In futuro, la patata deve emergere da un semplice ortaggio a una seria opzione di sicurezza alimentare. Considerando la disponibilità limitata di terra coltivabile nel paese, la maggiore produzione di patate deve essere guidata dalla crescita della produttività. La futura tabella di marcia della ricerca e sviluppo sulle patate al CPRI si concentrerà principalmente sull'aumento della produttività delle patate a 34.51 t/ha entro il 2050. Il secondo obiettivo dell'istituto sarà migliorare la qualità delle patate come desiderato dall'industria e dai consumatori di patate nel era di sviluppo economico, maggiore potere d'acquisto e disponibilità a pagare di più per la qualità desiderata. La ricerca sul miglioramento dello stoccaggio delle patate sarà un'altra componente vitale per ridurre le perdite post-raccolta nei prossimi 40 anni.
Strategia per il raggiungimento degli obiettivi
Al fine di raggiungere gli obiettivi e affrontare le sfide previste, verrebbe impiegata una strategia in sette punti per raggiungere gli obiettivi fissati nella visione.
- Sfruttamento efficace delle risorse genetiche per il miglioramento varietale
• Caratterizzazione molecolare e sviluppo di core collection del germoplasma.
Pre-allevamento e miglioramento genetico della patata
Le specie selvatiche di Solanum sono una ricca fonte di diversità per vari stress biotici o abiotici e tratti agronomici desiderabili che rimangono ancora non sfruttati. Per ampliare la base genetica della patata coltivata, è urgentemente necessario sfruttare il potenziale genetico di queste specie selvatiche per migliorare la produzione di patate al fine di affrontare i problemi di sicurezza alimentare in modo sostenibile. Sono necessarie collaborazioni internazionali in termini di utilizzo del germoplasma selvatico per la conservazione e l'uso sostenibile delle specie selvatiche, accesso alla diversità genetica delle specie selvatiche, attività di estrazione genetica mediante strumenti genomici, strategia sistematica e integrata per la valutazione, caratterizzazione di una serie di tratti, sviluppo della popolazione e uso di strumenti molecolari/genomici per il miglioramento delle patate.
Pertanto, la ricerca pre-allevamento presso il CPRI sarebbe principalmente focalizzata sull'acquisizione di specie selvatiche da banche genetiche internazionali, valutazione di tali specie selvatiche per vari tratti desiderabili, sviluppo di ceppi genetici d'élite mediante ibridazione somatica e fusione di gameti 2n, mappatura della popolazione per selezionati tratti, raccolta del nucleo e marcatori molecolari collegati che portano a rompere le barriere di resa nella patata.
• Sviluppo della mappatura della popolazione e del pre-allevamento inclusi ibridi somatici per lo sfruttamento di un pool genetico più ampio.
• Eterosi e vigoria ibrida che portano all'aumento del potenziale produttivo della patata.
Patata ibrida
Sebbene tutte le varietà di patate sviluppate in tutto il mondo siano ibride, il vigore/eterosi dell'ibrido non viene sfruttato al massimo del suo potenziale, poiché le linee parentali non sono incroci/linee pure. I veri semi di patata (TPS) prodotti sessualmente rappresentano una grande promessa per la coltivazione di patate da semi botanici invece che da tuberi. Quasi tutti i virus non sono in grado di infettare TPS con una fuga desiderabile dal deterioramento della qualità del seme. Uno dei problemi con l'allevamento di varietà di patate che possono essere propagate e coltivate da seme vero è la mancanza di uniformità nei tratti agronomici. La natura eterogenea del TPS è dovuta alla natura eterozigote dei genitori. Linee pure/linee parentali innate non possono essere prodotte nella patata a causa dell'elevata depressione da consanguineità e dell'autoincompatibilità. Nella patata semicoltivata è noto il gene inibitore di autoincompatibilità (Sle). Questo gene può essere modificato nella patata coltivata mediante tecniche CASPER-CA per la produzione di genitori omozigoti specifici del tratto per sfruttare il vigore ibrido.
• Sviluppo di varietà e popolazioni di patate di breve durata, lavorazione, produzione di amido, tolleranza al caldo e alla siccità, tolleranza allo stress biotico, efficienza nell'uso dei nutrienti, kharif stagione, le esportazionipopolazioni precoci, bulking e TPS.
2. Applicazione sicura della biotecnologia per il miglioramento delle patate
- Genomica strutturale e bioinformatica per lo sviluppo di robusti marcatori molecolari per tratti qualitativi e quantitativi.
- Genomica funzionale per la scoperta di geni per tratti mirati come la resistenza duratura alla peronospora, la tolleranza al calore, la tuberizzazione ad alta temperatura, una migliore efficienza nell'uso di acqua e nutrienti.
- Proteomica e metabolomica per studi di base su tuberizzazione, fotosintesi, partizione dei fotoassimilati, metabolismo dell'amido, sintesi di carotenoidi e flavonoidi, qualità delle proteine di stoccaggio, qualità della lavorazione.
