Trong tương lai, khoai tây phải từ chỗ chỉ là một loại rau trở thành lựa chọn an ninh lương thực nghiêm túc. Xem xét khả năng hạn chế của đất canh tác trong nước, sản lượng khoai tây cao hơn phải được dẫn dắt bởi sự tăng trưởng về năng suất. Lộ trình nghiên cứu và phát triển khoai tây trong tương lai tại CPRI sẽ chủ yếu tập trung vào việc nâng cao năng suất khoai tây lên 34.51 tấn/ha vào năm 2050. Trọng tâm thứ hai của viện sẽ là cải thiện chất lượng khoai tây theo mong muốn của ngành cũng như người tiêu dùng khoai tây trong khu vực. thời đại kinh tế phát triển, sức mua cao hơn và sẵn sàng trả nhiều tiền hơn cho chất lượng mong muốn. Nghiên cứu về bảo quản khoai tây được cải thiện sẽ được nhắm mục tiêu như một thành phần quan trọng khác để giảm tổn thất sau thu hoạch trong 40 năm tới.

Chiến lược để đạt được mục tiêu

Để đạt được các mục tiêu và giải quyết các thách thức dự đoán, chiến lược bảy hướng sau sẽ được sử dụng để hoàn thành các mục tiêu đặt ra trong tầm nhìn.

  1. Khai thác hiệu quả nguồn gen cải tạo giống

• Đặc tính phân tử và phát triển bộ sưu tập lõi của chất mầm.

Tiền nhân giống và tăng cường di truyền của khoai tây

Các loài Solanum hoang dã là một nguồn đa dạng phong phú đối với các căng thẳng sinh học hoặc phi sinh học khác nhau, và các đặc điểm nông học mong muốn vẫn chưa được khai thác. Để mở rộng cơ sở di truyền của khoai tây trồng trọt, tiềm năng di truyền của những loài hoang dã này cần được khai thác để tăng cường sản xuất khoai tây nhằm giải quyết các vấn đề an ninh lương thực một cách bền vững. Cần có sự hợp tác quốc tế về mặt sử dụng nguồn gen hoang dã để bảo tồn và sử dụng bền vững các loài hoang dã, tiếp cận với sự đa dạng di truyền của các loài hoang dã, các hoạt động khai thác gen bằng các công cụ gen, chiến lược tổng hợp và có hệ thống để đánh giá, mô tả đặc điểm của một loạt các tính trạng, phát triển quần thể và sử dụng các công cụ phân tử/genomics để cải tiến khoai tây.
Do đó, nghiên cứu trước khi lai tạo tại CPRI sẽ chủ yếu tập trung vào việc thu nhận các loài hoang dã từ các ngân hàng gen quốc tế, đánh giá các loài hoang dã đó về các đặc điểm mong muốn khác nhau, phát triển nguồn gen ưu tú bằng lai soma và dung hợp giao tử 2n, lập bản đồ quần thể cho các loài được chọn. các tính trạng, bộ sưu tập cốt lõi và các chỉ thị phân tử được liên kết dẫn đến phá vỡ các rào cản về năng suất ở khoai tây.

• Phát triển lập bản đồ quần thể và tiền phối giống bao gồm các giống lai soma để khai thác vốn gen rộng hơn.
• Ưu thế lai và ưu thế lai dẫn đến nâng cao tiềm năng sản xuất của khoai tây.

khoai tây lai
Mặc dù tất cả các giống khoai tây được phát triển trên toàn thế giới đều là giống lai, nhưng ưu thế lai/hiệu ứng ưu thế lai không được khai thác tối đa tiềm năng vì các dòng bố mẹ không phải là dòng thuần chủng. Hạt giống khoai tây đích thực (TPSViệc nhân giống hữu tính hứa hẹn rất lớn trong việc trồng khoai tây từ hạt giống thực vật thay vì củ. Hầu hết các loại virus đều không thể lây nhiễm. TPS Với mong muốn tránh được sự suy giảm chất lượng hạt giống. Một trong những vấn đề khi lai tạo các giống khoai tây có thể nhân giống và trồng từ hạt giống thật là thiếu tính đồng nhất về các đặc điểm nông học. Bản chất không đồng nhất của TPS Nguyên nhân là do tính chất dị hợp tử của bố mẹ. Không thể tạo ra các dòng thuần chủng/dòng bố mẹ cận huyết ở khoai tây do hiện tượng suy giảm do giao phối cận huyết và tự bất thụ cao. Ở khoai tây bán canh tác, gen ức chế tự bất thụ (Sle) đã được biết đến. Gen này có thể được chỉnh sửa ở khoai tây canh tác bằng kỹ thuật CASPER-CA để tạo ra các cá thể bố mẹ đồng hợp tử mang đặc điểm cụ thể nhằm khai thác ưu thế lai.

