Lähikümnenditel nõuab maailma kasvava elanikkonna toiduga varustamine põllumajanduskultuuride tootmise kahekordistamist. Kartul on maisi, riisi ja nisu kõrval maailma enim kasvatatav toidukultuur. Selle eelised: taskukohasus, kõrge toiteväärtus, sobivus pikaajaliseks säilitamiseks ja kõrge saagikus. See on aluseks erinevate roogade valmistamisel nii kodus kui ka toitlustussüsteemis ning jääb ka oluliseks töötlemise tooraineks.
Kartul on aga paljude majanduslike ja bioloogiliste parameetrite poolest raske kultuur. Selle ökonoomne veekasutus ja kohanemisvõime jaheda kliimaga on ühendatud kõrgete nõuetega mulla lõtvusele ja kivide puudumisele. Seetõttu on kartulikasvatusalade jaotus maailma eri piirkondades äärmiselt ebaühtlane (joonis 1).
Joonis 1. Kartulipiirkonna jaotus maailmas (FAO 2016)
40-50 t/ha saagiga põllukultuuri intensiivne kasvatamine eeldab paljude haiguste ja kahjurite aktiivset tõrjet, seetõttu kasutatakse arvukalt keemilisi taimekaitsevahendeid, millel võib olla oluline mõju keskkonnale. Näiteks peaaegu kogu kartulikasvatusala USA pikaajalise ja maksimaalse spetsialiseerumisega piirkondades (Idaho, Washington, Põhja-Dakota) fumigeeritakse perioodiliselt. See tähendab, et mulda tuleb lisada umbes 500 kg/ha tugevatoimelisi ravimeid, nagu metaamnaatrium või kloropikriini. Ilma sellise steriliseerimiseta on seal võimatu kvaliteetset toodet saada, kuna pinnas on väga nakatunud. Arengumaades on hektarisaak madala kvaliteediga (15-20 t/ha), mis on tingitud madala kvaliteediga lähtematerjali kasutamisest ja ebaoptimaalsetest viljelusmeetoditest. Maailmakaardil on selliste piirkondade hulgas ka Venemaa (joonis 2).
Joonis 2. Kartulisaagi globaalne jaotus (t/ha), FAOSTAT, 2014-2016
Siiski ei tohiks unustada, et Vene Föderatsiooni statistilised andmed võtavad endiselt arvesse kartulisaaki elanikkonna majapidamisaladel, mis igal juhul ei saa olla nii kõrge kui spetsialiseeritud põllumajandusettevõtetes, mis on juba pikka aega saavutanud 30-40 t/ha. Need. Venemaa territoorium on sellel kaardil õigesti kajastatud mitte oranži, vaid helerohelise või äärmisel juhul kollase värviga.
FAO prognoosi kohaselt kasvab kartulikasvatuse pind tulevikus kõige tugevamalt Aafrikas, Ladina-Ameerikas ja Kagu-Aasias (joonis 3).
Joonis 3. Kartulikasvatuse tulevik. Sinine riba – 2015. aasta andmed, oranž – prognoos 2030. aastaks, kollane – prognoos 2050. aastaks
Põhja-Ameerika ja Hiina pindalad jäävad samale tasemele, Euroopas aga vähenevad. Ilmselgelt on see prognoos väga üldine. Samad peamised Euroopa kartulit tootvad riigid NWEC-05 (Saksamaa, Prantsusmaa, Holland, Belgia ja Inglismaa) ei kavatse kartulitoodangut vähendada, vaid ainult suurendavad. Hiljuti avaldati üksikasjalik ärianalüüs nende riikide kartulikasvatustööstuse olukorrast, tingimustest ja edasiarendamise võimalustest (tabel 1).
Tabel 1. NWEC-05 riikide kartulikasvatuse SWOT-analüüs
Tugevused: kartuli kasvatamiseks väga soodsad pinnase- ja kliimatingimused, mis toob kaasa maailma suurima kartulisaagi; kõrgelt kvalifitseeritud ja/või kogenud kartulikasvatajad; välja töötatud integreeritud tarneahelad aretusest ja seemnete tootmisest lõppturuni; arenenud töötlev tööstus, peamiselt külmutatud toiduainete tootmiseks; kartulikasvatuse, põllukultuuride kaitse ja ladustamise uusimate tehnoloogiate kättesaadavus ja juurdepääs neile; kõrgetasemelised akadeemilised ja kogukonnauuringud kartulisektori probleemide lahendamiseks; kartuli tugi-/leviteenuste kättesaadavus kogu NWEC-05 ulatuses; rahvusvaheliste kartuliorganisatsioonide, nagu Europatat (kaubandus), EUPPA (töötlejad) ja NEPG (tootjad) olemasolu; hästi arenenud kaubandusvõrk värskete ja töödeldud kartulitoodete ekspordiks.