- Sviluppo tecnologico per l'integrazione di transgeni senza marcatori e sito-specifica.
- Sviluppo di patate transgeniche con migliorata resistenza/tolleranza agli stress biotici/abiotici e per migliorare la qualità nutrizionale e di lavorazione.
3. Incoraggiare la produzione di materiale vegetale di qualità
- Sviluppo e standardizzazione di metodi di propagazione di massa efficienti ea basso costo: aeroponica, tecnologia dei bioreattori.
Produzione di semi di allevatori
Attualmente CPRI produce circa 30,000 quintali di semi di nucleo e seme all'anno, appena sufficienti a soddisfare la domanda di patate da seme sane nel paese. Tuttavia, tenendo conto della produzione di 125 milioni di tonnellate di patate da 3.62 milioni di ettari entro il 2050, è probabile che questa offerta di sementi da riproduzione sia inferiore alla domanda. CPRI si propone di produrre seme nucleo e seme riproduttore nel 2020, 2030, 2040 e 2050 pari rispettivamente a 33,000, 36,000, 39,000 e 42,000 quintali. Poiché vi è un margine limitato per aumentare la quantità di seme riproduttore nelle fattorie CPRI a causa della limitazione della disponibilità aggiuntiva di terra per la produzione di sementi, si stanno esplorando collaborazioni con altre organizzazioni governative, ad esempio SAU.
• Dinamica vettoriale e sue implicazioni sulla qualità del seme.
• Sviluppo di popolazioni TPS omozigoti mediante apomix e monoaploidia
4. Pianificazione basata sulle risorse e gestione delle colture
- Sviluppo di sistemi/strumenti di supporto decisionale basati su IT per la programmazione delle colture e la gestione di erbe infestanti, nutrienti, acqua, malattie e scenari di cambiamento climatico.
- Standardizzazione delle tecnologie che portano a un migliore sequestro del carbonio e alla salute del suolo.
- Sviluppo di tecnologie per migliorare l'efficienza nell'uso degli input attraverso l'agricoltura di precisione e la microirrigazione.
Microirrigazione nella patata
La microirrigazione (goccia e aspersione) consente l'applicazione ad alta frequenza di acqua dentro e intorno alla zona radicale delle piante. Questo sistema è utile per l'applicazione di fertilizzanti e pesticidi con conseguente uso efficiente degli input di produzione. La patata ha un apparato radicale sparso e poco profondo e quasi il 70% dell'acqua totale viene utilizzata dalla coltura dallo strato superiore del suolo di 30 cm. Richiede 400-600 mm di acqua di irrigazione a seconda delle condizioni climatiche, del tipo di terreno, della durata della stagione di crescita, della durata della varietà, dello scopo della coltura e dei metodi di irrigazione ecc. Il CPRI ha sviluppato la tecnologia della microirrigazione per l'uso nella coltura della patata. Attraverso la fertirrigazione i nutrienti vengono applicati con irrigazione (goccia) vicino alla zona radicale delle piante per fornire umidità e nutrienti ottimali durante tutto il periodo di crescita della coltura. La fertirrigazione a pioggia è anche una nuova tecnica in cui il nutriente, in particolare l'azoto, viene applicato attraverso l'irrigatore mediante spruzzo fogliare direttamente sul fogliame. Questi metodi di irrigazione/fertirrigazione fanno risparmiare acqua (circa il 30-50% di risparmio) allo stesso tempo dando una resa superiore del 15-30%. con un risparmio fino al 25% sui fertilizzanti. La tecnologia è stata adottata dai coltivatori di patate in diverse parti del paese, tuttavia, il Gujarat può essere considerato un modello per l'adozione di moderni metodi di irrigazione poiché lo stato ha la più alta adozione della tecnologia di microirrigazione, anche nella coltura delle patate. Di conseguenza il Gujarat ha la più alta produttività di patate in India.
5. Protezione delle colture rispettosa dell'ambiente
- Catalogazione della variabilità e dinamica del genoma di nuove popolazioni di patogeni/parassiti (Pathogenomics).
- Sviluppo della diagnostica per il rilevamento di agenti patogeni sia a livello di laboratorio che di campo utilizzando microarray e nanotecnologie.
- Ecologia e gestione di microrganismi benefici per migliorare la produttività delle colture e la gestione delle malattie.
Kit di aste di livello portatili
L'istituto ha sviluppato kit di dipstick portatili per il rilevamento a livello di campo dei principali virus della patata sulla base di test immunologici a flusso laterale per virus singoli o una combinazione di due. Questi kit sono portatili e facili da usare da qualsiasi parte interessata, compresi gli agricoltori a livello di campo per accertare lo standard sanitario del raccolto di patate. I kit sono stati rilasciati dall'Onorevole Ministro dell'Agricoltura il giorno della fondazione dell'ICAR dopo essere stati convalidati presso i centri AICRP (P) e dai coltivatori progressisti.
