Nākamajās desmitgadēs, lai nodrošinātu pasaules pieaugošo iedzīvotāju skaitu ar pārtiku, būs nepieciešams dubultot lauksaimniecības kultūru ražošanu. Kartupeļi kopā ar kukurūzu, rīsiem un kviešiem ir pasaulē visplašāk audzētā pārtikas kultūra. Tās priekšrocības: pieejamība, augsta uzturvērtība, piemērotība ilgstošai uzglabāšanai un augsta raža. Tas kalpo par pamatu dažādu ēdienu pagatavošanai gan mājās, gan sabiedriskās ēdināšanas sistēmā, kā arī joprojām ir svarīga izejviela pārstrādei.
Bet kartupeļi ir sarežģīta kultūra daudzos ekonomiskajos un bioloģiskajos parametros. Tās ekonomiskā ūdens izmantošana un spēja pielāgoties vēsam klimatam ir apvienota ar augstām prasībām attiecībā uz augsnes irdenumu un akmeņu neesamību. Šī iemesla dēļ kartupeļu audzēšanas platību sadalījums dažādos pasaules reģionos ir ārkārtīgi nevienmērīgs (1. att.).
1. attēls. Kartupeļu platības sadalījums visā pasaulē (FAO 2016)
Intensīvi audzējot kultūraugu ar ražu 40-50 t/ha, nepieciešama aktīva daudzu slimību un kaitēkļu apkarošana, tādēļ tiek izmantoti neskaitāmi ķīmiskie augu aizsardzības līdzekļi, kas var būtiski ietekmēt vidi. Piemēram, gandrīz visa kartupeļu platība ASV reģionos ar ilgstošu un maksimālu specializāciju (Aidaho, Vašingtona, Ziemeļdakota) periodiski tiek pakļauta fumigācijai. Tas nozīmē, ka augsnei jāpievieno aptuveni 500 kg/ha spēcīgu zāļu, piemēram, nātrija metama vai hloropikrīna. Bez šādas sterilizācijas tur nav iespējams iegūt augstas kvalitātes produktu, jo augsnes ir ļoti inficētas. Jaunattīstības valstīs raža no hektāra ir zema (15-20 t/ha), jo tiek izmantots zemas kvalitātes izejmateriāls un neoptimālas audzēšanas metodes. Pasaules kartē starp šādiem reģioniem ir iekļauta arī Krievija (2. att.).
2. attēls. Kartupeļu ražas sadalījums pasaulē (t/ha), FAOSTAT, 2014.-2016.
Tomēr nevajadzētu aizmirst, ka Krievijas Federācijas statistikas datos joprojām ir ņemta vērā kartupeļu raža iedzīvotāju saimniecības zemes gabalos, kas nekādā gadījumā nevar būt tik augsta kā specializētajos lauksaimniecības uzņēmumos, kuri jau sen ir sasnieguši līmeni 30-40 t/ha. Tie. Krievijas teritorija šajā kartē ir pareizi atspoguļota nevis oranžā, bet gaiši zaļā vai ārkārtējos gadījumos dzeltenā krāsā.
Saskaņā ar FAO prognozēm, kartupeļu audzēšanas platības nākotnē visstraujāk pieaugs Āfrikā, Latīņamerikā un Dienvidaustrumāzijā (3. att.).
3. attēls. Kartupeļu ražošanas nākotne. Zilā josla – dati par 2015. gadu, oranža – prognoze 2030. gadam, dzeltena – prognoze 2050. gadam
Ziemeļamerikā un Ķīnā platības paliks tajā pašā līmenī, savukārt Eiropā tās samazināsies. Acīmredzot šī prognoze ir ļoti vispārīga. Tās pašas galvenās Eiropas kartupeļu audzētājas valstis NWEC-05 (Vācija, Francija, Nīderlande, Beļģija un Anglija) negatavojas samazināt, bet tikai palielinās kartupeļu ražošanu. Nesen tika publicēta detalizēta biznesa analīze par kartupeļu audzēšanas nozares stāvokli, nosacījumiem un iespējām tālākai attīstībai šajās valstīs (1. tabula).
1. tabula. Kartupeļu ražošanas SVID analīze NWEC-05 valstīs
Stiprās puses: kartupeļu audzēšanai ļoti labvēlīgi augsnes un klimatiskie apstākļi, kas rada visaugstāko kartupeļu ražu pasaules mērogā; augsti kvalificēti un/vai pieredzējuši kartupeļu audzētāji; izstrādātas integrētas piegādes ķēdes no selekcijas un sēklu ražošanas līdz gala tirgum; attīstīta pārstrādes rūpniecība, galvenokārt saldētu pārtikas produktu ražošanai; jaunāko tehnoloģiju pieejamība un pieejamība kartupeļu audzēšanai, kultūraugu aizsardzībai un uzglabāšanai; augsta līmeņa akadēmiskie un kopienas pētījumi, lai risinātu problēmas kartupeļu nozarē; kartupeļu atbalsta/izplatīšanas pakalpojumu pieejamība visā NWEC-05; tādu starptautisku kartupeļu organizāciju kā Europatat (tirdzniecība), EUPPA (pārstrādātāji) un NEPG (ražotāji) klātbūtne; labi attīstīts tirdzniecības tīkls svaigu un pārstrādātu kartupeļu produkcijas eksportam.
