Tulevaisuudessa perunan on tultava pelkästä vihanneksesta vakavaksi elintarviketurvavaihtoehdoksi. Kun otetaan huomioon maan rajallinen viljelysmaan saatavuus, perunan kasvun on johdettava tuottavuuden kasvua. Perunan T&K:n tulevaisuuden tiekartta CPRI:ssä keskittyisi ensisijaisesti perunan tuottavuuden nostamiseen 34.51 t/ha vuoteen 2050 mennessä. Instituutin toinen painopiste on perunan laadun parantaminen niin teollisuuden kuin perunan kuluttajien toiveiden mukaisesti. taloudellisen kehityksen aikakausi, korkeampi ostovoima ja halu maksaa enemmän halutusta laadusta. Perunan varastoinnin parantamista koskeva tutkimus kohdistetaan toiseksi tärkeäksi osatekijäksi sadonkorjuun jälkeisten hävikkien pienentämiseksi seuraavan 40 vuoden aikana.
Strategia tavoitteiden saavuttamiseksi
Tavoitteiden saavuttamiseksi ja ennakoituihin haasteisiin vastaamiseksi noudatettaisiin seitsenosaista strategiaa visiossa asetettujen tavoitteiden saavuttamiseksi.
- Geneettisten resurssien tehokas hyödyntäminen lajikkeiden parantamiseksi
• Molekyylien karakterisointi ja ituplasman ydinkokoelman kehittäminen.
Perunan esijalostus ja geneettinen parantaminen
Luonnonvaraiset Solanum-lajit ovat rikas monimuotoisuuden lähde erilaisille bioottisille tai abioottisille stressille ja toivotuille maatalouden ominaisuuksille, joita ei vielä hyödynnetä. Viljelyperunan geneettisen pohjan laajentamiseksi tarvitaan kiireesti näiden luonnonvaraisten lajien geneettistä potentiaalia valjastamaan perunatuotannon tehostamiseen, jotta elintarviketurvaan liittyvät ongelmat voidaan käsitellä kestävällä tavalla. Kansainvälistä yhteistyötä tarvitaan luonnonvaraisen ituplasman hyödyntämisen luonnonvaraisten lajien suojeluun ja kestävään käyttöön, luonnonvaraisten lajien geneettisen monimuotoisuuden saatavuuteen, geenien louhintatoimintoihin genomiikan työkaluilla, systemaattiseen ja integroituun arviointistrategiaan, erilaisten ominaisuuksien karakterisoimiseen, populaatiokehitykseen. ja molekyyli-/genomiikan työkalujen käyttö perunan parantamiseen.
Siksi CPRI:n esisiitostutkimus keskittyisi pääasiassa luonnonvaraisten lajien hankintaan kansainvälisistä geenipankeista, näiden luonnonvaraisten lajien erilaisten toivottujen ominaisuuksien arviointiin, eliitin geneettisten kantojen kehittämiseen somaattisella hybridisaatiolla ja 2n-sukusolujen fuusiolla, valitun populaation kartoittamiseen. ominaisuudet, ydinkokoelma ja linkitetyt molekyylimarkkerit, jotka johtavat perunan sadonesteiden rikkomiseen.
• Kartoituspopulaation ja esijalostuksen kehittäminen mukaan lukien somaattiset hybridit laajemman geenipoolin hyödyntämiseksi.
• Heteroosi ja hybridivoimakkuus, mikä lisää perunan tuotantopotentiaalia.
Hybridiperuna
Vaikka kaikki maailmanlaajuisesti kehitetyt perunalajikkeet ovat hybridejä, hybridivoimaa/heteroosia ei ole hyödynnetty täysimääräisesti, koska vanhempainlinjat eivät ole sisärotuisia/puhtaita linjoja. Seksuaalisesti tuotetuilla todellisilla perunan siemenillä (TPS) on suuri lupaus perunan kasvattamiseen kasvitieteellisistä siemenistä mukuloiden sijaan. Lähes kaikki virukset eivät pysty tartuttamaan TPS:ää toivotulla tavalla siementen laadun heikkenemisestä. Yksi todellisista siemenistä lisättävien ja kasvatettavien perunalajikkeiden jalostusongelmista on agronomisten ominaisuuksien epätasaisuus. TPS:n heterogeeninen luonne johtuu vanhempien heterotsygoottisesta luonteesta. Puhtaita linjoja/sisäsiitoslinjoja ei voida tuottaa perunassa korkean sukusiitoslaman ja itsensä yhteensopimattomuuden vuoksi. Puoliviljellyssä perunassa tunnetaan itsensä yhteensopimattomuuden estäjägeeni (Sle). Tätä geeniä voidaan muokata viljellyssä perunassa CASPER-CAs-tekniikoilla ominaisuusspesifisten homotsygoottisten vanhempien tuottamiseksi hybridivoiman hyödyntämiseksi.
