Krompir mora v prihodnosti preiti iz zgolj zelenjave v resno varno hrano. Glede na omejeno razpoložljivost obdelovalne zemlje v državi mora večja pridelava krompirja temeljiti na rasti produktivnosti. Prihodnji časovni načrt raziskav in razvoja krompirja pri CPRI bi bil v prvi vrsti osredotočen na povečanje produktivnosti krompirja na 34.51 t/ha do leta 2050. Drugi cilj inštituta bo izboljšati kakovost krompirja, kot si želijo industrija in potrošniki krompirja v dobe gospodarskega razvoja, višje kupne moči in pripravljenosti plačati več za želeno kakovost. Raziskave o izboljšanem skladiščenju krompirja bodo ciljno obravnavane kot druga ključna komponenta za zmanjšanje izgub po žetvi v naslednjih 40 letih.
Strategija za doseganje ciljev
Da bi izpolnili cilje in se spopadli s pričakovanimi izzivi, bi za dosego ciljev, zastavljenih v viziji, uporabili strategijo v sedmih točkah.
- Učinkovito izkoriščanje genskih virov za izboljšanje sort
• Molekularna karakterizacija in razvoj zbirke jedra zarodne plazme.
Predvzgoja in genetska izboljšava krompirja
Divje vrste Solanum so bogat vir raznolikosti za različne biotske ali abiotske obremenitve in zaželene agronomske lastnosti, ki še vedno ostajajo neizkoriščene. Za razširitev genske baze gojenega krompirja je nujno treba izkoristiti genetski potencial teh divjih vrst za povečanje proizvodnje krompirja, da bi na trajnosten način rešili vprašanja prehranske varnosti. Mednarodno sodelovanje je potrebno v smislu uporabe divje zarodne plazme za ohranitev in trajnostno rabo prostoživečih vrst, dostopa do genske raznovrstnosti divjih vrst, dejavnosti genskega rudarjenja z genomskimi orodji, sistematične in celostne strategije vrednotenja, karakterizacije vrste lastnosti, razvoja populacije in uporabo molekularnih/genomskih orodij za izboljšanje krompirja.
Zato bi bile raziskave pred žlahtnjenjem pri CPRI osredotočene predvsem na pridobivanje divjih vrst iz mednarodnih genskih bank, vrednotenje teh divjih vrst glede različnih zaželenih lastnosti, razvoj elitnih genetskih zalog s somatsko hibridizacijo in fuzijo 2n gamet, kartiranje populacije za izbrano lastnosti, zbiranje sredic in povezani molekularni označevalci, ki vodijo v prekinitev ovir pri donosu krompirja.
• Razvoj kartiranja populacije in predžlahtnjenja, vključno s somatskimi hibridi za izkoriščanje širšega genskega bazena.
• Heteroza in hibridna moč, ki vodita k izboljšanju proizvodnega potenciala krompirja.
Hibridni krompir
Čeprav so vse sorte krompirja, razvite po vsem svetu, hibridi, hibridna moč/heteroza ni izkoriščena v celoti, saj starševske linije niso sorodne/čiste linije. Prava semena krompirja (TPS), pridelana spolno, veliko obetajo pri gojenju krompirja iz botaničnih semen namesto iz gomoljev. Skoraj vsi virusi ne morejo okužiti TPS z želenim pobegom pred poslabšanjem kakovosti semena. Ena od težav pri žlahtnjenju sort krompirja, ki jih je mogoče razmnoževati in gojiti iz pravega semena, je pomanjkanje enotnosti agronomskih lastnosti. Heterogena narava TPS je posledica heterozigotne narave staršev. Čistih linij/inbred starševskih linij ni mogoče proizvesti v krompirju zaradi velike depresije inbredinga in lastne nekompatibilnosti. Pri polgojenem krompirju poznamo gen inhibitorja samoinkompatibilnosti (Sle). Ta gen je mogoče urediti v gojenem krompirju s tehnikami CASPER-CA za proizvodnjo homozigotnih staršev, specifičnih za lastnosti, za izkoriščanje hibridne moči.
• Razvoj sort in populacij krompirja za kratek čas, predelava, izdelava škroba, toleranca na vročino in sušo, toleranca na biotski stres, učinkovitost izrabe hranil, kharif letni čas, Izvoz, zgodnje povečanje prostornine in populacije TPS.
2. Varna uporaba biotehnologije za izboljšanje krompirja
- Strukturna genomika in bioinformatika za razvoj robustnih molekularnih markerjev za kvalitativne in kvantitativne lastnosti.
- Funkcionalna genomika za odkrivanje genov za ciljne lastnosti, kot so trajna odpornost proti ožigu, toplotna toleranca, gomoljenje pri visoki temperaturi, boljša učinkovitost uporabe vode in hranil.
- Proteomika in metabolomika za osnovne študije tuberizacije, fotosinteze, delitve foto-asimilitov, presnove škroba, sinteze karotenoidov in flavonoidov, kakovosti skladiščnih beljakovin, kakovosti predelave.