Vājās puses: Kartupeļu apūdeņošana rada lielākas CO emisijas2 sausnas ražas ziņā; lielu pesticīdu daudzumu izmantošana slimību/kaitēkļu/nezāļu apkarošanai; sakņu sistēmas ar zemu N efektivitāti, kas rada augstas N izmaksas un N izskalošanās riskus; prasība pēc augsta līmeņa izmantotās tehnoloģijas; Augsnes grēdas izraisa ūdens un barības vielu noteci un eroziju slīpajos laukos; liela kartupeļu cenu nepastāvība, salīdzinot ar ražošanas izmaksu pieaugumu; augsta līmeņa publiskās sadarbības trūkums starp valstīm, lai kopīgi atrisinātu ražošanas jautājumus; ekonomiskās problēmas starp kartupeļu vērtību ķēdes dalībniekiem; slikts kartupeļu nozares tēls medijos.
Funkcijas: jaunas selekcijas tehnoloģijas, lai paātrinātu šķirņu veidošanos; precīzās lauksaimniecības un attālās izpētes attīstība; biokontroles produktu izstrāde kartupeļu slimību, kaitēkļu un nezāļu apkarošanai; mehānisku alternatīvu izstrāde ķīmiskajiem pesticīdiem slimību/kaitēkļu/nezāļu apkarošanai; paplašinātas sadarbības iespējas dažādu kartupeļu veidu ražošanā NWEC-05 ietvaros; augošais pieprasījums pēc bioloģiskās kartupeļu audzēšanas; klimata pārmaiņas izraisa garākas veģetācijas sezonas un augstākus kultūraugu augšanas un ražas rādītājus; īstermiņa kartupeļu pārdošanas kanālu palielināšana; augošais pieprasījums pēc zināšanām, sēklas bumbuļiem, kartupeļu produktiem jaunattīstības valstīs.
Draudi: kartupeļu patēriņa samazināšana Eiropā; jaunas slimības un kaitēkļu problēmas; kultūraugu un bumbuļu aizsardzības problēmas aktīvo vielu aizlieguma dēļ; klimata pārmaiņas un ekstremāli laikapstākļi; pastiprinātas kartupeļu audzēšanas ietekme uz globālo augsnes auglību un augsnes veselību (slimību/kaitēkļu evolūcija, ūdens notece, augsnes erozija, augsnes sablīvēšanās); dažos apgabalos (F, D, Anglija) ir nepieciešama apūdeņošana, lai saglabātu vai sasniegtu augstāku ražu; neracionālas lobiju vai mārketinga pozīcijas attiecībā uz audzēšanas praksi (piemēram, kampaņa bez atliekām pret maksimālo atlieku daudzuma regulējumu); pārmērīga kartupeļu pārstrādes attīstība.
Krievijai ir visi nosacījumi un iespējas kļūt par vadošo augstas kvalitātes komerciālo kartupeļu un kartupeļu produktu ražotāju pasaules mērogā. Tikai lielākā daļa Eiropas kartupeļu audzēšanas spēcīgo atšķirīgo iezīmju joprojām ir Krievijas vājuma pazīmes. Komerciālā kartupeļu audzēšanas nozare Krievijas Federācijā ir tikko izveidojusies un sasniegusi 300 tūkstošus hektāru platību un aptuveni 8 miljonus tonnu ražošanas apjomu (tāds pats apjoms komerciālo kartupeļu tiek ražots Nīderlandē). Tai trūkst stabilitātes un daudzām funkcionējošām un atbalsta iestādēm, kas uzskaitītas 1. tabulā. Taču nenoliedzamas priekšrocības ir lielapjoma ražošana, zems pesticīdu slodzes līmenis (piemēram, augsnes fumigācija netiek izmantota vispār), biologizācija, bargais ziemas klimats palīdz kontrolēt fitosanitārās problēmas. Tās pašas temperatūras paaugstināšanās un sausuma tendences, infekcijas situācijas saasināšanās, no kurām visvairāk cieš Rietumeiropas kartupeļu audzētāji, kas spiesti pārcelt, piemēram, sēklas kartupeļu ražošanu uz citiem reģioniem, kopumā vērtējami kā pozitīvas klimata pārmaiņas. kartupeļu audzēšana visā Krievijā. Skaidrs, ka kartupeļus sezonas tirgum audzēt dienvidu reģionos kļūst arvien grūtāk, taču kļūst iespējams konsekventi kartupeļus pārvietot uz ziemeļu teritorijām.
Tajā pašā laikā perspektīvs ir tikai tāds Krievijas kartupeļu audzēšanas līmenis, kas būs nemainīgi konkurētspējīgs salīdzinājumā ar Rietumeiropas un Amerikas, kā arī uz citu galveno pārtikas kultūru (kviešu, rīsu, kukurūzas) ražošanas fona. , un ļaus iegūt augstu ražu dažādos augsnes un klimatiskajos apstākļos. Galvenais nākotnes izaicinājums būs ražot vairāk produktu ar tādiem pašiem vai mazākiem resursiem un mazāk atkritumu. Krievijas Federācijas rezerves un izredzes šajā ziņā ir milzīgas. Tiklīdz valsts dabas resursus sāks izmantot savas ekonomikas attīstības interesēs, kartupeļu audzēšana Krievijā kļūs nemainīgi konkurētspējīga, daudz ienesīgāka un ienesīgāka nekā citos pasaules reģionos. Bet šim nolūkam ir nepieciešams, lai degviela, elektrība, gāze, metāli un mēslojums tiktu piegādāts vietējam tirgum par saprātīgi pietiekamām vietējām cenām, kas netraucē citu tautsaimniecības nozaru attīstību. Irānas benzīns Irānā maksā 10 rubļus/litrā (protams, pārrēķina ziņā), un Baltkrievijas kālija hlorīda 60% cena Baltkrievijas Republikā šī gada pavasarī bija 6 rubļu/t, savukārt krievu krievu valodā. Federācija bija 000 24 rubļu/t.