Nõrkused: Kartuli niisutamine tekitab suuremaid CO heitkoguseid2 kuivainesaagi osas; suurte pestitsiidide koguste kasutamine haiguste/kahjurite/umbrohtude tõrjeks; madala lämmastikutõhususega juursüsteemid, mis põhjustavad kõrgeid lämmastikukulusid ja lämmastiku leostumise riske; nõue kasutatava tehnoloogia kõrge taseme järele; Mullaharjad põhjustavad vee ja toitainete äravoolu ning kaldpõldudel erosiooni; kartulihindade suur kõikumine võrreldes suurenenud tootmiskuludega; kõrgetasemelise avaliku koostöö puudumine riikide vahel tootmisprobleemide ühiseks lahendamiseks; majanduslikud väljakutsed kartuli väärtusahelas osalejate vahel; kartulisektori halb kuvand meedias.
Omadused: uued aretustehnoloogiad sortide loomise kiirendamiseks; täppispõllumajanduse ja kaugseire arendamine; biotõrjetoodete väljatöötamine kartulihaiguste, kahjurite ja umbrohtude vastu võitlemiseks; keemiliste pestitsiidide mehaaniliste alternatiivide väljatöötamine haiguste/kahjurite/umbrohutõrjeks; potentsiaali laiendada koostööd erinevate kartuliliikide tootmisel NWEC-05 raames; kasvav nõudlus mahekartuli tootmise järele; kliimamuutus toob kaasa kasvuperioodi pikenemise ning põllukultuuride kasvu ja saagikuse suurenemise; lühiajaliste kartulimüügikanalite suurendamine; kasvav nõudlus teadmiste, seemnemugulate, kartulitoodete järele arengumaades.
Ohud: kartulitarbimise vähendamine Euroopas; uued haigused ja kahjurite probleemid; põllukultuuride ja mugulate kaitseprobleemid seoses toimeainete keelamisega; kliimamuutused ja äärmuslikud ilmastikunähtused; kartulikasvatuse intensiivistamise mõju ülemaailmsele mullaviljakusele ja mulla tervisele (haiguste/kahjurite areng, vee äravool, mulla erosioon, mulla tihenemine); mõnes piirkonnas (F, D, Inglismaa) on suurema saagikuse säilitamiseks või saavutamiseks vajalik niisutamine; irratsionaalsed lobi- või turunduspositsioonid seoses kasvatamistavadega (nt jääkideta kampaania jääkide piirnormide reguleerimise vastu); kartuli töötlemise liigne areng.
Venemaal on kõik tingimused ja võimalused saada maailma mastaabis juhtivaks kvaliteetse kaubandusliku kartuli ja kartulitoodete tootjaks. Vaid enamik Euroopa kartulikasvatuse tugevatest eripäradest on endiselt Venemaa oma nõrkuse tunnuseks. Vene Föderatsioonis on äsja moodustatud kaubanduslik kartulikasvatustööstus, mille pindala on 300 tuhat hektarit ja tootmismahud on umbes 8 miljonit tonni (sama palju kaubanduslikku kartulit toodetakse Hollandis). Sellel puudub stabiilsus ja paljud tabelis 1 loetletud toimivad ja toetavad institutsioonid. Kuid vaieldamatuid eeliseid on suurtootmises, pestitsiidide kasutamises (näiteks pinnase fumigatsioonis ei kasutata üldse), bioloogilises seisundis, talvine karm kliima aitab fütosanitaarprobleeme kontrolli all hoida. Neidsamu temperatuuritõusu ja kuivuse suundumusi, nakkusolukorra süvenemist, millest kõige enam kannatavad Lääne-Euroopa kartulikasvatajad, kes on sunnitud viima näiteks seemnekartuli tootmist teistesse piirkondadesse, tuleks üldiselt hinnata kui positiivseid kliimamuutusi. kartulikasvatus kogu Venemaal. Selge on see, et lõunapoolsetes piirkondades on kartuli kasvatamine hooajalise turu jaoks muutumas keerulisemaks, kuid kartuleid on võimalik järjepidevalt põhjapoolsematele aladele viia.
Samas on paljulubav vaid selline Venemaa kartulikasvatuse tase, mis on stabiilselt konkurentsivõimeline võrreldes Lääne-Euroopa ja Ameerika omadega, aga ka teiste peamiste toidukultuuride (nisu, riis, mais) tootmise taustal. ja võimaldab saada kõrget saaki erinevates pinnase- ja kliimatingimustes. Tuleviku peamiseks väljakutseks saab olema samade või vähemate ressurssidega ja vähema jäätmekogusega rohkemate toodete tootmine. Vene Föderatsiooni reservid ja väljavaated selles osas on tohutud. Niipea, kui riigi loodusvarasid hakatakse kasutama majanduse arendamise huvides, muutub kartulitootmine Venemaal pidevalt konkurentsivõimeliseks, palju tulusamaks ja tulusamaks kui mujal maailmas. Kuid selleks on vaja, et siseturule tarnitaks kütust, elektrit, gaasi, metalle ja väetisi mõistlikult piisavate kodumaiste hindadega, mis ei takista teiste majandusharude arengut. Iraani bensiin maksab Iraanis 10 rubla/liiter (muidugi ümberarvestuses) ja Valgevene kaaliumkloriidi 60% hind Valgevene Vabariigis oli selle aasta kevadel 6 rubla/t, vene oma aga Vene omas. Föderatsioon oli 000 24 rubla/t.