• Perunalajikkeiden ja -populaatioiden kehittäminen lyhytkestoiseksi, prosessointi, tärkkelyksen valmistus, lämmön ja kuivuuden kestävyys, bioottisen stressin sieto, ravinteiden käytön tehokkuus, kharif kausi, vientiä, varhainen bulkointi ja TPS-populaatiot.
2. Biotekniikan turvallinen soveltaminen perunan parantamiseen
- Rakennegenomiikka ja bioinformatiikka vankeiden molekyylimarkkerien kehittämiseen kvalitatiivisille ja kvantitatiivisille ominaisuuksille.
- Funktionaalinen genomiikka geenien löytämiseen kohdistetuille piirteille, kuten myöhäisen ruton kestävyys, lämmönsietokyky, korkean lämpötilan mukulointi, parempi veden ja ravinteiden käytön tehokkuus.
- Proteomiikka ja metabolomiikka perustutkimuksiin, jotka liittyvät tuberisoitumiseen, fotosynteesiin, fotoassimilaattien jakautumiseen, tärkkelysaineenvaihduntaan, karotenoidien ja flavonoidien synteesiin, varastoproteiinien laatuun, prosessoinnin laatuun.
- Teknologiakehitys siirtogeenien markkerittomaan ja paikkaspesifiseen integrointiin.
- Siirtogeenisen perunan kehittäminen, jolla on parannettu vastustuskyky/sietokyky bioottisille/abioottisille stressille ja parantaa ravitsemus- ja jalostuslaatua.
3. Laadukkaan istutusmateriaalin tuotannon edistäminen
- Edullisten ja tehokkaiden massan leviämismenetelmien kehittäminen ja standardointi – aeroponiikka, bioreaktoritekniikka.
Kasvattajan siementuotanto
Tällä hetkellä CPRI tuottaa noin 30,000 125 senttiä ydin- ja jalostussiemeniä vuodessa, mikä riittää tyydyttämään vain terveellisen siemenperunan kysynnän maassa. Kun otetaan huomioon 3.62 miljoonan tonnin perunatuotanto 2050 miljoonasta hehtaarista vuoteen 2020 mennessä, tämä jalostussiementen tarjonta jää todennäköisesti kysyntää pienemmäksi. CPRI:n tavoitteena on tuottaa ydin- ja jalostussiemeniä vuosina 2030, 2040, 2050 ja 33,000, mikä vastaa 36,000 39,000, 42,000 XNUMX, XNUMX XNUMX ja XNUMX XNUMX senttiä. Koska CPRI-tiloilla on rajoitetusti mahdollisuuksia lisätä jalostussiementen määrää siemententuotantoon käytettävien lisämaan rajoitusten vuoksi, yhteistyötä muiden valtion organisaatioiden, kuten SAU:iden, kanssa tutkitaan.
• Vektoridynamiikka ja sen vaikutukset siementen laatuun.
• Homotsygoottisten TPS-populaatioiden kehittäminen käyttämällä apomikseja ja monohaploidia
4. Resurssipohjainen suunnittelu ja sadonhallinta
- IT-pohjaisten päätöksenteon tukijärjestelmien/työkalujen kehittäminen sadon ajoittamiseen ja rikkakasvien, ravinteiden, veden, sairauksien ja tuholaisten hallintaan ilmastonmuutosskenaariossa.
- Teknologioiden standardointi, mikä parantaa hiilen sitomista ja maaperän terveyttä.
- Teknologioiden kehittäminen tuotantopanosten käytön tehostamiseksi tarkkuusviljelyn ja mikrokastelun avulla.