Īss pārskats par pasaules kartupeļu audzēšanas stāvokli ir sniegts īpaši tāpēc, ka kartupeļu ražošanas rezultātu (P) nosaka produkts: P = G × E × M × S, kur G ir genotips vai šķirne, E ir augsne un klimatiskie apstākļi, M ir vadība jeb tehnoloģiju līmenis un S – makroekonomiskā vide. Labvēlīgiem augsnes un klimatiskajiem apstākļiem ir izšķiroša nozīme, lai izmantotu šķirņu potenciālu, jaunas tehnoloģiskās inovācijas un veicinātu vietējās kartupeļu nozares labklājību. Finanšu un nefinanšu pakalpojumu attīstība (kredītu likmes, līzings, apdrošināšana, budžeta subsīdijas ražošanai un infrastruktūrai uc) ir arī galvenās nozares efektivitātes nodrošināšanas sastāvdaļas (4. att.).
Zīmējums. 4. Lauku un rūpniecisko kartupeļu lauksaimniecības pārtikas sistēmu rezultāti (P), kuru pamatā ir genotipa (G), vides (E), pārvaldības faktoru (M) un sabiedrības vajadzību un pakalpojumu (S) atšķirīgā ietekme.
Selekcija vai jaunu kartupeļu šķirņu veidošana – nozīmīgs faktors efektīvai kartupeļu ražošanai, kas nākotnē tikai palielinās tā nozīmi. Pateicoties kartupeļu genoma atšifrēšanai un jauno selekcijas tehnoloģiju iespējām, šķiet, ka tā ir rezerve numur viens kartupeļu audzēšanas tālākai attīstībai. Galveno selekcijas virzienu rezultātu ietekme uz kartupeļu audzēšanas efektivitātes paaugstināšanu īsumā atspoguļota 2. tabulā.
2. tabula. Selekcijas virzienu ietekme uz kartupeļu ražošanas efektivitātes paaugstināšanu
Galvenās pētniecības iespējas kartupeļu ražošanas sistēmu efektivitātes uzlabošanai | Pārtikas drošības aspekti | ||||||
Ieguldījums ražošanas intensifikācijā | Zemnieka ienākumi | Kaloriju un barības vielu ražošanas efektivitāte | Ietekmes uz vidi samazināšana | ||||
Ūdens efektivitāte | Zemes izmantošanas efektivitāte | Slāpekļa un fosfora izmantošanas efektivitāte | Pesticīdu lietošanas efektivitāte | ||||
Šķirņu selekcija un selekcija (G - genotips) | |||||||
Augsts ražas potenciāls | ** | *** | *** | Neitrāls/negatīvs | *** | ** | Sākot no |
Patogēnu rezistence | Sākot no | *** | * | *** | ** | ** | *** |
Izturība pret sausumu/karstumu/sāļumu | *** | *** | * | Sākot no | ** | ** | * |
Priekšlaicīgums | *** | *** | *** | ** | *** | *** | *** |
Biofortifikācija (piemēram, dzelzs un cinks) | Sākot no | Sākot no | Sākot no | Sākot no | * | ** | Sākot no |
Īstas hibrīdu šķirnes F1 un TPS, gēnu rediģēšana | *** | *** | *** | *** | ** | *** | *** |
Kartupeļu sēklu ražošana (M — pārvaldība) | |||||||
Augstas kvalitātes sēklu ražošana un izplatīšana | Sākot no | ** | * | * | *** | * | Neitrāls/negatīvs. |
Kartupeļu audzēšana ir vērsta uz sarežģītu un grūti savienojamu mērķu sasniegšanu. Stresa tolerances un efektīvas barības vielu uzsūkšanās apvienošana kļūst par prioritāti, lai labāk reaģētu uz mainīgajām klimata pārmaiņām. Genotipi ar rezistenci pret vīrusiem, nematodēm, baktēriju vīti un plašāku abiotisko stresu, piemēram, karstuma, sausuma un sāļuma apstākļu klāstu, varētu uzlabot produktivitāti un paplašināt kartupeļu ražošanu jaunos reģionos. Agrīnu un augstražīgu šķirņu attīstīšana ar izturību pret P. infestans ir bijis ilglaicīgs kartupeļu selekcijas mērķis. Izturība pret slimībām ir kļuvusi par galveno ES audzēšanas programmu mērķi tikai nesen, kad vides lobijs panāca pesticīdu un minerālmēslu lietošanas ierobežojumus, kā arī tiešu aizliegumu izmantot daudzas izplatītas un grūti aizvietojamas ķīmiski aktīvas sastāvdaļas. . Ģenētiskā biofortifikācija (uzturvērtības paaugstināšana) var palīdzēt pārvarēt mikroelementu deficītu cilvēka uzturā un uzturēt augstu uzturvielām bagātāku bumbuļu patēriņu.