Lühiülevaade globaalse kartulikasvatuse seisust antakse konkreetselt seetõttu, et kartulikasvatuse tulemuse (P) määrab toode: P = G × E × M × S, kus G on genotüüp või sort, E on muld ja kliimatingimused, M on juhtimine ehk tehnoloogia tase ja S – makromajanduslik keskkond. Soodsad mulla- ja kliimatingimused on kriitilise tähtsusega sortide ja uute tehnoloogiliste uuenduste potentsiaali ärakasutamiseks ning aitavad kaasa kohaliku kartulisektori õitsengule. Finants- ja mittefinantsteenuste arendamine (laenumäärad, liising, kindlustus, eelarvetoetused tootmisele ja infrastruktuurile jne) on samuti olulised komponendid tööstuse efektiivsuse tagamisel (joonis 4).
Joonistamine. 4. Maapiirkondade ja tööstuslike kartulipõllumajanduslike toiduainete süsteemide tulemused (P), mis põhinevad genotüübi (G), keskkonna (E), juhtimistegurite (M) ning ühiskondlike vajaduste ja teenuste (S) erinevatel mõjudel.
Aretus või uute kartulisortide loomine – oluline tegur efektiivsel kartulitootmisel, mis suurendab selle tähtsust tulevikus. Tänu kartuli genoomi dešifreerimisele ja uute aretustehnoloogiate võimalustele tundub see olevat kartulikasvatuse edasise arengu reserv number üks. Valiku põhisuundade tulemuste mõju kartulikasvatuse efektiivsuse tõstmisele on lühidalt toodud tabelis 2.
Tabel 2. Aretussuundade mõju kartulikasvatuse efektiivsuse tõstmisele
Peamised uurimisvõimalused kartulikasvatussüsteemide tõhustamiseks | Toiduga kindlustatuse aspektid | ||||||
Tootmise intensiivistamisele kaasaaitamine | Põllumehe sissetulek | Kalorite ja toitainete tootmise efektiivsus | Keskkonnamõjude vähendamine | ||||
Vee efektiivsus | Maakasutuse efektiivsus | Lämmastiku ja fosfori kasutamise efektiivsus | Pestitsiidide kasutamise tõhusus | ||||
Sortide valik ja aretus (G - genotüüp) | |||||||
Kõrge saagikuse potentsiaal | ** | *** | *** | Neutraalne/negatiivne | *** | ** | - |
Patogeeni resistentsus | - | *** | * | *** | ** | ** | *** |
Vastupidavus põuale/kuumusele/soolsusele | *** | *** | * | - | ** | ** | * |
Enneaegsus | *** | *** | *** | ** | *** | *** | *** |
Biorikastamine (nt raud ja tsink) | - | - | - | - | * | ** | - |
Tõelised hübriidsordid F1 ja TPS, geenide redigeerimine | *** | *** | *** | *** | ** | *** | *** |
Kartuliseemne tootmine (M – juhtimine) | |||||||
Kvaliteetsete seemnete tootmine ja turustamine | - | ** | * | * | *** | * | Neutraalne/negatiivne. |
Kartulikasvatus on suunatud keeruliste ja raskesti kombineeritavate eesmärkide saavutamisele. Stressitaluvuse ja toitainete tõhusa omastamise ühendamine on muutumas arenevatele kliimamuutustele paremini reageerimise prioriteediks. Genotüübid, mis on vastupidavad viirustele, nematoodidele, bakteriaalsele närbumisele ja laiemale abiootilisele stressile, nagu kuumus, põud ja soolsus, võivad parandada tootlikkust ja laiendada kartulitootmist uutesse piirkondadesse. P. infestansi suhtes resistentsete varajaste ja saagikate sortide arendamine on olnud kartulikasvatuse pikaajaline eesmärk. Haigusresistentsus on saanud EL-i aretusprogrammide põhieesmärgiks alles hiljuti, kui keskkonnalobby saavutas piirangud pestitsiidide ja mineraalväetiste kasutamisele ning paljude levinud ja raskesti asendatavate keemiliste toimeainete kasutamise täieliku keelu. . Geneetiline biorikastamine (toiteväärtuse tõstmine) võib aidata ületada mikrotoitainete puudust inimese toidulaual ja säilitada toitainerikkamate mugulate kõrget tarbimist.