6. Incoraggiare lo stoccaggio efficiente dal punto di vista energetico e l'utilizzo diversificato delle patate
- Perfezionamento della tecnologia per lo stoccaggio a temperatura elevata sia per situazioni all'interno che all'esterno dell'azienda agricola.
- Sviluppo di nuovi processi, prodotti e tecnologie di utilizzo per un uso diversificato delle patate, compreso l'utilizzo dei rifiuti.
- Fortificazione alimentare per migliorare la qualità nutrizionale degli alimenti trasformati.
- Tecnologie per l'abbassamento dell'indice glicemico.
7. Rafforzare l'interfaccia istituto-agricoltore per la diffusione della tecnologia
- Studi comparativi sulla redditività delle aziende agricole rispetto alla capacità di contribuire al PIL da varie colture, per fornire un contributo politico efficiente.
- Diffusione tecnica competente attraverso un mix ottimale di strumenti di estensione tradizionali e moderni.
Temi di ricerca all'avanguardia
CPRI utilizzerà i seguenti temi di ricerca all'avanguardia per la sua futura agenda di ricerca e sviluppo.
• Sviluppo di patate transgeniche per affrontare aree ad alto rischio vale a dire. stress biotici e abiotici, miglioramento della qualità e adattamento più ampio.
Varietà neutre diurne a maturazione precoce
L'enfasi futura dell'istituto sarà sullo sfruttamento di tecnologie come la genomica, la trascrittomica e altre omiche nel campo del miglioramento delle patate. I geni e gli alleli sono noti per la tuberizzazione e la maturità e quindi, nel prossimo futuro, sarà molto utile sviluppare varietà che maturino in 50-60 giorni e in grado di adattarsi a varie sequenze colturali.
• Settore di trasformazione: sviluppo di varietà a cippato a freddo.
• Settore sementiero: produzione di patate da semina in aree non tradizionali.
• Settore sanitario: sviluppo di patate a basso indice glicemico e ad alto contenuto di antiossidanti.
• Identificazione di nuovi geni e marcatori per tratti importanti.
• Raccogli patate completamente automatico per risparmiare sulla manodopera.
• Studi di proteomica e fenomica della patata con riferimento alla tuberizzazione.
• Il marcatore molecolare di nuova generazione, SNP, con riferimento alla resistenza alle malattie e ai tratti di qualità, sarà sviluppato mediante allele mining e risequenziamento.
• Sarebbe sviluppato un sistema intelligente di rischio biologico (sorveglianza del modello razziale di diversi agenti patogeni e parassiti e sistemi di allerta precoce) per prendere decisioni informate a livello locale, regionale e nazionale.
• ICT, GIS e opzioni di telerilevamento saranno utilizzate per comprendere e mitigare gli effetti negativi del cambiamento climatico e del riscaldamento globale, identificare nuove aree di coltivazione della patata e sviluppare sistemi di supporto decisionale per far fronte a sfide complesse imminenti.
Rilevanza del CPRI entro il 2050
Sotto l'influenza della rapida privatizzazione e disinvestimento delle istituzioni gestite dal governo, è ovvio pensare se gli istituti del settore governativo come CPRI rimarranno rilevanti entro il 2050 o no? La risposta non è semplice e immediata. È certo che tali istituti dovranno dipendere fortemente dalle risorse autogenerate attraverso collaborazioni private, progetti di consulenza e fornitura di soluzioni personalizzate per la loro stessa sopravvivenza. CPRI ha già avviato la commercializzazione delle sue tecnologie come aeroponica e fertilizzanti biologici (B-5) ecc. La straordinaria capacità dell'istituto di rispondere rapidamente e adattarsi alla nuova situazione lo rende un candidato idoneo non solo per sopravvivere entro il 2050, ma l'istituto è dovrebbe emergere come centro di eccellenza nella ricerca e sviluppo delle patate a livello globale entro quel momento.
CPRI ha una preparazione sufficiente, non solo per mantenere la sua posizione di principale organizzazione di ricerca e sviluppo sulle patate del paese, ma anche per emergere come principale istituzione di ricerca globale. Questa fiducia non deriva solo da un pio desiderio, ma si basa sulle strutture di livello mondiale create presso l'istituto con il duro lavoro di diversi anni. Essendo il membro indiano del consorzio di 26 istituti internazionali appartenenti a 14 paesi per la decifrazione del genoma della patata e pubblicando i risultati nella pubblicazione scientifica leader a livello mondiale "Nature", CPRI ha già iniziato il suo viaggio verso questa destinazione. Entro l'anno 2050 CPRI non sarà solo un partner contribuente nei progetti multinazionali di ricerca sulle patate, ma agirà come leader della ricerca per la R&S globale sulle patate, in particolare nei tropici e subtropicali.