• Phát triển các giống và quần thể khoai tây ngắn ngày, chế biến, tạo tinh bột, chịu nóng và hạn, chống chịu stress sinh học, sử dụng hiệu quả chất dinh dưỡng, tiếng Kharif Mùa, xuất khẩu, tăng cân sớm, và TPS quần thể.

2. Ứng dụng công nghệ sinh học cải tiến khoai tây an toàn

  • Hệ gen cấu trúc và tin sinh học để phát triển các chỉ thị phân tử mạnh mẽ cho các tính trạng định tính và định lượng.
  • Bộ gen chức năng để khám phá gen cho các tính trạng mục tiêu như khả năng kháng bệnh mốc sương bền vững, khả năng chịu nhiệt, tạo củ ở nhiệt độ cao, hiệu quả sử dụng nước và chất dinh dưỡng tốt hơn.
  • Proteomics và metabolomics cho các nghiên cứu cơ bản về tạo củ, quang hợp, phân chia các chất đồng hóa quang, chuyển hóa tinh bột, tổng hợp caroten và flavonoid, chất lượng protein lưu trữ, chất lượng chế biến.
  • Phát triển công nghệ để tích hợp các gen chuyển không có điểm đánh dấu và theo vị trí cụ thể.
  • Phát triển khoai tây chuyển gen với khả năng kháng/chống chịu được cải thiện đối với các áp lực sinh học/phi sinh học và để cải thiện chất lượng chế biến và dinh dưỡng.

3. Khuyến khích sản xuất giống cây trồng chất lượng

  • Phát triển và tiêu chuẩn hóa các phương pháp nhân giống đại trà hiệu quả và chi phí thấp – khí canh, công nghệ lò phản ứng sinh học.

Sản xuất hạt giống

Hiện CPRI sản xuất khoảng 30,000 tạ hạt nhân và giống mỗi năm, chỉ đủ đáp ứng nhu cầu khoai tây giống khỏe trong nước. Tuy nhiên, xét đến sản lượng 125 triệu tấn khoai tây từ 3.62 triệu ha vào năm 2050, nguồn cung cấp giống cây trồng này có thể sẽ không đáp ứng đủ nhu cầu. CPRI đặt mục tiêu sản xuất hạt nhân và hạt nhân giống trong các năm 2020, 2030, 2040 và 2050 lần lượt là 33,000, 36,000, 39,000 và 42,000 tạ. Vì phạm vi hạn chế để tăng số lượng hạt giống tác giả tại các trang trại CPRI do hạn chế về quỹ đất bổ sung để sản xuất hạt giống, do đó, việc hợp tác với các tổ chức chính phủ khác, ví dụ như SAU, đang được khám phá.

• Động lực học véc tơ và ảnh hưởng của nó đến chất lượng hạt giống.
• Sự phát triển của thể đồng hợp tử TPS quần thể sử dụng sinh sản vô tính và đơn bội

4. Lập kế hoạch dựa trên tài nguyên và quản lý cây trồng

  • Phát triển các Hệ thống/công cụ hỗ trợ ra quyết định dựa trên CNTT để lập kế hoạch trồng trọt và quản lý cỏ dại, chất dinh dưỡng, nước, dịch bệnh và sâu bệnh theo kịch bản biến đổi khí hậu.
  • Tiêu chuẩn hóa các công nghệ dẫn đến cải thiện khả năng hấp thụ carbon và sức khỏe của đất.
  • Phát triển các công nghệ để nâng cao hiệu quả sử dụng đầu vào thông qua canh tác chính xác và tưới vi mô.

