(UWAGA: To pierwsza z dwuczęściowej serii programu Vision 2026, która ma na celu ponowne przemyślenie systemu certyfikacji sadzeniaków.)
Wytrwałość konsultanta ds. upraw w pomaganiu hodowcom sadzeniaków oraz przekonanie, że istnieje szybszy i lepszy sposób na uzyskanie danych dotyczących zdrowia nasion, stanowiły doskonałe tło dla naukowców z USDA-ARS (Ithaca, Nowy Jork) i Colorado State University (CSU) do przetłumaczenia dziesięcioletnia praca laboratoryjna do użytku w świecie rzeczywistym. Co ciekawe, ten wysiłek interesariuszy dobrze połączył się z Vision 2026 National Potato Council, grupą, której zadaniem jest rozpoznanie i wykorzystanie nowych dostępnych narzędzi do produkcji ziemniaków wyższej jakości, aby sprostać wymaganiom konsumentów w miarę zmniejszania się marż.
System z ponad stuletnią historią
Certyfikacja sadzeniaków w USA ma historię ochrony zdrowia sadzeniaków od 1913 roku. Agencje certyfikujące i badacze ustalili, które patogeny są ważne, opracowali czułe testy molekularne dla prawie wszystkich patogenów, które ograniczają produkcję sadzeniaków w USA oraz opracowali odpowiednie poziomy pobierania próbek i tolerancji na choroby przenoszone przez bulwy.
Obecnie certyfikacja sadzeniaków opiera się głównie na wizualnej kontroli pól ziemniaków w okresie wegetacji, a następnie na uprawach po zbiorach w celu wykrycia wirusów, takich jak PVYŁącznie 16 programów certyfikacji sadzeniaków ziemniaka ocenia latem 100 000 akrów, a następnie co roku pobiera próbki ponad miliona bulw z tych pól, aby ocenić stan zdrowotności partii nasion w zimowych systemach testowych.
Konieczność dostosowania status quo
Jeśli więc wszystko jest na swoim miejscu, można się zastanawiać, czy istnieje potrzeba ponownego przyjrzenia się obecnym metodom. Cóż, ciągłe poleganie na wizualnie rozpoznawalnych objawach zapewniło formę presji selekcyjnej dla szczepów patogenów, które nie mają łatwych do zaobserwowania objawów. Ponadto globalny ruch plazmy zarodkowej jest odpowiedzialny za wprowadzanie i rozpowszechnianie innych pojawiających się patogenów, które są nowe lub zmienione od czasu początkowego wprowadzenia certyfikacji nasion. Kilka nowych patogenów, takich jak wirus wierzchołka ziemniaka i wirus grzechotki tytoniu, które mogą powodować odrzucenie procesora z powodu defektów wewnętrznych, jest słabo poznanych. Te nowe patogeny mogą wyrażać objawy na liściach w różny sposób w zależności od klimatu, odmiany ziemniaka i szerokości geograficznej, a niektóre rzadko powodują objawy na liściach.
Terminowość podejmowania krytycznych decyzji biznesowych
Co najważniejsze, agencje certyfikujące sadzeniaki zazwyczaj dostarczają producentom wyniki certyfikacji cztery miesiące po zbiorze bulw. Obejmuje to zbieranie próbek bulw, chemiczne przerywanie spoczynku bulw, wysyłanie kilku tysięcy funtów bulw do miejsc, w których rosną zimą, takich jak Hawaje i Floryda, pobieranie próbek liści z winorośli, testowanie, a następnie dostarczanie wyników hodowcom. Opóźnienie to ogranicza możliwość podejmowania przez plantatorów i nabywców sadzeniaków rozsądnych decyzji w zakresie zarządzania firmą w oczekiwaniu na wyniki certyfikacji materiału siewnego, które zadecydują o tym, czy materiał siewny może być sprzedawany jako kwalifikowany materiał siewny, czy nie.
Aby zapewnić zobowiązanie potencjalnemu nabywcy sadzeniaków, producent sadzeniaków powinien mieć możliwość uzyskania wyników certyfikacji w najwcześniejszym możliwym terminie. Jednym ze sposobów przezwyciężenia tego wąskiego gardła jest zastosowanie testów PCR (podobnych do testu wirusa SARS-CoV-2) na nowo zebranych bulwach, które mogą poprawić wykrywanie patogenów, zapewniając jednocześnie hodowcom szybkie wyniki.
Miało to sens dla Dona Sklarczyka, którego zadaniem jest zbadanie przyszłych potrzeb branży jako volunteer przewodniczący Komitetu „Wizja 2026” inicjatywy zdrowotnej sadzeniaków ziemniaka Krajowej Rady Ziemniaka. Sam Sklarczyk, innowator w dziedzinie uprawy ziemniaków w kulturach tkankowych w latach 1980. XX wieku w Sklarczyk Seed Farm w stanie Michigan, przeszedł granicę pomiędzy ekonomią wydajnej produkcji a ryzykiem/korzyścią nowych metod i to doświadczenie sprawiło, że Don był oczywistym wyborem do koordynowania grup poszukujących nowe sposoby działania.