Visi faktiski apstiprinātie un pieprasītie panākumi kartupeļu audzēšanā ir balstīti uz hibridizāciju, t.i. šķērsojot atlasītos vecāku pārus. Veiksmīga vecāku ģenētisko īpašību integrācija un apvienošana pēcnācējos tiek panākta ļoti reti kultivēto kartupeļu tetraploīdās ģenētikas dēļ. Turklāt visas četras hromosomu kopas atšķiras pēc gēnu sastāva. Šī iemesla dēļ veiksmīgas kartupeļu selekcijas programmas ir balstītas uz lieliem izejmateriālu apjomiem (vismaz 100 tūkstoši genotipu) un ilgstošu (vismaz 10 gadus) labāko šķirņu atlases un novērtēšanas procesu. Klasiskās atlases efektivitāte nepārsniedz 0,01%. Bija daudz cerību palielināt selekcijas ātrumu un efektivitāti, izmantojot attālo hibridizāciju, mutaģenēzi, šūnu selekciju, somatisko hibridizāciju, īpašību iezīmēšanu utt., taču visas šīs metodes neļāva izveidot veiksmīgas kartupeļu šķirnes. Pašlaik genoma rediģēšanas tehnoloģija tiek aktīvi pārbaudīta, un Nīderlandes zinātnieki ir uzsākuši kartupeļu audzēšanas stratēģiju botānisko hibrīdu sēklu ražošanai un izmantošanai (3. tabula).
3. tabula. Kartupeļu šķirņu veidošanas tehnoloģijas
Tehnoloģijas kartupeļu šķirņu veidošanai
Kā tas strādā? | Kartupeļu kvalitātes uzlabošana | Sēklu pārdošana | Eiropas tiesību aizsardzība | Tirdzniecības tiesības | |||
Pakāpe | process | ||||||
Tradicionālā atlase | Jaunas šķirnes tiek izstrādātas, krustojot esošās šķirnes, kam seko gadiem ilgi selekcijas pētījumi. | Jaunu raksturlielumu ieviešana prasa vismaz 10 gadus. | Nav piemērots pārdošanai, jo katram atsevišķam bumbulim ir individuālas īpašības. | Audzētājiem taisnība, izstrādātājiem izmaksas: desmitiem tūkstošu eiro. Selekcionāri var pieteikties uz jaunu augu īpašību patentiem. | Šķirņu krustošana ir dabisks process, un uz to neattiecas ES ĢMO patentu tiesību akti. | Nīderlandes ģenerālinspekcija kartupeļu sēklas klasificē kvalitātes klasē. Katrai valstij ir savas prasības attiecībā uz sēklas kartupeļu augu veselību. | |
Hibrīda izvēle | Jaunas šķirnes tiek izstrādātas ātrāk, šķērsojot tīras vecāku līnijas, kurām visiem gēniem ir tikai viens gēna variants, kam seko gadiem ilgi pētījumi. | Viņi sola, ka jaunas funkcijas varēs ieviest mazāk nekā piecu gadu laikā. Tomēr vispirms būs jāatvasina atbilstošās līnijas ar piemērotām iezīmēm. | Jā, kartupeļu sēklām no tīrām vecāku līnijām ir vienādas īpašības un tās var izmantot kā stādāmo materiālu. | Audzētājiem taisnība, izstrādātājiem izmaksas: desmitiem tūkstošu eiro. Selekcionāri var pieteikties uz jaunu augu īpašību patentiem. | Šķirņu krustošana ir dabisks process, un uz to neattiecas ES ĢMO patentu tiesību akti. | Noteikumi par sertificētu kartupeļu sēklu joprojām tiek izstrādāti. Daudzās valstīs vēl nav nekādu noteikumu. | |
Ģenētiskā modifikācija, ieskaitot CRISPR-cas9 | Esošo šķirņu modificēšana, aktīvi iejaucoties ģenētiskajā materiālā, kam seko gadu ilga īpašību un stabilitātes izpēte. | Pat ja DNS manipulācija aizņem tikai dažas dienas, viss process no gēnu identifikācijas līdz lauka izpētei aizņem ilgāku laiku. Projekts DuRPH, kurā esošajām šķirnēm tika nodrošināta daudzkārtēja izturība pret kartupeļu vēlo puvi, kopumā ilga 10 gadus. | Nav piemērots pārdošanai, jo katram atsevišķam bumbulim ir individuālas īpašības. | Saskaņā ar ES ĢMO noteikumiem. Lai šķirne tiktu apstiprināta lietošanai, izstrādātājam ir jāpierāda produkta drošums. Izmaksas: miljoni eiro. Selekcionāri var pieteikties patentiem uz jaunām augu īpašībām. | Ģenētiskā modifikācija nav dabisks process, un uz to var iesniegt patenta pieteikumu. | Nīderlandes ģenerālinspekcija kartupeļu sēklas klasificē kvalitātes klasē. Katrai valstij ir savas prasības attiecībā uz sēklas kartupeļu augu veselību. |
* Selekcionāra tiesības var pretendēt, ja šķirne ir jauna, izteikta, viendabīga un stabila. Ar selekcionāra tiesībām zinātniekam ir ekskluzīvas tiesības pārdot sēklas kartupeļus un (īstās) sēklas (Louwaars et al., 2009)
Botānisko sēklu iegūšana no krustošanas ir pirmais posms klasiskajā selekcijā. Pēc tam no sēklām iegūst bumbuļus, un kartupeļu šķirnes uztur un pavairo tikai bumbuļu veidā. Bet Nīderlandes selekcionāri ir iecerējuši kartupeļus pārcelt uz sēklaugu kategoriju, lai kartupeļus varētu audzēt tāpat kā citas plaši izplatītas dārzeņu kultūras (burkāni, kāposti, sīpoli, bietes), t.i. no botāniskām sēklām un ka sēklām ir visas F1 īpašības. Šajā sakarā termins “hibrīdais kartupelis” ir neskaidrs. Visas šķirnes ir arī hibrīdi, tāpēc botāniskajai kartupeļu sēklai = sēklas materiāls ir ieviesti papildu apzīmējumi F1 un TPS. Šī grandiozā biznesa ideja radīta, lai Nīderlande saglabātu savu pasaules līdera statusu un ienākumus kartupeļu sēklu ražošanā gadījumā, ja turpmāka klimata sasilšana neļaus izaudzēt kvalitatīvu bumbuļu sēklas materiālu.