Tưới nhỏ trên khoai tây

Tưới vi mô (nhỏ giọt và phun mưa) cho phép sử dụng nước với tần suất cao trong và xung quanh vùng rễ của cây trồng. Hệ thống này hữu ích cho việc sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu dẫn đến sử dụng hiệu quả các đầu vào sản xuất. Khoai tây có hệ thống rễ nông và thưa thớt và gần 70% tổng lượng nước được cây trồng sử dụng từ tầng đất trên 30 cm. Nó cần 400-600 mm nước tưới tùy thuộc vào điều kiện khí hậu, loại đất, độ dài của mùa sinh trưởng, thời gian của giống, mục đích của cây trồng và phương pháp tưới, v.v. CPRI đã phát triển công nghệ tưới vi mô để sử dụng cho cây khoai tây. Thông qua quá trình tưới tiêu, các chất dinh dưỡng được bón bằng cách tưới (nhỏ giọt) gần vùng rễ của cây để cung cấp độ ẩm và chất dinh dưỡng tối ưu trong suốt thời kỳ sinh trưởng của cây trồng. Tưới phun mưa cũng là một kỹ thuật mới trong đó chất dinh dưỡng đặc biệt là nitơ được bón qua vòi phun bằng cách phun qua lá trực tiếp lên tán lá. Các phương pháp tưới/tưới này tiết kiệm nước (tiết kiệm khoảng 30-50%) đồng thời cho năng suất cao hơn 15-30 tiết kiệm tới 25% lượng phân bón. Công nghệ này đã được nông dân trồng khoai tây ở các vùng khác nhau của đất nước áp dụng, tuy nhiên, Gujarat có thể được coi là một hình mẫu cho việc áp dụng các phương pháp tưới hiện đại vì bang này áp dụng công nghệ tưới vi mô cao nhất kể cả trong vụ khoai tây. Do đó, Gujarat có năng suất khoai tây cao nhất ở Ấn Độ.

5. Bảo vệ cây trồng thân thiện với môi trường

  • Lập danh mục biến đổi bộ gen và động lực học của các quần thể mầm bệnh/dịch hại mới (Pathogenomics).
  • Phát triển chẩn đoán để phát hiện mầm bệnh cả ở cấp độ phòng thí nghiệm và hiện trường bằng cách sử dụng công nghệ micro-array và nano.
  • Hệ sinh thái và quản lý các vi sinh vật có lợi để nâng cao năng suất cây trồng và quản lý dịch bệnh.

Bộ que thăm di động

Viện đã phát triển bộ dụng cụ que thăm di động để phát hiện các loại vi-rút khoai tây chính ở cấp độ thực địa dựa trên xét nghiệm miễn dịch dòng chảy bên đối với một hoặc kết hợp hai loại vi-rút. Những bộ dụng cụ này có thể mang theo và dễ sử dụng bởi bất kỳ bên liên quan nào, kể cả nông dân ở cấp độ đồng ruộng để xác định tiêu chuẩn sức khỏe của cây khoai tây. Bộ dụng cụ đã được Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp Hon'ble phát hành vào ngày thành lập ICAR sau khi đã được xác nhận tại các trung tâm AICRP (P) và bởi những người trồng trọt tiến bộ.

6. Khuyến khích dự trữ năng lượng hiệu quả và sử dụng đa dạng khoai tây

  • Cải tiến công nghệ để bảo quản ở nhiệt độ cao cho cả tình huống trong và ngoài trang trại.
  • Phát triển các quy trình, sản phẩm và công nghệ sử dụng mới để sử dụng khoai tây đa dạng bao gồm cả việc sử dụng chất thải.
  • Tăng cường vi chất dinh dưỡng để tăng cường chất lượng dinh dưỡng của thực phẩm chế biến.
  • Công nghệ hạ chỉ số đường huyết.

7. Tăng cường giao diện viện-nông dân để phổ biến công nghệ

  • Lợi nhuận trang trại so sánh nghiên cứu khả năng đóng góp vào GDP của các loại cây trồng khác nhau, để cung cấp đầu vào chính sách hiệu quả.
  • Phổ biến kỹ thuật thành thạo thông qua sự kết hợp tối ưu giữa các công cụ khuyến nông truyền thống và hiện đại.

Chủ đề nghiên cứu tiên tiến

CPRI sẽ sử dụng các chủ đề nghiên cứu tiên tiến sau đây cho chương trình R&D trong tương lai của mình.

• Phát triển khoai tây biến đổi gen để giải quyết các khu vực có nguy cơ cao. căng thẳng sinh học và phi sinh học, nâng cao chất lượng và thích ứng rộng hơn.

