Tulevina vuosikymmeninä maailman kasvavan väestön ravitseminen edellyttää maatalouskasvien tuotannon kaksinkertaistamista. Maissin, riisin ja vehnän ohella perunat ovat maailman laajimmin viljelty ruokakasvi. Sen edut: edullisuus, korkea ravintoarvo, soveltuvuus pitkäaikaiseen varastointiin ja korkea tuotto. Se toimii pohjana erilaisten ruokien valmistukseen niin kotona kuin julkisissakin ravintoloissa ja säilyy myös tärkeänä jalostuksen raaka-aineena.
Mutta perunat ovat monien taloudellisten ja biologisten parametrien kannalta vaikea sato. Sen taloudellinen vedenkäyttö ja sopeutumiskyky viileään ilmastoon yhdistyvät korkeisiin maaperän löysyysvaatimuksiin ja kivien puuttumiseen. Tästä syystä perunan viljelyalueiden jakautuminen eri puolilla maailmaa on erittäin epätasaista (kuva 1).
Kuva 1. Perunaalan jakautuminen maailmanlaajuisesti (FAO 2016)
40-50 t/ha sadon intensiivinen viljely vaatii aktiivista monien tautien ja tuholaisten torjuntaa, joten käytössä on lukuisia kemiallisia kasvinsuojeluaineita, joilla voi olla merkittäviä ympäristövaikutuksia. Esimerkiksi lähes koko perunan viljelyala Yhdysvaltojen pitkäkestoisilla ja maksimaalisilla erikoistumisalueilla (Idaho, Washington, Pohjois-Dakota) on ajoittain kaasutuksen kohteena. Tämä tarkoittaa noin 500 kg/ha voimakkaita lääkkeitä, kuten metaaminatriumia tai kloropikriinia, lisäämistä maaperään. Ilman tällaista sterilointia siellä on mahdotonta saada korkealaatuista tuotetta, koska maaperät ovat erittäin saastuneita. Kehitysmaissa hehtaarisadot ovat alhaisia (15-20 t/ha) huonolaatuisen raaka-aineen käytön ja optimaalisten viljelymenetelmien vuoksi. Maailmankartalla Venäjä on myös sisällytetty tällaisiin alueisiin (kuva 2).
Kuva 2. Perunasadon globaali jakautuma (t/ha), FAOSTAT, 2014-2016
Emme kuitenkaan saa unohtaa, että Venäjän federaation tilastotiedoissa otetaan edelleen huomioon väestön kotitalouspalojen perunasato, joka ei missään tapauksessa voi olla yhtä korkea kuin erikoistuneissa maatalousyrityksissä, jotka ovat jo pitkään saavuttaneet tason 30-40 t/ha. Nuo. Venäjän alue näkyy oikein tässä kartassa ei oranssina, vaan vaaleanvihreänä tai äärimmäisissä tapauksissa keltaisena.
FAO:n ennusteen mukaan perunan viljelyala kasvaa tulevaisuudessa voimakkaimmin Afrikassa, Latinalaisessa Amerikassa ja Kaakkois-Aasiassa (kuva 3).
Kuva 3. Perunatuotannon tulevaisuus. Sininen palkki – vuoden 2015 tiedot, oranssi – ennuste vuodelle 2030, keltainen – ennuste vuodelle 2050
Pohjois-Amerikassa ja Kiinassa pinta-alat pysyvät samalla tasolla, kun taas Euroopassa ne pienenevät. Ilmeisesti tämä ennuste on hyvin yleinen. Samat tärkeimmät eurooppalaiset perunantuottajamaat NWEC-05 (Saksa, Ranska, Alankomaat, Belgia ja Englanti) eivät aio vähentää, vaan vain lisäävät perunan tuotantoa. Äskettäin julkaistiin yksityiskohtainen liiketoiminta-analyysi näiden maiden perunanviljelyalan tilasta, edellytyksistä ja kehittämismahdollisuuksista (taulukko 1).
Taulukko 1. Perunan tuotannon SWOT-analyysi NWEC-05-maissa
Vahvuudet: erittäin suotuisat maaperä- ja ilmasto-olosuhteet perunoiden viljelylle, mikä johtaa korkeimpiin perunasatoon maailmanlaajuisesti; erittäin pätevät ja/tai kokeneet perunanviljelijät; kehitetty integroituja toimitusketjuja jalostuksesta ja siementen tuotannosta loppumarkkinoille; kehittynyt jalostusteollisuus, pääasiassa pakasteiden tuotantoa varten; perunan tuotantoon, kasvinsuojeluun ja varastointiin liittyvien uusimpien teknologioiden saatavuus ja saatavuus; korkean tason akateeminen ja yhteisöllinen tutkimus peruna-alan ongelmien ratkaisemiseksi; perunoiden tuki-/jakelupalvelujen saatavuus koko NWEC-05:ssä; kansainvälisten perunajärjestöjen, kuten Europatat (kauppa), EUPPA (jalostajat) ja NEPG (tuottajat) läsnäolo; hyvin kehittynyt kauppaverkosto tuore- ja jalostettujen perunatuotteiden vientiin.