Hibrīda izredzes F1 (TPS) kartupeļu audzēšana joprojām ir ļoti neskaidri. Sākotnējā 2015.–2016. gada jaunuzņēmumu pārliecība divu līdz trīs gadu laikā ražot komerciālas galda klases kombinācijas ir pakāpeniski pārvērtusies par solījumu līdz 2028. gadam izveidot pirmos augstas cietes hibrīdus. Cieti saturošu hibrīdu radīšanas mērķa precizējums nav nejaušs - šādiem kartupeļiem nav izvirzītas prasības pēc formas viendabīguma, acu dziļuma, mizas rakstura, agras gatavības un daudzām citām īpašībām un īpašībām, kurām vajadzētu būt mūsdienu galda kartupeļiem. Ir ārkārtīgi grūti panākt tetraploīdu kultivēto kartupeļu botānisko sēklu viendabīgumu visos gēnos un attiecīgi arī īpašībās, taču tas vēl nav bijis iespējams. Ne velti klasiskajā selekcijā viena sēkla no kartupeļu ogas ir unikāls genotips un potenciāli atsevišķa nākotnes šķirne, savukārt cita sēkla no tās pašas ogas var kļūt par citu šķirni, pilnīgi atšķirīgu no pirmās. Kā jau varēja gaidīt, pirmie reālus panākumus hibrīdo galda kartupeļu veidošanā guva nevis kartupeļu, bet gan dārzeņu selekcijas firmas ar augstu kvalifikāciju un lielu pieredzi hibrīdu audzēšanā. Bejo selekcionāri pavadīja vairāk nekā 15 gadus, radot pirmo tetraploīdu hibrīdo kartupeļu šķirni Oliver F1, kas tiek ražota un pieejama pasaules tirgū kopš 2020. gada.
Tikmēr darbs pie botānisko sēklu komercializācijas rit diezgan dinamiski, tajā investējot milzīgus finanšu līdzekļus. Kartupeļu hibrīdais Nīderlandē ir ieguvis nacionālās ikonas statusu, un audzēšanas metode ir aizsargāta ar ES patentu. Visi tradicionālie holandiešu sēklas kartupeļu tirgi ir sākuši agri pieņemt botāniskās sēklas. Pirmkārt, Āfrikas, Centrālās un Dienvidaustrumāzijas valstīs - semināri, prezentācijas, demonstrācijas stādījumi. Tiek norādīts, ka sēklas bumbuļi ir pagātne, bet botāniskās sēklas ir pasaules kartupeļu nozares nākotne. Un 2-3 t/ha stādāmā materiāla vietā varēs iztikt tikai ar 30g/ha (ne vārda par to, ka sēklas būs jāaudzē ar stādu tehnoloģiju, izmantojot roku darbu). Tā ir valsts stratēģija un sistemātiska, sistemātiska programma, kurai ir saistītas visas komerciālās un valdības struktūras.
Kā izrādījās, Krievijā jau neoficiāli tiek pārbaudītas botāniskās kartupeļu sēklas. Botāniskās heterozes sēklas ir nišas, bet ļoti dārgs produkts. Tās galvenajiem pircējiem, kā jau prognozēts, vajadzētu būt mazajām saimniecībām jaunattīstības, blīvi apdzīvotās valstīs, kas kartupeļus audzē ar rokām un kuras, visu cieņu, nepamatoti tiek uzskatītas par turīgām un inovatīvām. Šīs selekcijas tehnoloģijas izstrādātājiem ir ļoti svarīgi F1 sēklu patērētāju vidū iekļaut Krievijas kartupeļu audzētājus, kuri ir dāsni un šobrīd par Eiropas sēklas kartupeļiem maksā divreiz vairāk nekā paši eiropieši.