- Tehnološki razvoj za integracijo transgenov brez markerjev in na posameznih mestih.
- Razvoj transgenega krompirja z izboljšano odpornostjo/toleranco na biotske/abiotske obremenitve ter za izboljšanje prehranske in predelovalne kakovosti.
3. Spodbujanje pridelave kakovostnega sadilnega materiala
- Razvoj in standardizacija poceni in učinkovitih metod množičnega razmnoževanja – aeroponika, bioreaktorska tehnologija.
Pridelava žlahtniteljskega semena
Trenutno CPRI vsako leto proizvede približno 30,000 kvintalov jedrnega in plemenskega semena, kar zadostuje le za zadovoljitev povpraševanja po zdravem semenskem krompirju v državi. Vendar ob upoštevanju proizvodnje 125 milijonov ton krompirja s 3.62 milijona ha do leta 2050 ta ponudba žlahtniteljskega semena verjetno ne bo zadostila povpraševanju. Cilj CPRI je proizvesti nukleus in plemensko seme v letih 2020, 2030, 2040 in 2050 v višini 33,000, 36,000, 39,000 oziroma 42,000 kvintalov. Ker je zaradi omejene dodatne razpoložljivosti zemljišč za pridelavo semen omejen obseg povečanja količine plemenskega semena na kmetijah CPRI, se proučuje sodelovanje z drugimi vladnimi organizacijami, npr. SAU.
• Vektorska dinamika in njen vpliv na kakovost semena.
• Razvoj homozigotnih TPS populacij z uporabo apomiksov in monohaploidije
4. Načrtovanje na podlagi virov in upravljanje s pridelki
- Razvoj sistemov/orodij za podporo odločanju, ki temeljijo na informacijski tehnologiji, za načrtovanje posevkov in upravljanje s plevelom, hranili, vodo, boleznimi in škodljivci glede na scenarij podnebnih sprememb.
- Standardizacija tehnologij, ki vodi do izboljšane sekvestracije ogljika in zdravja tal.
- Razvoj tehnologij za izboljšanje učinkovitosti porabe vložkov s pomočjo natančnega kmetovanja in mikronamakanja.
Mikro namakanje v krompirju
Mikro namakanje (kapljično in škropilno) omogoča visoko frekvenco nanašanja vode v in okoli koreninskega območja rastlin. Ta sistem je uporaben za uporabo gnojil in pesticidov, kar ima za posledico učinkovito uporabo proizvodnih vložkov. Krompir ima redek in plitek koreninski sistem in skoraj 70 % celotne vode pridelek porabi iz zgornje 30 cm plasti zemlje. Potrebuje 400-600 mm vode za namakanje, odvisno od podnebnih razmer, tipa tal, dolžine rastne sezone, trajanja sorte, namena pridelka in načinov namakanja itd. CPRI je razvil tehnologijo mikro namakanja za uporabo v posevkih krompirja. Z gnojenjem se hranila nanašajo z namakanjem (kapljanjem) v bližini koreninskega območja rastlin, da se zagotovi optimalna vlaga in hranila v celotnem obdobju rasti pridelka. Gnojenje z škropljenjem je tudi nova tehnika, pri kateri se hranilo, zlasti dušik, nanaša s škropilnikom s foliarnim pršenjem neposredno na listje. Te metode namakanja/gnojenja prihranijo vodo (približno 30-50 % prihranka), hkrati pa dajejo 15-30 večji pridelek. z do 25 % prihrankom pri gnojilih. Tehnologijo so prevzeli pridelovalci krompirja v različnih delih države, vendar se lahko Gujarat šteje za vzornik pri sprejemanju sodobnih metod namakanja, saj država najbolj uporablja tehnologijo mikro namakanja, vključno s pridelkom krompirja. Posledično ima Gujarat najvišjo produktivnost krompirja v Indiji.
5. Okolju prijazna zaščita pridelka
- Katalogiziranje variabilnosti genoma in dinamike novih populacij patogenov/škodljivcev (patogenomika).
- Razvoj diagnostike za odkrivanje patogenov na laboratorijski in terenski ravni z uporabo mikromrež in nanotehnologij.
- Ekologija in upravljanje s koristnimi mikroorganizmi za povečanje produktivnosti pridelka in obvladovanje bolezni.
Kompleti prenosnih merilnih palic
Inštitut je razvil prenosne komplete merilnih paličic za detekcijo večjih krompirjevih virusov na ravni polja na podlagi imunskega testa lateralnega toka za enega ali kombinacijo dveh virusov. Ti kompleti so prenosni in enostavni za uporabo s strani vseh zainteresiranih strani, vključno s kmeti na ravni polja, za ugotavljanje zdravstvenega standarda pridelka krompirja. Komplete je izdal spoštovani minister za kmetijstvo na dan ustanovitve ICAR, potem ko so bili potrjeni v centrih AICRP (P) in naprednih pridelovalcih.