heikkoudet: Perunoiden kastelu tuottaa korkeampia hiilidioksidipäästöjä2 kuiva-ainesadon suhteen; suurten torjunta-ainemäärien käyttö sairauksien/tuholaisten/rikkakasvien torjuntaan; juurijärjestelmät, joissa typen hyötysuhde on alhainen, mikä johtaa korkeisiin typen kustannuksiin ja typen huuhtoutumisen riskeihin; korkean teknologian vaatimus; Maaperän harjanteet aiheuttavat veden ja ravinteiden valumista ja eroosiota rinteillä pelloilla; perunoiden hintojen suuri epävakaus verrattuna kohonneisiin tuotantokustannuksiin; maiden välisen julkisen yhteistyön korkean tason puute tuotantoongelmien ratkaisemiseksi yhdessä; perunan arvoketjun toimijoiden väliset taloudelliset haasteet; huono kuva peruna-alasta tiedotusvälineissä.
ominaisuudet: uudet jalostustekniikat lajikkeiden luomisen nopeuttamiseksi; tarkkuusmaatalouden ja kaukokartoituksen kehittäminen; biotorjuntatuotteiden kehittäminen perunatautien, tuholaisten ja rikkakasvien torjuntaan; mekaanisten vaihtoehtojen kehittäminen kemiallisille torjunta-aineille tautien/tuholaisten/rikkakasvien torjuntaan; mahdollisuus laajentaa yhteistyötä erilaisten perunoiden tuotannossa NWEC-05:n puitteissa; luomuperunan tuotannon kasvava kysyntä; ilmastonmuutos johtaa pidempiin kasvukausiin ja korkeampiin sadon kasvuun ja tuottoon; lyhyen aikavälin perunoiden myyntikanavien lisääminen; tiedon, siemenmukuloiden ja perunatuotteiden kasvava kysyntä kehitysmaissa.
Uhat: perunan kulutuksen vähentäminen Euroopassa; uudet sairaudet ja tuholaisongelmat; kasvien ja mukuloiden suojeluun liittyvät ongelmat, jotka johtuvat tehoaineiden kiellosta; ilmastonmuutos ja äärimmäiset sääilmiöt; tehostetun perunantuotannon vaikutukset maaperän hedelmällisyyteen ja maaperän terveyteen (tautien/tuholaisten kehittyminen, veden valuminen, maaperän eroosio, maaperän tiivistyminen); joillakin alueilla (F, D, Englanti) tarvitaan kastelua korkeamman sadon ylläpitämiseksi tai saavuttamiseksi; irrationaaliset lobbaus- tai markkinointikannat kasvatuskäytäntöihin liittyen (esim. No Residue -kampanja jäämien enimmäismääriä vastaan); perunan käsittelyn liiallinen kehitys.
Venäjällä on kaikki edellytykset ja mahdollisuudet tulla johtavaksi korkealaatuisten kaupallisten perunoiden ja perunatuotteiden tuottajaksi maailmanlaajuisesti. Vain suurin osa eurooppalaisen perunanviljelyn vahvoista piirteistä on edelleen venäläisen heikkouden tunnusmerkkejä. Venäjän federaation kaupallinen perunanviljelyteollisuus on juuri perustettu ja saavuttanut 300 tuhannen hehtaarin alueen ja noin 8 miljoonan tonnin tuotantomäärät (sama määrä kaupallista perunaa tuotetaan Hollannissa). Siitä puuttuu vakaus ja monet taulukossa 1 luetellut toimivat ja tukevat instituutiot. Mutta on olemassa kiistattomia etuja laajamittaisen tuotannon, alhaisen torjunta-ainekuormituksen (esimerkiksi maaperän kaasutusta ei käytetä ollenkaan), biologisoinnin, ankaran talvi-ilmaston osalta kasvinsuojeluongelmien hallinnassa. Samoja lämpötilojen nousutrendejä ja kuivuutta, tartuntatilanteen pahenemista, joista eniten kärsivät länsieurooppalaiset perunanviljelijät, jotka ovat joutuneet siirtämään esimerkiksi siemenperunan tuotantoa muille alueille, on yleisesti arvioitava positiivisiksi ilmastonmuutoksiin. perunanviljely kaikkialla Venäjällä. On selvää, että perunoiden kasvattaminen kausimarkkinoille eteläisillä alueilla on vaikeutunut, mutta perunoita on mahdollista siirtää johdonmukaisesti pohjoisemmille alueille.
Samaan aikaan vain sellainen venäläisen perunanviljelyn taso on lupaava, joka on jatkuvasti kilpailukykyinen verrattuna länsieurooppalaisiin ja amerikkalaisiin, samoin kuin muiden pääruokakasvien (vehnä, riisi, maissi) tuotannon taustalla. ja mahdollistaa korkean sadon saavuttamisen erilaisissa maaperä- ja ilmasto-olosuhteissa. Tulevaisuuden suurin haaste on tuottaa enemmän tuotteita samoilla tai vähemmillä resursseilla ja vähemmällä jätteellä. Venäjän federaation varaukset ja näkymät ovat tässä suhteessa valtavat. Heti kun maan luonnonvaroja aletaan käyttää talouden kehittämiseen, perunatuotannosta Venäjällä tulee jatkuvasti kilpailukykyistä, paljon kannattavampaa ja kannattavampaa kuin muilla maapallon alueilla. Mutta tätä varten on välttämätöntä, että kotimarkkinoille toimitetaan polttoainetta, sähköä, kaasua, metalleja ja lannoitteita kohtuullisin kotimaisin hinnoin, jotka eivät estä muiden talouden sektoreiden kehitystä. Iranilainen bensiini maksaa Iranissa 10 ruplaa/litra (muunnoksen suhteen tietysti), ja valkovenäläisen kaliumkloridin 60 % hinta Valko-Venäjän tasavallassa oli tämän vuoden keväällä 6 000 ruplaa/t, kun taas venäläisen Venäjällä. Federaatio oli 24 000 ruplaa/t.