Kartupeļu genoma rediģēšanas tehnoloģiju ieviešana – vēl viens daudzsološs veids, kā sasniegt nākotnes kartupeļu priekšrocības. Genoma rediģēšana ir mērķtiecīga un apzināta organisma dabiskās DNS sekciju pievienošana, dzēšana, aizstāšana un pārvietošana. Šīs metodes pamatā ir zināšanas un izpratne par konkrētu gēnu lomu un funkcijām. Ja šādas zināšanas ir pieejamas un vēlamo iezīmi var sasniegt ar mērķtiecīgu modifikāciju, genoma rediģēšana kļūst par efektīvāku veidu, kā veikt šīs izmaiņas, salīdzinot ar citām audzēšanas tehnoloģijām. Uzkrātais zināšanu līmenis ģenētikā ļauj rediģēt kartupeļu šķirnes.
Dažu pēdējo gadu laikā ir izstrādātas un arvien vairāk izmantotas rediģēšanas metodes, lai veiktu precīzas un paredzamas genoma modifikācijas augos, nepievienojot svešu DNS. CRISPR/Cas9 tehnika ir izrādījusies efektīvāka nekā citas enzīmu sistēmas (cinka pirkstu nukleāzes (ZFN), transkripcijas aktivatoram līdzīgas efektornukleāzes (TALEN) un meganukleāzes (MN). CRISPR-Cas pašlaik ir visplašāk izmantotais rīku genoms rediģēšana un ir pieņemta selekcijas pētniecībā un attīstībā visā pasaulē, genoma rediģēšana var uzlabot neefektīvas vai problemātiskas šķirnes, neieviešot svešu vai papildu ģenētisko informāciju DNS veidā, ļaujot veikt precīzas un paredzamas modifikācijas tieši jau izveidotā genomā. šķirnes.Šī ir fundamentālā atšķirība starp kultūrauga genoma rediģēšanu un tā transgenozi, t.i., mērķtiecīgu svešu gēnu pievienošanu genomam.Transgēnos organismus ir viegli atklāt, jo transgenoze rada jaunu, unikālu un netipisku gēnu kopu.
Ģenētiskās izmaiņas, kas veiktas, izmantojot CRISPR-Cas tehnoloģiju, neatšķiras no izmaiņām, kas var rasties dabiski vai tradicionālās audzēšanas rezultātā. Tas nozīmē, ka bez priekšzināšanām nav iespējams noteikt, vai ģenētiskās izmaiņas ir genoma rediģēšanas rezultāts. Kad genoma rediģētie produkti tiek atstāti no laboratorijas, kļūst grūti kontrolēt to tālāku izplatību. Tieši šī īpašība šobrīd būtiski kavē rediģēto šķirņu komercializāciju - ģenētiskās procedūras ir dārgas un, izmantojot iegūto efektu, tās ir jāatmaksā, izstrādātāji meklē iespējas rediģēšanas produktu patentaizsardzībai.
Genoma rediģēšana ir piemērota plašam kultūru un pazīmju klāstam, un pirmās šādas šķirnes jau ir ieviestas faktiskajā lauksaimnieciskajā ražošanā ASV un Japānā. Zinātniskajā literatūrā publicēti ziņojumi par izmaiņām vairāk nekā 60 augu sugās. Konkrēti rediģēto genomu piemēri ir: banāns – banānu vēnu vīrusa noņemšana; agri ziedoši rīsi ar modificētu eļļas sastāvu; ar karotinoīdiem bagātināti rīsi; vīnogulāji izturīgi pret sēnīšu slimībām; sojas pupiņas ar augstu eļļas un olbaltumvielu saturu; zemenes, kas zied daudzas reizes; kukurūza ar paaugstinātu ražu sausuma stresa apstākļos; sinepes ar uzlabotu garšu ar augstu likopēna saturu tomātu amilopektīnā; kartupeļi ar augstu GABA saturu; kartupeļi bez glikoalkaloīdiem un daudzi citi.
Pašlaik genomu kultūru audzēšana visā pasaulē tiek regulēta atšķirīgi. Amerikā, kā arī Ķīnā, Austrālijā, Indijā un Japānā uz genoma rediģēto šķirņu audzēšanu neattiecas ģenētiski modificēto organismu (ĢMO) tiesību akti. ES genoma rediģēšana tika atzīta par ĢMO veidu un līdz ar to aizliegta 2016. gadā, taču šīs tehnoloģijas izmantošana neapstājās ne dienu, laboratorijas nekavējoties tika pārceltas uz citām valstīm. Visā pasaulē veiksmīgā metodes ieviešana un selekcijas un sēklu biznesa organizētās diskusijas par šo tēmu noveda pie ES genoma rediģēšanas aizlieguma atcelšanas 2023. gadā.
Ņemot vērā pasaulē notiekošos būtiskos selekcijas tehnoloģiju uzlabojumus, mūsu situācija ir šāda:
- Genoma rediģēšana Krievijas Federācijā tas ir klasificēts kā ĢMO; šīs tehnoloģijas izmantošana ir aizliegta kopš 2016. gada. Un par to nav diskusiju selekcijas un sēklu biznesā un zinātnieku aprindās. Taču pasaule ātri (ES lēnāk) novērtēja jaunas iespējas un atcēla ierobežojumus. Jaunu audzēšanas tehnoloģiju noraidīšana tikai novedīs pie vēl lielākas atpalicības no sasniegtā zinātnes un tehnoloģijas progresa.