6. Spodbujanje energetsko učinkovitega skladiščenja in raznolike rabe krompirja
- Izpopolnjena tehnologija za shranjevanje pri povišani temperaturi za razmere na kmetiji in zunaj nje.
- Razvoj novih procesov, proizvodov in tehnologij uporabe za raznoliko uporabo krompirja vključno z uporabo odpadkov.
- Obogatenje hrane za izboljšanje prehranske kakovosti predelanih živil.
- Tehnologije za zniževanje glikemičnega indeksa.
7. Krepitev vmesnika inštitut-kmet za razširjanje tehnologije
- Primerjalne študije dobičkonosnosti kmetij v primerjavi z zmožnostjo prispevanja k BDP z različnimi pridelki za zagotavljanje učinkovitega prispevka politike.
- Strokovno tehnično razširjanje z optimalno kombinacijo tradicionalnih in sodobnih razširitvenih orodij.
Vrhunske raziskovalne teme
CPRI bo za svojo prihodnjo agendo raziskav in razvoja uporabil naslednje vrhunske raziskovalne teme.
• Razvoj transgenega krompirja za obravnavanje območij z visokim tveganjem, tj. biotski in abiotski stresi, izboljšanje kakovosti in širše prilagajanje.
Nevtralne sorte zgodnjega zorenja
Prihodnji poudarek inštituta bi bil na izkoriščanju tehnologij, kot so genomika, transkriptomika in druge omike na področju izboljšanja krompirja. Geni in aleli so znani za gomoljenje in zrelost, zato si bo v bližnji prihodnosti zelo dobro prizadevati za razvoj sort, ki dozorijo v 50-60 dneh in jih je mogoče vgraditi v različna zaporedja posevkov.
• Predelovalni sektor: razvoj sort za hladno sekanje.
• Semenarski sektor: pridelava semenskega krompirja na netradicionalnih območjih.
• Zdravstveni sektor: razvoj krompirja z nizkim glikemičnim indeksom in visoko vsebnostjo antioksidantov.
• Identifikacija novih genov in markerjev za pomembne lastnosti.
• Popolnoma avtomatski kombajn za krompir za prihranek dela.
• Študije o proteomiki in fenomiki krompirja v zvezi z gomoljenjem.
• Molekularni marker naslednje generacije, SNP, v zvezi z odpornostjo proti boleznim in kakovostnimi lastnostmi, bo razvit z rudarjenjem in ponovnim zaporedjem alelov.
• Inteligentni sistem za biološka tveganja (nadzor rasnega vzorca različnih patogenov in škodljivcev ter sistemi zgodnjega opozarjanja) bi se razvil za sprejemanje informiranih odločitev na lokalni, regionalni in nacionalni ravni.
• Možnosti IKT, GIS in daljinskega zaznavanja bodo uporabljene za razumevanje in ublažitev slabih učinkov podnebnih sprememb in globalnega segrevanja, identifikacijo novih območij gojenja krompirja in razvoj sistemov za podporo odločanju za soočanje s prihajajočimi kompleksnimi izzivi.
Ustreznost CPRI do leta 2050
Pod vplivom hitre privatizacije in dezinvestiranja državnih institucij je očitno razmišljati, ali bodo inštituti državnega sektorja, kot je CPRI, ostali relevantni do leta 2050 ali ne? Odgovor ni preprost in neposreden. Zagotovo bodo morali takšni inštituti za svoje preživetje močno odvisni od virov, ki jih sami ustvarijo prek zasebnih sodelovanj, svetovalnih projektov in zagotavljanja prilagojenih rešitev. CPRI je že začel komercializirati svoje tehnologije, kot so aeroponika in biognojila (B-5) itd. Zaradi izjemne sposobnosti inštituta, da se hitro odzove in prilagodi novim razmeram, je primeren kandidat ne le za preživetje do leta 2050, temveč je inštitut naj bi do takrat postal center odličnosti v raziskavah in razvoju krompirja na svetovni ravni.
CPRI je dovolj pripravljen, ne le da obdrži svoj položaj vodilne organizacije za raziskave in razvoj krompirja v državi, ampak tudi, da postane vodilna globalna raziskovalna ustanova. To zaupanje ni samo plod lepih želja, temveč temelji na zmogljivostih svetovnega razreda, ustvarjenih na inštitutu s trdim večletnim delom. Kot indijski član konzorcija 26 mednarodnih inštitutov iz 14 držav za dešifriranje krompirjevega genoma in z objavo rezultatov v vodilni svetovni znanstveni publikaciji 'Nature' je CPRI že začel svojo pot proti tej destinaciji. Do leta 2050 CPRI ne bi bil le sodelujoči partner v večnacionalnih raziskovalnih projektih krompirja, ampak bi deloval kot vodja raziskav za globalne raziskave in razvoj krompirja, zlasti v tropih in subtropih.