Lyhyt katsaus globaalin perunanviljelyn tilasta annetaan nimenomaan siksi, että perunatuotannon tulos (P) määräytyy tuotteen mukaan: P = G × E × M × S, jossa G on genotyyppi tai lajike, E on maaperä ja ilmasto-olosuhteet, M on johtaminen tai teknologian taso ja S - makrotaloudellinen ympäristö. Suotuisat maaperä- ja ilmasto-olosuhteet ovat ratkaisevan tärkeitä lajikkeiden ja uusien teknologisten innovaatioiden hyödyntämisessä ja edistävät paikallisen perunasektorin vaurautta. Rahoitus- ja ei-rahoituspalvelujen kehittäminen (lainakorot, leasing, vakuutukset, tuotannon ja infrastruktuurin budjettituet jne.) ovat myös keskeisiä tekijöitä alan tehokkuuden varmistamisessa (kuvio 4).
Piirustus. 4. Maaseudun ja teollisten perunoiden maatalouselintarvikejärjestelmien tulokset (P), jotka perustuvat genotyypin (G), ympäristön (E), hoitotekijöiden (M) ja yhteiskunnallisten tarpeiden ja palvelujen (S) erilaisiin vaikutuksiin.
Jalostetaan tai luodaan uusia perunalajikkeita – merkittävä tekijä perunoiden tehokkaassa tuotannossa, mikä vain lisää sen merkitystä tulevaisuudessa. Perunan genomin purkamisen ja uusien jalostustekniikoiden mahdollisuuksien ansiosta se näyttää olevan perunanviljelyn jatkokehityksen ykkösreservi. Valinnan pääsuuntien tulosten vaikutus perunanviljelyn tehokkuuden lisäämiseen on esitetty lyhyesti taulukossa 2.
Taulukko 2. Jalostussuuntien vaikutus perunan tuotannon tehostamiseen
Keskeisimmät tutkimusvaihtoehdot perunantuotantojärjestelmien tehostamiseksi | Ruokaturvaan liittyvät näkökohdat | ||||||
Osallistuminen tuotannon tehostamiseen | Maanviljelijän tulot | Kalorien ja ravintoaineiden tuotannon tehokkuus | Ympäristövaikutusten vähentäminen | ||||
Veden tehokkuus | Maankäytön tehokkuus | Typen ja fosforin käytön tehokkuus | Torjunta-aineiden käytön tehokkuus | ||||
Lajikkeiden valinta ja jalostus (G - genotyyppi) | |||||||
Korkea tuottopotentiaali | ** | *** | *** | Neutraali/negatiivinen | *** | ** | - |
Patogeenien vastustuskyky | - | *** | * | *** | ** | ** | *** |
Kestää kuivuutta / kuumuutta / suolaisuutta | *** | *** | * | - | ** | ** | * |
Pikkuvanhuus | *** | *** | *** | ** | *** | *** | *** |
Biofortification (esim. rauta ja sinkki) | - | - | - | - | * | ** | - |
Todelliset hybridilajikkeet F1 ja TPS, geenien muokkaus | *** | *** | *** | *** | ** | *** | *** |
Perunan siementuotanto (M - Management) | |||||||
Laadukkaiden siementen tuotanto ja jakelu | - | ** | * | * | *** | * | Neutraali/negatiivinen. |
Perunanjalostuksen tavoitteena on monimutkaisten ja vaikeasti yhdistettävissä olevien tavoitteiden saavuttaminen. Stressinsietokyvyn ja tehokkaan ravintoaineiden imeytymisen yhdistäminen on tulossa ensisijaiseksi tavoitteeksi, jotta ilmastonmuutokseen voidaan vastata paremmin. Genotyypit, jotka ovat vastustuskykyisiä viruksia, sukkulamatoja, bakteerilakastumista ja laajempaa abioottista stressiä, kuten lämpöä, kuivuutta ja suolaisuusolosuhteita vastaan, voivat parantaa tuottavuutta ja laajentaa perunan tuotantoa uusille alueille. Perunanjalostuksen pitkäaikainen tavoite on ollut kehittää varhaisia ja tuottoisia P. infestans -bakteerille vastustuskykyisiä lajikkeita. Taudin vastustuskyky on noussut EU:n jalostusohjelmien keskeiseksi tavoitteeksi vasta äskettäin, kun ympäristölobby saavutti torjunta-aineiden ja kivennäislannoitteiden käytön rajoitukset sekä monien yleisten ja vaikeasti korvattavien kemiallisten tehoaineiden käytön suoran kiellon. . Geneettinen biofortifikaatio (ravintoarvon lisääminen) voi auttaa voittamaan hivenravinteiden puutteet ihmisen ruokavaliossa ja ylläpitämään ravitsevampien mukuloiden kulutusta.