- Hibrīdu veidošana F1 kartupelis teorētiski ļoti interesants un vilinošs mērķis, taču maz ticams, ka botāniskās sēklas tiks plaši izmantotas kartupeļu audzēšanā Krievijas Federācijā, jo atgriešanās no lielapjoma, pilnībā mehanizētas ražošanas līmeņa pie stādu audzēšanas ar neizbēgamu roku darba izmantošanu ir neloģiska. un neracionāli. Lai radikāli samazinātu hibrīdu botānisko sēklu morfoloģisko un ekonomiski bioloģisko parametru variācijas līmeni, tiek veikta pāreja uz diploīdu līmeni un atkārtota vecāku formu inbrīdings. Veiksmīgiem hibrīdu krustojumiem nepieciešamas auglīgas, enerģiskas un homozigotas inbred līnijas. Heterotisku sēklu augstas ražas iegūšanas problēma jārisina mehanizēti, neizmantojot manuālo apputeksnēšanu, t.i. tāpat kā citām lauksaimniecības kultūrām (kukurūza, saulespuķes, cukurbietes, dārzeņi). Tas nozīmē nepieciešamību izmantot tādus ģenētiskos instrumentus kā citoplazmas vīriešu sterilitāte, pašsaderība un pašsaderība un augstas auglības nodrošināšana. Un ja par inbrīdinga jautājumiem, pazīmju introgresiju, izejmateriāla heterozes izvērtēšanu utt. No palīgmetodiskajiem aspektiem zinātniskās publikācijas ir nepārtraukta straume, bet par TPS komerciālo apjomu ražošanas tehnoloģiju - ne viena vien. Jo šī ir zinātības joma, kas nākotnē nodrošinās atdevi no līdzekļiem, kas ieguldīti šīs tehnoloģijas attīstībā un apgūšanā. Augstas heterotisko kartupeļu sēklu ražas iegūšana nebūt nav tas pats, kas iegūt augstu sēklu bumbuļu ražu. Nepieciešamās investīcijas kartupeļu heterozes attīstībā ir tik lielas, ka pasaulē to var atļauties tikai daži selekcijas uzņēmumi. Krievijas Federācijā tādas lietas pagaidām nav.
- Tradicionālā kartupeļu audzēšana Krievijas Federācijā atrodas stadijā, ko var raksturot kā potenciālas atdzimšanas periodu. Vairāku simtu Krievijas šķirņu klātbūtne valsts reģistrā nedrīkst būt maldinoša, jo selekcijas efektivitāti un līmeni vērtē pēc selekcijas otrā posma - sēklkopības, ko nereti pareizi sauc par atbalsta selekcijas - apjomu. Sēklu ražošanas apjomi nozīmē šķirņu audzēšanas platību, kuru īpatsvars kopējā produkcijā liecina par selekcijas darba efektivitāti un konkurētspēju. Sēklu ražošanas trūkuma dēļ ir nepieciešams izslēgt no reģistra lielāko daļu iepriekš izveidoto krievu šķirņu un vienkārši aizmirst par tām. Pašreiz pieņemtie noteikumi par Krievijas Federācijas šķirņu reģistru to paredz: ja pēdējos divus gadus nav sēklu audzēšanas, šķirne no reģistra ir jāizslēdz.
Krievijas kartupeļu audzēšanas, kā arī daudzu citu lauksaimniecības kultūru atdzimšana kļuva iespējama tikai pirms dažiem gadiem, pēc divdesmit gadu perioda, kad Krievija kļuva par lielāko tirgu visam, tostarp ārvalstu selekcijas un sēklu uzņēmumu sēklām. Degradācijas pamatā bija ārvalstu partneru apliecinājumi un naivā cerība uz līdzvērtīgas sadarbības iespēju, viņi saka, tagad Krievijas zemnieki varēs izmantot labākos pasaules atlases sasniegumus. Plānotā sēklu ražošanas sistēma tika atbrīvota, lai varētu izdzīvot un ātri sabruka. Pētniecības institūti, kuros tika un tiek veikti selekcijas darbi, steidza atbrīvoties no selekcijas un sēklkopības uzņēmumu formāta - no privātuzņēmumiem, kas nodarbojas ar faktisko sēklaudzēšanu. Līdz 2000. gada sākumam iekšzemes kartupeļu sēklas materiāla ražošanas apjomi kļuva minimāli. Un tiešām nāca ārzemju selekcija, turklāt uzreiz ļoti lielu sēklu apjomu veidā, ko prasīja topošie lielie jauna formāta kartupeļu ražošanas uzņēmumi. Ārzemju šķirņu īpatsvars Krievijas laukos ir strauji pieaudzis nevis tāpēc, ka krievu šķirnes ir zemākas, bet gan tāpēc, ka Eiropas selekcijas firmas ir spējušas piegādāt neierobežotu daudzumu sēklu. Diezgan ilgu laiku viss bija kārtībā - importētais sēklas materiāls tika piegādāts neierobežotā daudzumā, par pieņemamām cenām un pieņemamā kvalitātē, ārvalstu selekcijas uzņēmumi izplatīja licences un uzsāka savu šķirņu elites un reproduktīvo sēklu ražošanu valsts robežās.