Mikrokastelu perunassa
Mikrokastelu (tiputus ja sprinkleri) mahdollistaa korkean taajuuden veden levittämisen kasvien juurialueelle ja sen ympärille. Tämä järjestelmä on hyödyllinen lannoitteiden ja torjunta-aineiden levittämisessä, mikä johtaa tuotantopanosten tehokkaaseen käyttöön. Perunalla on harva ja matala juuristo ja sato käyttää lähes 70 % vedestä ylemmästä 30 cm:n maakerroksesta. Se vaatii 400-600 mm kasteluvettä riippuen ilmasto-olosuhteista, maaperätyypistä, kasvukauden pituudesta, lajikkeen kestosta, sadon tarkoituksesta ja kastelumenetelmistä jne. CPRI on kehittänyt mikrokasteluteknologian käytettäväksi perunasadoissa. Lannoituksen kautta ravinteita levitetään kastelulla (tiputuksella) kasvien juurivyöhykkeen lähelle optimaalisen kosteuden ja ravinteiden tarjoamiseksi koko sadon kasvukauden ajan. Sprinklerilannoitus on myös uusi tekniikka, jossa ravinteita, erityisesti typpeä, levitetään sprinklerin kautta lehtisumutuksella suoraan lehtiin. Nämä kastelu-/lannoitusmenetelmät säästävät vettä (noin 30-50 % säästö) samalla antaen 15-30 % suuremman sadon. jopa 25 % säästö lannoitteissa. Perunanviljelijät ovat ottaneet teknologian käyttöön eri puolilla maata, mutta Gujaratia voidaan pitää roolimallina nykyaikaisten kastelumenetelmien käyttöönotossa, koska osavaltiossa on eniten käytössä mikrokastelutekniikka, myös perunasadossa. Näin ollen Gujaratissa on Intian korkein perunan tuottavuus.
5. Ympäristöystävällinen kasvinsuojelu
- Uusien patogeenien/tuholaisten populaatioiden genomin vaihtelun ja dynamiikan luettelointi (Pathogenomics).
- Diagnostiikan kehittäminen patogeenien havaitsemiseen sekä laboratorio- että kenttätasolla mikrosiru- ja nanoteknologian avulla.
- Ekologia ja hyödyllisten mikro-organismien hallinta viljelykasvien tuottavuuden ja tautien hallinnan parantamiseksi.
Kannettavat mittatikkusarjat
Instituutti kehitti kannettavia mittatikkusarjoja tärkeimpien perunavirusten kenttätason havaitsemiseen perustuen lateraalivirtauksen immuunitestiin yhdelle tai kahden viruksen yhdistelmälle. Nämä sarjat ovat kannettavia ja helppokäyttöisiä kaikille sidosryhmille, mukaan lukien maanviljelijät peltotasolla, jotta he voivat varmistaa perunasadon terveystason. Arvoisa maatalousministeri julkaisi sarjat ICAR:n perustamispäivänä sen jälkeen kun ne oli validoitu AICRP (P) -keskuksissa ja edistykselliset viljelijät.
6. Kannustetaan perunan energiatehokasta varastointia ja monipuolista käyttöä
- Teknologinen parannus korkean lämpötilan varastointiin sekä tilalla että sen ulkopuolella.
- Uusien prosessien, tuotteiden ja käyttöteknologioiden kehittäminen perunoiden monipuoliseen käyttöön, mukaan lukien jätteiden hyödyntäminen.
- Elintarvikkeiden täydentäminen jalostettujen elintarvikkeiden ravitsemuksellisen laadun parantamiseksi.
- Tekniikat glykeemisen indeksin alentamiseksi.
7. Instituutin ja viljelijän välisen rajapinnan vahvistaminen teknologian levittämiseksi
- Vertailevat maatilojen kannattavuustutkimukset, jotka koskevat kykyä osallistua BKT:hen eri viljelykasveilla tehokkaan politiikan tuottamiseksi.
- Asiantunteva tekninen levitys perinteisten ja nykyaikaisten laajennustyökalujen optimaalisella yhdistelmällä.
Huippuluokan tutkimusteemat
CPRI käyttää seuraavia huippuluokan tutkimusteemoja tulevassa T&K-ohjelmassaan.
• Siirtogeenisten perunoiden kehittäminen suuren riskin alueille, esim. bioottiset ja abioottiset stressit, laadun parantaminen ja laajempi sopeutuminen.