Kaikki käytännöllisesti katsoen varmistetut ja haetut perunanjalostuksen onnistumiset perustuvat hybridisaatioon, ts. valittujen vanhempien parien ylittäminen. Onnistunut integraatio ja vanhempien geneettisten ominaisuuksien yhdistäminen jälkeläisissä saavutetaan hyvin harvoin viljeltyjen perunoiden tetraploidisen genetiikan vuoksi. Lisäksi kaikki neljä kromosomisarjaa eroavat geenikoostumuksesta. Tästä syystä onnistuneet perunanjalostusohjelmat perustuvat suuriin raaka-ainemääriin (vähintään 100 tuhatta genotyyppiä) ja pitkäaikaiseen (vähintään 10 vuotta) parhaiden lajikkeiden valinta- ja arviointiprosessiin. Klassisen valinnan tehokkuus ei ylitä 0,01%. Jalostuksen nopeutta ja tehokkuutta toivottiin paljon käyttämällä etähybridisaatiota, mutageneesiä, soluvalintaa, somaattista hybridisaatiota, ominaisuusmerkintää jne., mutta kaikki nämä menetelmät eivät johtaneet onnistuneiden perunalajikkeiden luomiseen. Tällä hetkellä genomin muokkaustekniikkaa testataan aktiivisesti, ja hollantilaiset tutkijat ovat käynnistäneet perunanjalostusstrategian kasvitieteellisten hybridisiementen tuotantoon ja käyttöön (taulukko 3).
Taulukko 3. Tekniikat perunalajikkeiden luomiseksi
Tekniikat perunalajikkeiden luomiseksi
Miten se toimii? | Perunan laadun parantaminen | Siementen myynti | Euroopan oikeuksien suojelu | Kaupankäyntioikeudet | |||
Сорт | prosessi | ||||||
Perinteinen valinta | Uusia lajikkeita kehitetään risteyttämällä olemassa olevia lajikkeita, minkä jälkeen tehdään vuosien jalostustutkimus. | Uusien ominaisuuksien käyttöönotto kestää vähintään 10 vuotta. | Ei sovellu myyntiin, koska jokaisella mukulalla on yksilölliset ominaisuudet. | Kasvattajat ovat oikeassa, kustannukset kehittäjille: kymmeniä tuhansia euroja. Kasvattajat voivat hakea patentteja uusille kasvin ominaisuuksille. | Lajikkeiden risteyttäminen on luonnollinen prosessi, eikä se ole EU:n GMO-patenttilainsäädännön alainen. | Hollannin yleinen tarkastusvirasto luokittelee perunan siemenet laatuluokkaan. Jokaisella maalla on omat vaatimukset siemenperunan kasvien terveydelle. | |
Hybridivalinta | Uusia lajikkeita kehitetään nopeammin risteyttämällä puhtaita vanhempainlinjoja, joissa on vain yksi geenivariantti kaikille geeneille, ja sitä seuraa vuosien tutkimus. | He lupaavat, että uusia ominaisuuksia voidaan ottaa käyttöön alle viidessä vuodessa. Ensin on kuitenkin johdettava vastaavat rivit sopivilla ominaisuuksilla. | Kyllä, puhtaista vanhempainlinjoista peräisin olevilla perunan siemenillä on yhtenäiset ominaisuudet ja niitä voidaan käyttää istutusmateriaalina. | Kasvattajat ovat oikeassa, kustannukset kehittäjille: kymmeniä tuhansia euroja. Kasvattajat voivat hakea patentteja uusille kasvin ominaisuuksille. | Lajikkeiden risteyttäminen on luonnollinen prosessi, eikä se ole EU:n GMO-patenttilainsäädännön alainen. | Sertifioituja perunan siemeniä koskevia määräyksiä kehitetään edelleen. Monissa maissa ei vielä ole säännöksiä. | |
Geneettinen muunnos, mukaan lukien CRISPR-cas9 | Olemassa olevien lajikkeiden modifiointi aktiivisella puuttumisella geneettiseen materiaaliin, jota seuraa vuosien ominaisuuksien ja stabiiliuden tutkimus. | Vaikka DNA:n peukalointi kestäisi vain muutaman päivän, koko prosessi geenien tunnistamisesta kenttätutkimukseen kestää kauemmin. DuRPH-projekti, jossa olemassa oleville lajikkeille annettiin moninkertainen vastustuskyky perunan myöhäisruttolle, kesti yhteensä 10 vuotta. | Ei sovellu myyntiin, koska jokaisella mukulalla on yksilölliset ominaisuudet. | EU:n GMO-määräysten alainen. Jotta lajike hyväksyttäisiin käytettäväksi, kehittäjän on osoitettava tuotteen turvallisuus. Kustannukset: miljoonaa euroa. Kasvattajat voivat hakea patentteja uusille kasvin ominaisuuksille. | Geneettinen muuntaminen ei ole luonnollinen prosessi, ja se voidaan hakea patenttihakemuksella. | Hollannin yleinen tarkastusvirasto luokittelee perunan siemenet laatuluokkaan. Jokaisella maalla on omat vaatimukset siemenperunan kasvien terveydelle. |
* Jalostajaoikeuksiin voidaan vedota, jos lajike on uusi, erottuva, yhtenäinen ja vakaa. Jalostajan oikeuksilla tiedemiehellä on yksinoikeus myydä siemenperunoita ja (oikeita) siemeniä (Louwaars et al., 2009)
Kasvitieteellisten siementen saaminen risteyttämisestä on klassisen jalostuksen ensimmäinen vaihe. Myöhemmin siemenistä saadaan mukuloita, ja perunalajikkeita ylläpidetään ja lisätään yksinomaan mukuloiden muodossa. Mutta hollantilaiset kasvattajat aikovat siirtää perunan siemenkasvien luokkaan, jotta perunaa voidaan kasvattaa samalla tavalla kuin muita laajalle levinneitä vihanneskasveja (porkkanat, kaali, sipuli, punajuuret), eli. kasvitieteellisistä siemenistä ja että siemenillä on kaikki F1:n ominaisuudet. Tässä suhteessa termissä "hybridiperuna" on jonkin verran epäselvyyttä. Kaikki lajikkeet ovat myös hybridejä, joten kasvitieteellisille perunan siemenille = siemenmateriaalille on otettu käyttöön lisämerkinnät F1 ja TPS. Tämä suurenmoinen liikeidea on suunniteltu varmistamaan, että Alankomaat säilyttää asemansa ja tulonsa maailman johtavana perunasiementuotannona siinä tapauksessa, että ilmaston lämpeneminen ei salli korkealaatuisen mukulan siemenmateriaalin viljelyä.
