacije za istraživanje i razvoj krumpira u zemlji, već i da postane vodeća globalna istraživačka ustanova. Ovo samopouzdanje nije proizašlo samo iz pustih želja, već se temelji na objektima svjetske klase stvorenim na institutu uz naporan rad od nekoliko godina. Kao indijski član konzorcija od 26 međunarodnih instituta koji pripadaju 14 zemalja za dešifriranje genoma krumpira i objavljivanjem rezultata u vodećoj globalnoj znanstvenoj publikaciji 'Nature', CPRI je već započeo svoj put prema ovoj destinaciji. Do 2050. godine CPRI neće biti samo partner koji doprinosi multinacionalnim istraživačkim projektima krumpira, već će djelovati i kao voditelj istraživanja za globalno istraživanje i razvoj krumpira, posebno u tropima i subtropima.