Kõik praktiliselt kinnitatud ja otsitud kordaminekud kartulikasvatuses põhinevad hübridisatsioonil, s.o. valitud vanempaaride ületamine. Kultiveeritud kartulite tetraploidse geneetika tõttu saavutatakse järglastes vanemate geneetiliste omaduste edukas integreerimine ja kombineerimine väga harva. Lisaks erinevad kõik neli kromosoomikomplekti geeni koostise poolest. Sel põhjusel põhinevad edukad kartuliaretusprogrammid suurel hulgal lähtematerjalil (vähemalt 100 tuhat genotüüpi) ning pikaajalisel (vähemalt 10 aastat) parimate sortide valimise ja hindamise protsessil. Klassikalise valiku efektiivsus ei ületa 0,01%. Lootusi oli palju tõsta aretuse kiirust ja efektiivsust kaughübridisatsiooni, mutageneesi, rakuvaliku, somaatilise hübridisatsiooni, tunnuste märgistamise jms kasutamisega, kuid kõik need meetodid ei viinud edukate kartulisortide loomiseni. Praegu katsetatakse aktiivselt genoomi redigeerimise tehnoloogiat ja Hollandi teadlased on algatanud kartulikasvatusstrateegia hübriidsete botaaniliste seemnete tootmiseks ja kasutamiseks (tabel 3).
Tabel 3. Tehnoloogiad kartulisortide loomiseks
Kartulisortide loomise tehnoloogiad
Kuidas see toimib? | Kartuli kvaliteedi parandamine | Seemnete müük | Euroopa õiguste kaitse | Kaubandusõigused | |||
Сорт | protsess | ||||||
Traditsiooniline valik | Uusi sorte arendatakse olemasolevate sortide ristamise teel, millele järgneb aastatepikkune aretusalane uurimine. | Uute omaduste kasutuselevõtt võtab aega vähemalt 10 aastat. | Ei sobi müügiks, sest igal üksikul mugulal on individuaalsed omadused. | Kasvatajatel on õigus, kulud arendajatele: kümneid tuhandeid eurosid. Kasvatajad saavad taotleda patente uute taimeomaduste jaoks. | Sortide ristamine on loomulik protsess ja selle suhtes ei kehti ELi GMOde patente käsitlevad õigusaktid. | Hollandi peainspektsioon liigitab kartuliseemned kvaliteediklassi. Igal riigil on seemnekartuli taimede tervisele oma nõuded. | |
Hübriidi valik | Uusi sorte arendatakse kiiremini välja puhaste vanemliinide ristamisel, millel on kõigi geenide jaoks ainult üks geenivariant, millele järgneb aastatepikkune uurimistöö. | Nad lubavad, et uusi funktsioone saab kasutusele võtta vähem kui viie aasta pärast. Esmalt tuleb aga tuletada vastavad sobivate tunnustega read. | Jah, puhastest vanemliinidest pärit kartuliseemnetel on ühtsed omadused ja neid saab kasutada istutusmaterjalina. | Kasvatajatel on õigus, kulud arendajatele: kümneid tuhandeid eurosid. Kasvatajad saavad taotleda patente uute taimeomaduste jaoks. | Sortide ristamine on loomulik protsess ja selle suhtes ei kehti ELi GMOde patente käsitlevad õigusaktid. | Sertifitseeritud kartuliseemne regulatsioon on alles väljatöötamisel. Paljudes riikides pole veel mingeid eeskirju. | |
Geneetiline modifikatsioon, sealhulgas CRISPR-cas9 | Olemasolevate sortide muutmine aktiivse sekkumise kaudu geneetilisse materjali, millele järgneb aastatepikkune tunnuste ja stabiilsuse uurimine. | Isegi kui DNA rikkumine võtab aega vaid mõne päeva, võtab kogu protsess geenituvastusest väliuuringuteni kauem aega. Projekt DuRPH, mille käigus anti olemasolevatele sortidele mitmekordne resistentsus kartuli hilise lehemädaniku vastu, kestis kokku 10 aastat. | Ei sobi müügiks, sest igal üksikul mugulal on individuaalsed omadused. | Vastavalt EL GMO määrustele. Selleks, et sort saaks kasutusloa, peab arendaja tõendama toote ohutust. Maksumus: miljonit eurot. Kasvatajad saavad taotleda patente uutele taimeomadustele. | Geneetiline muundamine ei ole loomulik protsess ja sellele võib esitada patenditaotluse. | Hollandi peainspektsioon liigitab kartuliseemned kvaliteediklassi. Igal riigil on seemnekartuli taimede tervisele oma nõuded. |
* Aretajaõigusi saab nõuda, kui sort on uus, eristuv, ühtlane ja stabiilne. Aretajaõigustega on teadlasel ainuõigus müüa seemnekartulit ja (päris)seemneid (Louwaars et al., 2009)
Botaaniliste seemnete saamine ristamise teel on klassikalise aretuse esimene etapp. Seejärel saadakse seemnetest mugulad ning kartulisorte säilitatakse ja paljundatakse eranditult mugulatena. Kuid Hollandi aretajad kavatsevad kartuli viia seemnekultuuride kategooriasse, et kartulit saaks kasvatada samamoodi nagu teisi laialt levinud köögiviljakultuure (porgand, kapsas, sibul, peet), s.t. botaanilistest seemnetest ja et seemnetel on kõik F1 omadused. Sellega seoses on mõiste "hübriidkartul" osas ebaselge. Kõik sordid on ka hübriidid, seetõttu on botaanilise kartuliseemne = seemnematerjali puhul kasutusele võetud lisatähised F1 ja TPS. Selle suurejoonelise äriidee eesmärk on tagada, et Holland säilitaks oma staatuse ja sissetuleku maailma kartuliseemne tootmise liidrina juhuks, kui kliima edasine soojenemine ei võimalda kasvatada kvaliteetset mugulaseemnematerjali.