Hybridin näkymät F1 (TPS) perunanjalostus ovat edelleen hyvin epävarmoja. Vuosien 2015–2016 startup-yritysten alkuperäinen luottamus tuottaa kaupallisia pöytälaatuyhdistelmiä kahdessa tai kolmessa vuodessa on vähitellen muuttunut lupaukseksi luoda ensimmäiset runsaasti tärkkelystä sisältävät hybridit vuoteen 2028 mennessä. Tärkkelyspitoisten hybridien luomisen tavoitteen määrittely ei ole sattumaa - tällaisille perunoille ei vaadita muodon yhtenäisyyttä, silmien syvyyttä, kuoren luonnetta, aikaista kypsyyttä ja monia muita ominaisuuksia ja ominaisuuksia, joita nykyaikaisilla ruokaperunoilla pitäisi olla. On erittäin vaikeaa saavuttaa tetraploidisten viljeltyjen perunoiden kasvitieteellisten siementen yhtenäisyyttä kaikissa geeneissä ja vastaavasti ominaisuuksissa ja ominaisuuksissa, mutta tämä ei ole vielä ollut mahdollista. Ei ole syytä, että klassisessa jalostuksessa yksi perunamarjan siemen on ainutlaatuinen genotyyppi ja mahdollisesti erillinen tulevaisuuslajike, kun taas toisesta saman marjan siemenestä voi tulla erilainen, täysin erilainen lajike kuin ensimmäinen. Kuten arvata saattaa, ensimmäiset todellista menestystä syötäväperäisten hybridiperunoiden luomisessa eivät olleet perunat, vaan vihannesten jalostusyritykset, joilla oli korkea pätevyys ja laaja kokemus hybridien jalostuksesta. Bejon kasvattajat käyttivät yli 15 vuotta luodakseen ensimmäisen tetraploidisen hybridiperunalajikkeen, Oliver F1:n, jota on valmistettu ja saatavilla maailmanlaajuisilla markkinoilla vuodesta 2020 lähtien.
Samaan aikaan kasvitieteellisten siementen kaupallistamistyö etenee melko dynaamisesti, ja siihen on investoitu valtavia taloudellisia resursseja. Hybridiperuna on saavuttanut kansallisen ikonin aseman Alankomaissa, ja jalostusmenetelmä on suojattu EU-patentilla. Kaikki perinteiset hollantilaisten siemenperunoiden markkinat ovat alkaneet omaksua kasvitieteellisiä siemeniä varhain. Ensinnäkin Afrikan, Keski- ja Kaakkois-Aasian maissa - seminaareja, esitelmiä, esittelyistutuksia. Todetaan, että siemenmukulat ovat menneisyyttä ja kasvitieteelliset siemenet ovat maailman perunateollisuuden tulevaisuus. Ja 2-3 t/ha istutusmateriaalin sijaan pärjää vain 30 g/ha (ei sanaakaan siitä, että siemenet tulee kasvattaa taimiteknologialla, käsityöllä). Tämä on valtion strategia ja systemaattinen, systemaattinen ohjelma, johon kaikki kaupalliset ja valtion rakenteet liittyvät.
Kuten kävi ilmi, kasviperäisiä perunan siemeniä testataan jo epävirallisesti Venäjällä. Kasvitieteelliset heteroosin siemenet ovat markkinarako, mutta erittäin kallis tuote. Sen tärkeimmät ostajat, kuten on ennustettu, ovat kehitysmaiden tiheästi asuttujen maiden pienet maatilat, jotka kasvattavat perunoita käsin ja joita kaikella kunnioituksella pidetään kohtuuttomasti varakkaina ja innovatiivisina. Tämän jalostustekniikan kehittäjille on erittäin tärkeää sisällyttää F1-siementen kuluttajien joukkoon venäläiset perunanviljelijät, jotka ovat anteliaita ja maksavat tällä hetkellä kaksi kertaa enemmän eurooppalaisista siemenperunoista kuin eurooppalaiset itse.