Jak to się wszystko zaczęło
To, co zaczęło się w laboratorium Stewarta Graya (emerytowany naukowiec USDA-ARS) jako prośba o „znalezienie sposobu na przetestowanie bulw pod kątem wirusów ziemniaka i umożliwienie ich przetestowania przez 10,000 400”, od tego czasu rozwinęło własne życie z zainteresowaniem na całym świecie. różne stany i agencje certyfikujące. Testowanie bulw na skalę niezbędną do certyfikacji partii nasion może być miarą ludzkiej wytrzymałości, ponieważ wymaga XNUMX losowo zebranych bulw, aby przewidzieć, czy poziom choroby jest akceptowalny na całym polu.
Ale jak testujesz bulwy tysiącami? Laboratorium Graya dostosowało policyjną technologię miejsca przestępstwa, opracowując dostosowaną wersję kart Whatman FTA, które są powszechne w testach na ludziach. Ta nowa metoda zapewniła bezpieczny i niezawodny sposób zbierania, transportu i przechowywania DNA ziemniaka w temperaturze pokojowej. Takie podejście wyeliminowało również potrzebę wysyłania ciężkich bulw pokrytych brudem do laboratoriów badawczych. Ponadto opracowali testy molekularne do przetwarzania na dużą skalę i ustalili rodzaj próbki, którą należy pobrać z bulwy, aby uzyskać akceptowalne szanse statystyczne pozwalające określić prawdziwy stan infekcji. Teraz, gdy metody zostały opracowane, następnym logicznym krokiem było wprowadzenie tych metod do rzeczywistych zastosowań.
Wiele rąk sprawia, że praca jest lekka
Dowiedziawszy się o badaniach Graya, postępowego hodowcy nasion, który chciał dowiedzieć się więcej o uprawie sadzeniaków na swoim gospodarstwie, połączył siły z naukowcami USDA-ARS i CSU i zaoferował swoje gospodarstwo, siłę roboczą i uprawę nasienną jako miejsce eksperymentalne do współpracy w gospodarstwie. W październiku 2020 r. hodowca zobowiązał swoją ekipę polową na dwa dni płatnej pracy przy pobieraniu próbek bulw — obsługa bulw jest jedną z barier w laboratoryjnych testach molekularnych.
Załoga została przeszkolona na miejscu, aby umieścić próbki bulw na kartach FTA, które zostały wysłane do laboratorium USDA-ARS w celu dalszej analizy zamiast bulw transportowych. W zamian hodowca uzyskał przewagę konkurencyjną z wczesnymi wynikami dotyczącymi jego sadzonki w listopadzie w porównaniu z istniejącymi standardami wyników lutowych z zimowych odrostów.
Czego się nauczono
Zespół wspólnie uzyskał cenne informacje, że projekt ten zawiera pewne elementy „jak to zrobić”, które należy uwzględnić w celu zapewnienia skalowalności. Po przedstawieniu wyników współpracującemu producentowi nasion, odbyła się dyskusja, która potwierdziła potrzebę większego zbioru danych, obejmującego współpracowników z różnych stanów i partii nasion, aby uzyskać dane o większej wiarygodności. Eksperyment powtórzono z partiami nasion zebranymi w 2021 roku oraz dodatkowymi producentami nasion z Idaho, Kolorado, Nebraski i Waszyngtonu. Wszyscy ci producenci otrzymali własne, poufne wyniki testów nasion. PVY, PMTV i TRV do 18 listopada tego roku i oczekujemy na wyniki testów wzrostowych tych bulw w celu porównania.
Na horyzoncie
Program NPC Vision 2026 ma ostatecznie umożliwić przemysłowi ziemniaczanemu korzystanie z najnowszej technologii testowania o wysokiej przepustowości, częściowo opracowanej z powodu wirusa SARS-CoV-2 i jego wariantów. Członkowie Vision 2026 aktywnie poszukują w tym celu partnerów. Ten projekt prowadzony przez hodowców nasion, mający na celu opracowanie modelu farmy i laboratorium w celu przyjęcia komercyjnego, wysokowydajnego testowania sadzeniaków ziemniaka opartego na PCR, a także identyfikacji i łagodzenia barier dla szerszego przyjęcia tego podejścia, jest prawdopodobnie tym, co przewidział NPC.
Oczekuje się, że przewidywany udział plantatorów sadzeniaków w tym projekcie, wynikający z możliwości uzyskania wyników szybszych niż w przypadku konwencjonalnych zimowych upraw, zwiększy akceptację tego nowego podejścia przez przemysł ziemniaczany w USA. Alternatywnie, przejście na wysokowydajną diagnostykę molekularną będzie wspólnie dostarczają przemysłowi ziemniaczanemu szybszych i dokładniejszych danych dotyczących zdrowia nasion, co powinno poprawić przyszłą jakość i, miejmy nadzieję, poprawić bezpieczeństwo handlu uprawami.
Postępujemy jednak ostrożnie. To dziesięcioletnie podejście, zorientowane na hodowców, mające na celu opracowanie i wprowadzenie tej metody na dużą skalę, powinno chronić przed nadmierną regulacją i nadmiernym testowaniem sadzeniaków, a jednocześnie zapewniać elastyczność w reagowaniu na pojawiające się choroby.