Hübriidi väljavaated F1 (TPS) kartulikasvatus on endiselt väga ebakindlad. Aastatel 2015–2016 idufirmade esialgne kindlus toota kahe kuni kolme aasta jooksul kaubanduslikke lauaklassi kombinatsioone on järk-järgult muutunud lubaduseks luua 2028. aastaks esimesed kõrge tärklisesisaldusega hübriidid. Tärkliserikaste hübriidide loomise eesmärgi täpsustamine ei ole juhuslik – selliste kartulite puhul ei esitata nõudeid kuju ühtlusele, silmade sügavusele, koore iseloomule, varajasele küpsusele ja paljudele muudele omadustele ja omadustele, mis peaksid olema tänapäevasel lauakartulil. Tetraploidsete kultiveeritud kartulite botaaniliste seemnete ühtlust kõigis geenides ja vastavalt ka omadustes ja omadustes on äärmiselt raske saavutada, kuid see pole veel võimalik. Pole asjata, et klassikalises aretuses on kartulimarja üks seeme ainulaadne genotüüp ja potentsiaalselt eraldiseisev tulevane sort, samas kui samast marjast võib teisest seemnest saada teistsugune, esimesest täiesti erinev seeme. Nagu arvata võiski, ei saavutanud hübriidsete lauakartulite loomisel esimestena tõelist edu mitte kartuli, vaid kõrge kvalifikatsiooni ja suurte hübriidkasvatuse kogemustega köögiviljakasvatusettevõtted. Bejo aretajad veetsid üle 15 aasta, luues esimest tetraploidset hübriidset kartulisordi Oliver F1, mida on toodetud ja ülemaailmsel turul saadaval alates 2020. aastast.
Samal ajal areneb töö botaaniliste seemnete kommertsialiseerimisega üsna dünaamiliselt, sellesse on investeeritud tohutuid rahalisi ressursse. Hübriidkartul on saavutanud Hollandis riikliku ikooni staatuse ja aretusmeetod on kaitstud EL-i patendiga. Kõik traditsioonilised Hollandi seemnekartuli turud on hakanud varakult kasutusele võtma botaanilisi seemneid. Esiteks Aafrika, Kesk- ja Kagu-Aasia riikides - seminarid, esitlused, näidisistutused. Väidetakse, et seemnemugulad on minevik ja botaanilised seemned on maailma kartulitööstuse tulevik. Ning 2-3 t/ha istutusmaterjali asemel saab hakkama vaid 30g/ha (sellest, et seemned tuleb kasvatada istikutehnoloogial, käsitsitööga, mitte sõnagi). See on riigi strateegia ja süsteemne, süsteemne programm, millega on seotud kõik äri- ja valitsusstruktuurid.
Nagu selgus, testitakse Venemaal botaanilisi kartuliseemneid juba mitteametlikult. Botaanilised heteroosiseemned on niši, kuid väga kallis toode. Selle peamised ostjad peaksid, nagu ennustati, olema väiketalud arenevates tihedalt asustatud riikides, kes kasvatavad kartulit käsitsi ja keda kogu lugupidamise juures peetakse põhjendamatult jõukateks ja uuendusmeelseteks. Selle aretustehnoloogia arendajatele on väga oluline lisada F1 seemnete tarbijate hulka Venemaa kartulikasvatajad, kes on helded ja maksavad praegu Euroopa seemnekartuli eest kaks korda rohkem kui eurooplased ise.
Kartuli genoomi redigeerimise tehnoloogiate tutvustus – veel üks paljutõotav viis tulevikukartuli eeliste saavutamiseks. Genoomi redigeerimine on organismi loomuliku DNA lõikude sihipärane ja tahtlik lisamine, kustutamine, asendamine ja ümberpaigutamine. See meetod põhineb teadmistel ja arusaamal konkreetsete geenide rollist ja funktsioonidest. Kui sellised teadmised on kättesaadavad ja soovitud tunnuse on võimalik saavutada sihipärase modifikatsiooniga, muutub genoomi redigeerimine nende muudatuste tegemiseks tõhusamaks viisiks võrreldes teiste aretustehnoloogiatega. Kogunenud geneetikateadmiste tase võimaldab teil redigeerida kartulisorte.