Un “vienlīdzība” selekcijas jomā ātri pazuda, vājinoties pašas Krievijas ražošanai. Importa sēklas kartupeļiem cenas kāpušas, un to kvalitāte sākusi manāmi kristies. Taču tikai pēc pirmās pretkrievisko sankciju daļas 2014. gadā valsts līmenī radās izpratne par milzīgo risku pilnīgai atkarībai no ārvalstu atlases. 2016. gadā Krievijas Federācijas prezidents lika izstrādāt programmu Krievijas kartupeļu selekcijas un sēklkopības atbalstam (FNTP), lai palielinātu ražošanas apjomus un uzlabotu sēklas kartupeļu kvalitāti, lai novērstu atkarību no importa. Tātad, kāpēc mēs lietojam terminu "potenciālās atdzimšanas periods", nevis atdzimšanas periods? Bet tāpēc, ka praksē atbalsts tiek sniegts neviennozīmīgi.
Mūsuprāt, loģiski būtu FSTP galvenos pasākumus un finansējuma apjomus (vismaz 50%) novirzīt uz tiešu sēklas kartupeļu ražošanas apjoma pieaugumu un tās kvalitātes uzlabošanu. Šādi pasākumi ietver:
– visu kategoriju jauno Krievijas šķirņu pārdotā sēklas materiāla izmaksu subsidēšana;
– subsidēt to uzņēmumu iegādi, kas nodarbojas ar sēklu ražošanu un palielina sēklu ražošanu ar pārsvaru ar jaunām krievu šķirnēm, specializētiem ražošanas līdzekļiem, modernizāciju un noliktavu celtniecību;
– infrastruktūras organizēšana un nodrošināšana specializētai “Augstas kvalitātes” kategorijas teritorijai Krievijas Federācijas ziemeļu reģionos augstas kvalitātes augstākās kvalitātes sēklas kartupeļu ražošanai vietējam tirgum un eksportam;
– stimulēt ķīmisko aizsardzības līdzekļu ražošanu vietējā tirgū;
– kartupeļu sēklu audzēšanai specializētu iekārtu ražošanas stimulēšana.
Vēl nav redzams visu valsts spēku un resursu sistēmiskais raksturs un apvienošana, lai atrisinātu šīs nozarei patiešām aktuālās problēmas un panāktu ievērojamu progresu sēklu ražošanas apjomā un Krievijas selekcijas šķirņu audzēšanā. Ārvalstu selekcijas uzņēmumi ir ļoti ieinteresēti, lai laiks un nauda tiktu izšķiesti, bet krievu selekcijā nav būtisku uzlabojumu. Viņi nevēlas zaudēt tik ietilpīgu un mazprasīgu pārdošanas tirgu.
Vai pašreizējā makroekonomiskajā situācijā ir iespējams nodrošināt Krievijas kartupeļu audzēšanas konkurētspēju? Jā, ir, bet tikai pamatojoties uz individuālo uzņēmumu esošajām iespējām. Lai to izdarītu, vienlaikus jāizmanto un jākontrolē vairākas augstas konkurētspējas sastāvdaļas:
Pirmkārt: veido augstākā (pasaules) līmeņa šķirnes, par laimi ir ar ko un ar ko salīdzināt un sacensties. Kvalitatīva kartupeļu atlase, arī atbalsta, vietējiem apstākļiem un vietējos apstākļos uzvar vienmēr, kaut vai tāpēc, ka kartupeļi ir smags un grūti transportējams produkts.
Otrais: selekcijas un sēklu ražošanas uzņēmuma formāta izmantošana ir vissvarīgākais faktors un nosacījums kartupeļu audzēšanas konkurētspējas nodrošināšanai Krievijas Federācijā. Attīstītajās valstīs selekcijas firmas nodarbojas ar sēklu ražošanu, visos iespējamos veidos kontrolē sēklu ražošanu un uzskata to par selekcijas rezultātu. Atsevišķa atlase un atsevišķa sēklu ražošana ir bezcerīga iespēja.
Treškārt: strādāt mūsdienīgā, globālā līmenī, pilnībā izmantot visus konkurētspējas faktorus šajā jomā: specializācija; optimāli augsnes un klimatiskie apstākļi; aprīkošana ar modernāko speciālo materiāli tehnisko bāzi; augsti kvalificēti speciālisti; obligāto organizatorisko, metodisko un tehnoloģisko prasību un noteikumu ievērošana.
Ceturtais: kontrolēt un izvairīties no riskiem darbā (īsa veģetācijas sezona; augsta gaisa un augsnes temperatūra; mitruma trūkums; apūdeņošana; bumbuļu materiāla imports; sēklkopības un komerciālās kartupeļu audzēšanas kombinācija).
Piektais: nodrošināt saražotā sēklu materiāla (ar to saprotot šķirni, izsējas rādītājus un ražas īpašības) augstāko kvalitātes līmeni. Sēšanas īpašības un ražas īpašības ir nozīmīgākās Krievijas selekcijas uzņēmumu progresa rezerves.
Noslēgumā mēs uzsveram, ka mēs varam runāt par konkurētspēju Krievijas Federācijas iekšējā tirgū un par to, ka valsts faktiski īsteno nepieciešamo pasākumu kopumu, lai attīstītu un atbalstītu iekšzemes ekonomiku.
Sergejs Banadijevs, lauksaimniecības doktors. Zinātnes, SIA "DGT",
Jeļena Šanina, lauksaimniecības doktore. Zinātnes, Urālu Lauksaimniecības pētniecības institūts