Varhain kypsyvät neutraalit lajikkeet
Tulevaisuudessa instituutin painopiste olisi genomiikan, transkriptomiikan ja muun omiikan kaltaisten teknologioiden hyödyntämisessä perunan parantamisen alalla. Geenit ja alleelit tunnetaan mukuloiden ja kypsyyden vuoksi, ja siksi lähitulevaisuudessa pyritään erittäin hyvin kehittämään lajikkeita, jotka kypsyvät 50-60 päivässä ja jotka soveltuvat erilaisiin viljelysekvensseihin.
• Jalostusala: kylmähaketettavien lajikkeiden kehittäminen.
• Siemenala: siemenperunoiden tuotanto ei-perinteisillä alueilla.
• Terveysala: matalan glykeemisen indeksin ja korkean antioksidanttipitoisuuden omaavien perunoiden kehittäminen.
• Uusien geenien ja tärkeiden ominaisuuksien merkkiaineiden tunnistaminen.
• Täysautomaattinen perunannostokone työvoiman säästämiseksi.
• Perunan proteomiikkaa ja fenomiikkaa koskevat tutkimukset tuberisoitumisen yhteydessä.
• Seuraavan sukupolven molekyylimarkkeri, SNP, viitaten taudin vastustuskykyyn ja laatuominaisuuksiin, kehitetään alleelilouhinnalla ja uudelleensekvensoinnilla.
• Kehitetään bioriskien älykäs järjestelmä (eri patogeenien ja tuholaisten rotujen seuranta ja varhaisvaroitusjärjestelmät) tietoon perustuvien päätösten tekemiseen paikallisella, alueellisella ja kansallisella tasolla.
• ICT-, GIS- ja kaukokartoitusvaihtoehtoja käytetään ilmastonmuutoksen ja ilmaston lämpenemisen haitallisten vaikutusten ymmärtämiseen ja lieventämiseen, uusien perunanviljelyalueiden tunnistamiseen ja päätöksenteon tukijärjestelmien kehittämiseen vastaamaan tuleviin monimutkaisiin haasteisiin.
CPRI:n merkitys vuoteen 2050 mennessä
Nopean yksityistämisen ja valtion johtamien instituutioiden investoinneista poistamisen vaikutuksesta on ilmeistä pohtia, säilyvätkö CPRI:n kaltaiset valtion sektorin instituutit merkityksellisinä vuoteen 2050 mennessä vai eivät? Vastaus ei ole yksinkertainen ja suoraviivainen. On varmaa, että tällaisten instituuttien on oltava vahvasti riippuvaisia itse tuottavista resursseista yksityisen yhteistyön, konsultointiprojektien ja räätälöityjen ratkaisujen toimittamisen kautta. CPRI on jo aloittanut teknologioidensa, kuten aeroponiikan ja biolannoitteiden (B-5) kaupallistamisen. Instituutin poikkeuksellinen kyky reagoida nopeasti ja sopeutua uuteen tilanteeseen tekee siitä sopivan ehdokkaan paitsi selviytyä vuoteen 2050 mennessä, myös instituutti on odotetaan nousevan tuolloin maailmanlaajuisen perunan tutkimuksen ja kehityksen huippuosaamisen keskukseksi.
CPRI:llä on tarpeeksi valmiutta säilyttääkseen asemansa maan johtavana perunan T&K-organisaationa, mutta myös noustakseen johtavaksi maailmanlaajuiseksi tutkimuslaitokseksi. Tämä luottamus ei johdu vain toiveajattelusta, vaan perustuu instituutissa useiden vuosien kovalla työllä luotuihin maailmanluokan tiloihin. CPRI on jo aloittanut matkansa kohti tätä kohdetta intialaisena jäsenenä 26 maahan kuuluvan 14 kansainvälisen instituutin konsortiossa perunagenomin tulkitsemiseksi ja julkaisemalla tuotoksen maailmanlaajuisesti johtavassa tieteellisessä julkaisussa "Nature". Vuoteen 2050 mennessä CPRI ei olisi vain osallistuva kumppani monikansallisissa perunan tutkimusprojekteissa, vaan se toimisi maailmanlaajuisen perunan tutkimuksen ja kehityksen tutkimusjohtajana, erityisesti tropiikissa ja subtrooppisissa alueilla.