Viimastel aastatel on välja töötatud ja üha enam kasutatud redigeerimismeetodeid, et teha taimedes täpseid ja prognoositavaid genoomi modifikatsioone ilma võõr-DNA-d lisamata. CRISPR/Cas9 tehnika on osutunud tõhusamaks kui teised ensüümsüsteemid (tsink finger nukleaasid (ZFN), transkriptsiooni aktivaatoritaolised efektornukleaasid (TALEN) ja meganukleaasid (MN). CRISPR-Cas on praegu kõige laialdasemalt kasutatav tööriista genoom redigeerimisel ja aretuse uurimis- ja arendustegevuses üle maailma kasutusele võetud, saab genoomi redigeerimine parandada halvasti toimivaid või probleemseid sorte, ilma et see tooks sisse võõrast või täiendavat geneetilist teavet DNA kujul, võimaldades teha täpseid ja prognoositavaid modifikatsioone otse juba loodud genoomis. sordid.See on põhimõtteline erinevus põllukultuuritaime genoomi redigeerimise ja selle transgenoosi vahel, s.o. Võõrgeenide sihipärane lisamine genoomi.Transgeensed organismid on kergesti tuvastatavad, kuna transgenoos loob uue, ainulaadse ja ebatüüpilise geenikomplekti.
CRISPR-Cas tehnoloogia abil tehtud geneetilised muutused ei erine muutustest, mis võivad tekkida looduslikult või tavapärase aretuse tulemusena. See tähendab, et ilma eelnevate teadmisteta on võimatu kindlaks teha, kas geneetiline muutus on genoomi redigeerimise tulemus. Kui genoomiga redigeeritud tooted laborist lahkuvad, on nende edasist levikut raske kontrollida. Just see omadus takistab praegu oluliselt toimetatud sortide kommertsialiseerimist - geneetilised protseduurid on kallid ja vajavad tekkiva efekti kasutamisel hüvitamist, arendajad otsivad võimalusi redigeerimistoodete patendikaitseks.
Genoomi redigeerimist on rakendatud paljude põllukultuuride ja tunnuste puhul ning esimesed sellised sordid on juba kasutusele võetud tegelikus põllumajandustootmises Ameerika Ühendriikides ja Jaapanis. Teaduskirjanduses on avaldatud teateid enam kui 60 taimeliigi muutuste kohta. Konkreetsed näited redigeeritud genoomidest on järgmised: banaan – banaaniveeni viiruse eemaldamine; varajase õitsemise riis modifitseeritud õli koostisega; karotenoididega rikastatud riis; seenhaiguste suhtes resistentsed viinamarjad; kõrge õli- ja valgusisaldusega sojaoad; mitu korda õitsevad maasikad; põuastressi tingimustes suurenenud saagikusega mais; täiustatud maitsega sinep suure lükopeenisisaldusega tomati amülopektiini; kartul kõrge GABA sisaldusega; kartulid ilma glükoalkaloidideta ja paljud teised.
Praegu reguleeritakse genoomsete põllukultuuride kasvatamist kogu maailmas erinevalt. Ameerikas, aga ka Hiinas, Austraalias, Indias ja Jaapanis ei kehti genoomiga redigeeritud sortide kasvatamise suhtes geneetiliselt muundatud organismide (GMO) seadusandlus. EL-is tunnistati genoomi redigeerimine GMO tüübiks ja keelustati seega 2016. aastal, kuid selle tehnoloogia kasutamine ei katkenud päevakski, laborid viidi kohe üle teistesse riikidesse. Meetodi ülemaailmne edukas rakendamine ning aretus- ja seemneäri korraldatud selleteemalised arutelud viisid EL-i genoomi toimetamise keelu tühistamiseni 2023. aastal.
Maailmas aretustehnoloogiate märkimisväärsete täiustuste taustal on meie olukord järgmine:
- Genoomi redigeerimine Vene Föderatsioonis on see klassifitseeritud GMO-ks, selle tehnoloogia kasutamine on keelatud alates 2016. aastast. Ja aretus- ja seemneäris ning teadusringkondades selle üle ei arutata. Maailm hindas aga kiiresti (EL-is aeglasemalt) uusi võimalusi ja tühistas piirangud. Uute aretustehnoloogiate tagasilükkamine toob kaasa ainult edasise mahajäämuse saavutatud teaduse ja tehnika arengust.