Perunan genomisen muokkaustekniikoiden esittely – toinen lupaava tapa saavuttaa tulevaisuuden perunan edut. Genomin muokkaaminen on kohdennettua ja tarkoituksellista organismin luonnollisen DNA:n osien lisäämistä, poistamista, korvaamista ja siirtämistä. Tämä menetelmä perustuu tiettyjen geenien roolin ja toimintojen tuntemiseen ja ymmärtämiseen. Kun tällaista tietoa on saatavilla ja haluttu ominaisuus voidaan saavuttaa kohdistetulla modifioinnilla, genomin muokkaamisesta tulee muita jalostustekniikoita tehokkaampi tapa tehdä näitä muutoksia. Genetiikan kertynyt tietämys antaa sinun muokata perunalajikkeita.
Editointimenetelmiä on kehitetty ja käytetty enenevässä määrin viime vuosien aikana tarkkojen ja ennustettavien genomien modifikaatioiden tekemiseen kasveissa lisäämättä vierasta DNA:ta. CRISPR/Cas9-tekniikka on osoittautunut tehokkaammaksi kuin muut entsyymijärjestelmät (sinkkisorminukleaasit (ZFN), transkriptioaktivaattorin kaltaiset efektorinukleaasit (TALEN) ja meganukleaasit (MN:t). CRISPR-Cas on tällä hetkellä laajimmin käytetty työkalugenomi editoinnissa ja jalostustutkimuksessa ja -kehityksessä ympäri maailmaa omaksuttu genomieditointi voi parantaa huonosti toimivia tai ongelmallisia lajikkeita tuomatta sisään vieraita tai ylimääräisiä geneettisiä tietoja DNA:n muodossa, mikä mahdollistaa tarkkojen ja ennustettavien modifikaatioiden tekemisen suoraan jo luodun genomiin. Tämä on perustavanlaatuinen ero viljelykasvin genomin muokkaamisen ja sen transgenoosin, eli vieraiden geenien kohdennetun lisäämisen genomiin, välillä.Transgeeniset organismit on helppo havaita, koska transgenoosi luo uuden, ainutlaatuisen ja epätyypillisen geenisarjan.
CRISPR-Cas-teknologialla tehdyt geneettiset muutokset eivät eroa muutoksista, jotka voivat tapahtua luonnollisesti tai tavanomaisen jalostuksen seurauksena. Tämä tarkoittaa, että ilman ennakkotietoa on mahdotonta määrittää, johtuuko geneettinen muutos genomin muokkaamisesta. Kun genomimuokatut tuotteet lähtevät laboratoriosta, niiden leviämisen hallinta on vaikeaa. Juuri tämä ominaisuus vaikeuttaa tällä hetkellä merkittävästi editoitujen lajikkeiden kaupallistamista - geneettiset toimenpiteet ovat kalliita ja ne on korvattava, kun niitä käytetään tuloksena, kehittäjät etsivät mahdollisuuksia editointituotteiden patenttisuojaan.
Genomieditointia on sovellettu monenlaisiin viljelykasveihin ja ominaisuuksiin, ja ensimmäiset tällaiset lajikkeet on jo otettu varsinaiseen maataloustuotantoon Yhdysvalloissa ja Japanissa. Tieteellisessä kirjallisuudessa on julkaistu raportteja muutoksista yli 60 kasvilajissa. Erityisiä esimerkkejä muokatuista genomeista ovat: banaani - banaanilaskimoviruksen poistaminen; varhain kukkiva riisi muunnetulla öljykoostumuksella; karotenoidilla rikastettu riisi; viiniköynnöksen vastustuskyky sienitaudeille; soijapavut, joissa on korkea öljy- ja proteiinipitoisuus; mansikat, jotka kukkivat monta kertaa; maissi, jonka sato on kasvanut kuivuusstressissä; sinappi, jolla on parannettu maku ja korkea lykopeenipitoisuus tomaatin amylopektiinissä; runsaasti GABA:ta sisältävä peruna; perunat ilman glykoalkaloideja ja monet muut.
Tällä hetkellä geenikasvien viljelyä säännellään eri tavalla eri puolilla maailmaa. Amerikassa, samoin kuin Kiinassa, Australiassa, Intiassa ja Japanissa genomimuokattujen lajikkeiden viljely ei ole geneettisesti muunneltuja organismeja (GMO) koskevan lainsäädännön alaista. EU:ssa genomin editointi tunnistettiin GMO:n tyypiksi ja kiellettiin siten vuonna 2016, mutta tämän tekniikan käyttö ei pysähtynyt päivääkään, laboratorioita siirrettiin välittömästi muihin maihin. Menetelmän maailmanlaajuisesti onnistunut käyttöönotto ja jalostus- ja siemenalan järjestämät keskustelut aiheesta johtivat EU:n genomieditointikiellon kumoamiseen vuonna 2023.
Maailmassa tapahtuvien merkittävien jalostustekniikoiden parannuksien taustaa vasten tilanteemme on seuraava:
- Genomin muokkaus Venäjän federaatiossa se on luokiteltu GMO:ksi; tämän tekniikan käyttö on kielletty vuodesta 2016 lähtien. Jalostus- ja siemenalalla ja tiedeyhteisössä tästä ei keskustella. Maailma kuitenkin arvioi nopeasti (EU:ssa hitaammin) uusia mahdollisuuksia ja poisti rajoituksia. Uusien jalostustekniikoiden hylkääminen johtaa vain edelleen jäämiseen saavutetusta tieteellisestä ja teknologisesta kehityksestä.