Giống chín sớm trung tính

Trọng tâm trong tương lai của viện sẽ là khai thác các công nghệ như bộ gen, phiên mã và các omic khác trong lĩnh vực cải tiến khoai tây. Các gen và alen được biết đến với quá trình tạo củ và trưởng thành, do đó, trong tương lai gần sẽ rất có ích để phát triển các giống trưởng thành trong 50-60 ngày và có khả năng phù hợp với các trình tự cây trồng khác nhau.

• Lĩnh vực chế biến: phát triển các loại dăm nguội.
• Ngành giống: sản xuất khoai tây giống ở các vùng phi truyền thống.
• Lĩnh vực y tế: phát triển giống khoai tây có chỉ số đường huyết thấp, hàm lượng chất chống oxy hóa cao.
• Xác định các gen mới và các dấu hiệu cho các tính trạng quan trọng.
• Máy thu hoạch khoai tây hoàn toàn tự động để tiết kiệm lao động.
• Các nghiên cứu về proteomics và hiện tượng học của khoai tây liên quan đến quá trình hình thành củ.
• Dấu hiệu phân tử thế hệ tiếp theo, SNP, liên quan đến khả năng kháng bệnh và các đặc điểm chất lượng, sẽ được phát triển bằng cách khai thác và sắp xếp lại trình tự alen.
• Hệ thống thông minh rủi ro sinh học (giám sát mô hình chủng tộc của các mầm bệnh và sâu bệnh khác nhau và hệ thống cảnh báo sớm) sẽ được phát triển để đưa ra quyết định sáng suốt ở cấp địa phương, khu vực và quốc gia.
• Các tùy chọn CNTT-TT, GIS và viễn thám sẽ được sử dụng để hiểu và giảm thiểu tác động xấu của biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu, xác định các khu vực trồng khoai tây mới và phát triển các hệ thống hỗ trợ ra quyết định để đáp ứng những thách thức phức tạp sắp xảy ra.

Mức độ phù hợp của CPRI vào năm 2050

Dưới ảnh hưởng của quá trình tư nhân hóa và thoái vốn nhanh chóng của các tổ chức do chính phủ điều hành, rõ ràng là phải suy nghĩ liệu các tổ chức thuộc khu vực chính phủ như CPRI có còn phù hợp vào năm 2050 hay không? Câu trả lời không đơn giản và dễ dàng. Chắc chắn rằng các viện như vậy sẽ phải phụ thuộc rất nhiều vào các nguồn lực tự tạo thông qua hợp tác tư nhân, các dự án tư vấn và cung cấp các giải pháp tùy chỉnh để tồn tại. CPRI đã bắt đầu thương mại hóa các công nghệ của mình như khí canh và phân bón sinh học (B-5), v.v. Khả năng phi thường của viện trong việc phản ứng nhanh chóng và thích nghi với tình hình mới khiến nó trở thành một ứng cử viên phù hợp không chỉ để tồn tại đến năm 2050 mà viện còn dự kiến ​​sẽ nổi lên như một trung tâm xuất sắc về R&D khoai tây ở cấp độ toàn cầu vào thời điểm đó.

CPRI có đủ sự chuẩn bị, không chỉ để duy trì vị trí là tổ chức R&D khoai tây hàng đầu của đất nước, mà còn nổi lên như một cơ sở nghiên cứu hàng đầu toàn cầu. Sự tự tin này không chỉ nằm ngoài suy nghĩ viển vông mà còn dựa trên cơ sở vật chất đẳng cấp thế giới được tạo ra tại học viện với sự chăm chỉ trong nhiều năm. Với việc trở thành thành viên của Ấn Độ trong tập đoàn gồm 26 viện nghiên cứu quốc tế thuộc 14 quốc gia về giải mã bộ gien khoai tây và công bố kết quả trên ấn phẩm khoa học hàng đầu toàn cầu 'Nature', CPRI đã bắt đầu hành trình hướng tới đích đến này. Đến năm 2050, CPRI sẽ không chỉ là một đối tác đóng góp trong các dự án nghiên cứu khoai tây đa quốc gia mà còn đóng vai trò là nhà lãnh đạo nghiên cứu về R&D khoai tây toàn cầu, đặc biệt là vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.