- Hübriidide loomine F1 kartul teoreetiliselt väga huvitav ja ahvatlev eesmärk, kuid tõenäoliselt ei kasutata botaanilisi seemneid Venemaa Föderatsioonis kartulikasvatuses laialdaselt, sest naasmine suuremahulise, täielikult mehhaniseeritud tootmise tasemelt seemikute kasvatamise juurde koos paratamatu käsitsitöö kasutamisega on ebaloogiline. ja irratsionaalne. Hübriidsete botaaniliste seemnete morfoloogiliste ja majanduslik-bioloogiliste parameetrite varieeruvuse taseme radikaalseks vähendamiseks viiakse läbi üleminek diploidsele tasemele ja korduv vanemvormide sugulusaretus. Edukad hübriidsed ristamised nõuavad viljakaid, jõulisi ja homosügootseid sisearetusliine. Heterootiliste seemnete suure saagi saamise probleem tuleb lahendada mehhaniseeritult, kasutamata käsitsi tolmeldamist, s.t. samamoodi nagu muude põllukultuuride puhul (mais, päevalill, suhkrupeet, köögiviljad). See tähendab vajadust kasutada selliseid geneetilisi vahendeid nagu tsütoplasmaatiline isassteriilsus, isesobivus ja mittesobivus ning kõrge viljakuse tagamine. Ja kui sugulusaretuse, tunnuste introgressiooni, lähtematerjali heteroosi hindamise jms küsimustes. Täiendavate metoodiliste aspektide osas on teaduspublikatsioone pidev voog, kuid TPS-i kommertsmahtude tootmise tehnoloogia kohta mitte ühtegi. Sest see on oskusteabe valdkond, mis annab tulevikus selle tehnoloogia arendamisse ja valdamisse investeeritud vahenditelt tulu. Heterootiliste kartuliseemnete suure saagi saamine ei ole sugugi sama, mis seemnemugulate suure saagi saamine. Vajalikud investeeringud kartuliheteroosi arendamiseks on nii suured, et seda saavad endale lubada vähesed aretusettevõtted üle maailma. Vene Föderatsioonis selliseid asju veel ei ole.
- Traditsiooniline kartulikasvatus Vene Föderatsioonis on etapis, mida võib kirjeldada kui potentsiaalse taastumise perioodi. Mitmesaja Venemaa sordi olemasolu riiklikus registris ei tohiks olla eksitav, sest selektsiooni efektiivsust ja taset hinnatakse selektsiooni teise etapi – seemnekasvatuse – mahu järgi, mida sageli õigesti nimetatakse selektsiooni toetamiseks. Seemne tootmismahtude all peetakse silmas sortide kasvupinda, mille osakaal kogutoodangus näitab aretustöö tulemuslikkust ja konkurentsivõimet. Seemnetootmise puudumise tõttu on vaja enamik varem loodud vene sorte registrist välja jätta ja need lihtsalt unustada. Praegu vastuvõetud Vene Föderatsiooni sordiregistri määrused näevad seda ette: kui viimase kahe aasta jooksul seemnekasvatust pole, tuleks sort registrist välja arvata.
Venemaa kartulikasvatuse, aga ka paljude teiste põllukultuuride taaselustamine sai võimalikuks vaid paar aastat tagasi, pärast kahekümneaastast perioodi, mil Venemaast sai suurim turg kõigele, sealhulgas välismaiste aretus- ja seemnefirmade seemnetele. Degradatsioon põhines välispartnerite kinnitustel ja naiivsel lootusel võrdse koostöö võimalusele, ütlevad nad, et nüüd saavad Venemaa põllumehed kasutada maailma valiku parimaid saavutusi. Plaanitud seemnetootmissüsteem lasti ise ellujäämiseks vabalt hõljuma ja varises kiiresti kokku. Teadusinstituudid, kus tehti ja tehakse selektsioonitööd, kiirustasid vabanema aretus- ja seemnetootmisettevõtete formaadist - tegeliku seemnekasvatusega tegelevatest eraettevõtetest. 2000. aasta alguseks muutusid kodumaise kartuliseemnematerjali toodangu mahud minimaalseks. Ja välismaist valikut tõesti tuli ja kohe väga suurte seemnekogustena, mida nõudsid tekkivad uue formaadi kartulit tootvad suured ettevõtted. Välismaiste sortide osatähtsus Venemaa põldudel on järsult suurenenud mitte sellepärast, et Venemaa sordid on kehvemad, vaid seetõttu, et Euroopa aretusfirmad on suutnud tarnida piiramatus koguses seemneid. Üsna pikka aega oli kõik korras - imporditud seemnematerjali tarniti piiramatus koguses, taskukohaste hindadega ja vastuvõetava kvaliteediga, välismaised aretusettevõtted jagasid litsentse ning käivitasid riigis oma sortide eliit- ja paljundusseemnete tootmise.