- Hybridien luominen F1 peruna teoriassa erittäin mielenkiintoinen ja houkutteleva tavoite, mutta kasvitieteellisiä siemeniä ei todennäköisesti käytetä laajasti perunanviljelyssä Venäjän federaatiossa, koska palaaminen laajamittaisen, täysin koneellisen tuotannon tasolta taimien kasvattamiseen väistämättömällä käsityöllä on epäloogista. ja irrationaalista. Kasvitieteisten hybridisiementen morfologisten ja taloudellis-biologisten parametrien vaihtelun tason radikaalia vähentämiseksi suoritetaan siirtyminen diploidiselle tasolle ja toistuva vanhempainmuotojen sisäsiitos. Onnistuneet hybridiristeytykset edellyttävät hedelmällisiä, elinvoimaisia ja homotsygoottisia sisäsiitoslinjoja. Heteroottisten siementen korkean tuoton saamisen ongelma on ratkaistava koneellisesti, ilman manuaalista pölytystä, ts. samalla tavalla kuin muille maatalouskasveille (maissi, auringonkukka, sokerijuurikas, vihannekset). Tämä tarkoittaa tarvetta käyttää sellaisia geneettisiä työkaluja, kuten sytoplasminen urossteriiliys, itseyhteensopivuus ja -yhteensopimattomuus sekä korkean hedelmällisyyden varmistaminen. Ja jos kyse on sisäsiitosasioista, ominaisuuksien introgressiosta, lähdemateriaalin heteroosin arvioinnista jne. Apumetodologisista näkökohdista tieteellisiä julkaisuja on jatkuva virta, mutta TPS:n kaupallisten volyymien tuotantotekniikasta - ei yhtäkään. Koska tämä on osaamisalue, joka tarjoaa tulevaisuuden tuoton tämän tekniikan kehittämiseen ja hallintaan sijoitetuille varoille. Heteroottisten perunan siementen korkean sadon saaminen ei ole ollenkaan sama asia kuin siemenmukuloiden korkean sadon saaminen. Vaadittavat investoinnit perunaheteroosin kehittämiseen ovat niin suuria, että siihen on varaa vain harvalla jalostusyrityksellä ympäri maailmaa. Venäjän federaatiossa ei ole vielä sellaisia.
- Perinteinen perunanjalostus RF:ssä on vaiheessa, jota voidaan kuvata potentiaalisen elpymisen ajanjaksoksi. Useiden satojen venäläisten lajikkeiden esiintyminen valtion rekisterissä ei saa olla harhaanjohtavaa, koska valinnan tehokkuutta ja tasoa arvioidaan toisen valintavaiheen - siementuotannon - määrällä, jota usein oikein kutsutaan tukivalinnan. Siementuotantomäärällä tarkoitetaan lajikkeiden viljelyalaa, jonka osuus kokonaistuotannosta osoittaa jalostustyön tehokkuutta ja kilpailukykyä. Siementuotannon puutteen vuoksi on välttämätöntä sulkea pois suurin osa aiemmin luoduista venäläislajikkeista rekisteristä ja yksinkertaisesti unohtaa ne. Tällä hetkellä hyväksytyissä Venäjän federaation lajikerekisteriä koskevissa asetuksissa säädetään tästä: jos siementuotantoa ei ole viimeisten kahden vuoden aikana, lajike on suljettava rekisteristä.
Venäläisen perunanjalostuksen ja monien muiden viljelykasvien elpyminen tuli mahdolliseksi vain muutama vuosi sitten, kun Venäjästä tuli kahdenkymmenen vuoden ajan suurin markkina-alue kaikelle, myös ulkomaisten jalostus- ja siemenyritysten siemenille. Heikkeneminen perustui ulkomaisten kumppaneiden vakuutuksiin ja naiiviin toivoon tasavertaisen yhteistyön mahdollisuudesta, he sanovat, että nyt venäläiset maanviljelijät voivat hyödyntää maailman valinnan parhaita saavutuksia. Suunniteltu siemententuotantojärjestelmä vapautettiin kellumaan itsestään selviytymistä varten ja romahti nopeasti. Tutkimuslaitokset, joissa valintatyötä tehtiin ja tehdään, kiiruhtivat vapautumaan jalostus- ja siementuotantoyritysten muodosta - varsinaista siemententuotantoa harjoittavista yksityisyrityksistä. Vuoden 2000 alkuun mennessä perunan siemenmateriaalin kotimaisen tuotannon määrät vähenivät. Ja ulkomaista valikoimaa todellakin tuli, ja heti erittäin suurten siemenmäärien muodossa, joita nousevat suuret uuden muodon perunat tuottavat yritykset vaativat. Ulkomaisten lajikkeiden osuus Venäjän pelloilla on kasvanut jyrkästi, ei siksi, että venäläiset lajikkeet olisivat huonompia, vaan siksi, että eurooppalaiset jalostusyritykset ovat pystyneet toimittamaan rajattomasti siemeniä. Melko pitkään kaikki oli hyvin - tuontisiemenmateriaalia toimitettiin rajattomasti, kohtuuhintaan ja laadukkaasti, ulkomaiset jalostusyritykset jakoivat lupia ja käynnistivät lajikkeidensa eliitti- ja lisääntymissiementuotannon maan sisällä.
Ja "tasa-arvo" valinnan alalla katosi nopeasti Venäjän oman tuotannon heikentyessä. Tuontisiemenperunoiden hinnat ovat nousseet ja niiden laatu on alkanut laskea tuntuvasti. Mutta vasta Venäjän vastaisten pakotteiden ensimmäisen erän jälkeen vuonna 2014 valtion tasolla ymmärrys valtavasta riskistä täydellisestä riippuvuudesta ulkomaisesta valinnasta. Venäjän federaation presidentti määräsi vuonna 2016 kehittämään venäläistä perunoiden valintaa ja siementuotantoa (FNTP) tukevaa ohjelmaa tuotantomäärien lisäämiseksi ja siemenperunoiden laadun parantamiseksi tuontiriippuvuuden poistamiseksi. Joten miksi käytämme termiä "potentiaalisen herätyksen aika" uudestisyntymisen ajanjakson sijaan? Mutta koska käytännössä tukea tarjotaan epäselvästi.
Mielestämme olisi loogista suunnata FSTP:n päätoimenpiteet ja rahoitusmäärät (vähintään 50 %) kannustamaan siemenperunan tuotannon volyymien suoraa lisäystä ja parantamaan sen laatua. Tällaisia toimenpiteitä ovat:
– kaikkien luokkien uusien venäläisten lajikkeiden myydyn siemenmateriaalin kustannusten tukeminen;
– siemententuotantoa harjoittavien yritysten hankinnan tukeminen ja siementen tuotantomäärän lisääminen, jossa vallitsevat uudet venäläiset lajikkeet, erikoistuneet tuotantovälineet, varastotilojen modernisointi ja rakentaminen;
– Venäjän federaation pohjoisilla alueilla "High Grade" -luokkaan kuuluvan erikoisalueen järjestäminen ja infrastruktuurin tarjoaminen korkealaatuisten ja korkealaatuisten siemenperunoiden tuotantoa varten kotimarkkinoille ja vientiin;
– kemiallisten suojavarusteiden kotimaisen tuotannon edistäminen;
– perunan siementen tuotantoon erikoistuneiden laitteiden tuotannon edistäminen.
Maan kaikkien voimien ja resurssien systeeminen luonne ja yhdistäminen näiden teollisuudelle todella kiireellisten ongelmien ratkaisemiseksi ja merkittävän edistyksen saavuttamiseksi siementen tuotannossa ja venäläisten lajikkeiden viljelyssä ei ole vielä näkyvissä. Ulkomaiset jalostusyritykset ovat erittäin kiinnostuneita ajan ja rahan hukkaan menemisestä, mutta venäläisessä valinnassa ei ole tapahtunut merkittäviä parannuksia. He eivät halua menettää näin tilavia ja vaatimattomia myyntimarkkinoita.
Onko mahdollista varmistaa Venäjän perunanjalostuksen kilpailukyky nykyisessä makrotalouden tilanteessa? Kyllä on, mutta vain yksittäisten yritysten olemassa olevien valmiuksien perusteella. Tätä varten on välttämätöntä käyttää ja ohjata samanaikaisesti useita korkean kilpailukyvyn komponentteja:
ensimmäinen: luoda korkeimman (maailman) tason lajikkeita, onneksi on jotain ja jota vertailla ja kilpailla. Laadukas perunavalikoima, myös tukiperunat, paikallisiin oloihin ja olosuhteisiin voittaa aina, jo pelkästään siitä syystä, että peruna on raskas ja vaikea kuljettaa tuote.
toinen jalostus- ja siementuotantoyrityksen muodon käyttö on tärkein tekijä ja edellytys perunanjalostuksen kilpailukyvyn varmistamiselle Venäjän federaatiossa. Kehittyneissä maissa jalostusyritykset harjoittavat siemententuotantoa, kontrolloivat siementuotantoa kaikin mahdollisin tavoin ja pitävät sitä valinnan tuloksena. Erillinen valinta ja erillinen siementuotanto ovat toivoton vaihtoehto.
kolmas: työskennellä nykyaikaisella, globaalilla tasolla, hyödyntää täysimääräisesti kaikki kilpailukyvyn tekijät tällä alueella: erikoistuminen; optimaaliset maaperä- ja ilmasto-olosuhteet; varustaminen uusimmalla erikoismateriaalilla ja teknisellä pohjalla; korkeasti koulutetut asiantuntijat; pakollisten organisatoristen, metodologisten ja teknisten vaatimusten ja määräysten noudattaminen.
neljäs: hallita ja välttää työssä esiintyviä riskejä (lyhyt kasvukausi; korkea ilman ja maaperän lämpötila; kosteuden puute; kastelu; mukulamateriaalin tuonti; siementuotannon ja kaupallisen perunan viljelyn yhdistelmä).
viides: varmistaa tuotetun siemenmateriaalin (eli lajikkeen, kylvöindikaattoreiden ja satoominaisuuksien) korkeimman laatutason. Kylvö- ja satoominaisuudet ovat venäläisten jalostusyritysten merkittävimmät edistysvarat.
Lopuksi korostamme, että voimme puhua kilpailukyvystä Venäjän federaation kotimarkkinoilla ja siitä, että valtio toteuttaa joukon tarvittavia toimenpiteitä kotimaan talouden kehittämiseksi ja tukemiseksi.
Sergei Banadysev, maataloustieteen tohtori. Tieteet, LLC "DGT",
Elena Shanina, maatalouden tohtori. Tieteet, Uralin maatalouden tutkimuslaitos