Ja “võrdsus” valiku vallas kadus kiiresti, kuna Venemaa enda tootmine nõrgenes. Imporditud seemnekartuli hinnad on tõusnud ja selle kvaliteet on hakanud märgatavalt langema. Kuid alles pärast Venemaa-vastaste sanktsioonide esimest osa 2014. aastal riiklikul tasandil tekkis arusaam tohutust välisriigi valikust sõltumise ohust. Vene Föderatsiooni president andis 2016. aastal korralduse töötada välja Venemaa kartuli selektsiooni ja seemnekasvatuse (FNTP) toetamise programm, et suurendada tootmismahtu ja parandada seemnekartuli kvaliteeti, et kaotada sõltuvus impordist. Miks me siis kasutame terminit "potentsiaalse taassünni periood", mitte taassünni periood? Aga sellepärast, et praktikas antakse toetust kahemõtteliselt.
Meie hinnangul oleks loogiline suunata FSTP peamised meetmed ja rahastamismahud (vähemalt 50%) seemnekartuli tootmise mahu otseseks kasvuks ja selle kvaliteedi parandamiseks. Sellised meetmed hõlmavad järgmist:
– kõigi kategooriate uute Venemaa sortide müüdud seemnematerjali maksumuse subsideerimine;
– uute Venemaa sortide, spetsialiseeritud tootmisvahendite ülekaaluga seemnetootmise ja seemnetootmise mahu suurendamisega tegelevate ettevõtete soetamise subsideerimine, hoidlate moderniseerimine ja ehitamine;
– Venemaa Föderatsiooni põhjapiirkondade kõrgekvaliteedilise kategooria spetsialiseeritud territooriumi infrastruktuuri korraldamine ja pakkumine kõrgeima kvaliteediga kõrgekvaliteedilise seemnekartuli tootmiseks siseturule ja ekspordiks;
– keemiakaitsevahendite kodumaise tootmise stimuleerimine;
– kartuliseemnete tootmiseks vajalike seadmete tootmise stimuleerimine.
Kõikide riigi jõudude ja ressursside süsteemsus ja ühendamine, et lahendada need tööstuse jaoks tõeliselt pakilised probleemid ning saavutada märkimisväärne edu seemnetootmise ja Venemaa selektsiooni sortide kasvatamise mahus, pole veel nähtav. Välismaised aretusettevõtted on väga huvitatud aja ja raha raiskamisest, kuid Venemaa selektsioonis pole olulisi parandusi. Nii mahukat ja vähenõudlikku müügiturgu nad kaotada ei taha.
Kas praeguses makromajanduslikus olukorras on võimalik tagada Venemaa kartulikasvatuse konkurentsivõime? Jah, on, kuid ainult üksikute ettevõtete olemasolevate võimaluste põhjal. Selleks on vaja samaaegselt kasutada ja kontrollida mitut kõrge konkurentsivõime komponenti:
Esiteks: loo kõrgeima (maailma)tasemega sorte, õnneks on midagi ja kellega võrrelda ja võistelda. Kvaliteetne kartulivalik, sh toetav kohalike tingimuste jaoks ja kohalikes tingimustes, võidab alati, kasvõi juba sel põhjusel, et kartul on raske ja raskesti transporditav toode.
Teiseks: aretus- ja seemnetootmisettevõtte formaadi kasutamine on Venemaa Föderatsiooni kartulikasvatuse konkurentsivõime tagamise kõige olulisem tegur ja tingimus. Arenenud riikides tegelevad aretusettevõtted seemnekasvatusega, kontrollivad igal võimalikul viisil seemnekasvatust ja peavad seda valiku tulemuseks. Eraldi valik ja eraldi seemnete tootmine on lootusetu võimalus.
Kolmas: töötama kaasaegsel globaalsel tasemel, kasutama täielikult ära kõik konkurentsivõime tegurid selles valdkonnas: spetsialiseerumine; optimaalsed pinnase- ja kliimatingimused; varustamist kaasaegseima erimateriaal-tehnilise baasiga; kõrgelt kvalifitseeritud spetsialistid; kohustuslike organisatsiooniliste, metoodiliste ja tehnoloogiliste nõuete ning eeskirjade järgimine.
Neljas: kontrollida ja vältida riske töös (lühike kasvuperiood; kõrge õhu- ja mullatemperatuur; niiskuse puudumine; niisutamine; mugulmaterjali import; seemnekasvatuse ja kaubandusliku kartulikasvatuse kombineerimine).
Viies: tagada toodetava seemnematerjali kõrgeim kvaliteet (see tähendab sorti, külvinäitajaid ja saagiomadusi). Külviomadused ja saagikuse omadused on Venemaa aretusettevõtete jaoks kõige olulisemad edusammud.
Kokkuvõtteks rõhutame, et saame rääkida konkurentsivõimest Vene Föderatsiooni siseturul ja riigi poolt sisemajanduse arendamiseks ja toetamiseks vajalike meetmete kogumi tegelikust rakendamisest.
Sergei Banadysev, põllumajandusdoktor. Sciences, LLC "DGT",
Elena Shanina, põllumajandusdoktor. Teadused, Uurali põllumajanduse uurimisinstituut