Om de groeiende wereldbevolking van voedsel te voorzien, zal de komende decennia de productie van landbouwgewassen moeten worden verdubbeld. Samen met maïs, rijst en tarwe zijn aardappelen het meest verbouwde voedselgewas ter wereld. De voordelen: betaalbaarheid, hoge voedingswaarde, geschiktheid voor langdurige opslag en hoge opbrengst. Het dient als basis voor het bereiden van uiteenlopende gerechten, zowel thuis als in de horeca, en blijft ook een belangrijke grondstof voor verwerking.
Maar aardappelen zijn in veel economische en biologische parameters een moeilijk gewas. Het zuinige gebruik van water en het aanpassingsvermogen aan koele klimaten worden gecombineerd met hoge eisen aan de losheid van de grond en de afwezigheid van stenen. Om deze reden is de verdeling van de aardappelteeltgebieden in verschillende delen van de wereld uiterst ongelijk (Fig. 1).
Figuur 1. Verdeling aardappelareaal wereldwijd (FAO 2016)
De intensieve teelt van een gewas met een opbrengst van 40-50 ton/ha vereist een actieve bestrijding van veel ziekten en plagen. Daarom worden er talloze chemische gewasbeschermingsmiddelen gebruikt, die een aanzienlijke impact kunnen hebben op het milieu. Bijna het gehele aardappelareaal in de Amerikaanse regio's met langdurige en maximale specialisatie (Idaho, Washington, North Dakota) wordt bijvoorbeeld periodiek onderworpen aan begassing. Dit betekent dat er ongeveer 500 kg/ha aan krachtige medicijnen, zoals methamnatrium of chloorpicrine, aan de bodem moet worden toegevoegd. Zonder een dergelijke sterilisatie is het onmogelijk om daar een product van hoge kwaliteit te verkrijgen, omdat de bodems sterk besmet zijn. In ontwikkelingslanden zijn de opbrengsten per hectare laag (15-20 ton/ha) vanwege het gebruik van uitgangsmateriaal van lage kwaliteit en suboptimale teeltmethoden. Op de wereldkaart behoort Rusland ook tot dergelijke regio's (Fig. 2).
Figuur 2. Mondiale verdeling van de aardappelopbrengst (t/ha), FAOSTAT, 2014-2016
We mogen echter niet vergeten dat de statistische gegevens van de Russische Federatie nog steeds rekening houden met de aardappelopbrengst op de percelen van de huishoudens van de bevolking, die in ieder geval niet zo hoog kan zijn als in gespecialiseerde landbouwbedrijven, die al lang het niveau hebben bereikt van 30-40 t/ha. Die. Het grondgebied van Rusland wordt op deze kaart correct weergegeven, niet in oranje, maar in lichtgroen of, in extreme gevallen, geel.
Volgens de FAO-voorspelling zal het areaal aardappelteelt in de toekomst het sterkst toenemen in Afrika, Latijns-Amerika en Zuidoost-Azië (Fig. 3).
Figuur 3. De toekomst van de aardappelproductie. Blauwe balk – gegevens voor 2015, oranje – voorspelling voor 2030, geel – voorspelling voor 2050
De arealen in Noord-Amerika en China zullen op hetzelfde niveau blijven, terwijl ze in Europa zullen afnemen. Het is duidelijk dat deze voorspelling zeer algemeen is. Dezelfde belangrijkste Europese aardappelproducerende landen NWEC-05 (Duitsland, Frankrijk, Nederland, België en Engeland) gaan de aardappelproductie niet verminderen, maar alleen vergroten. Onlangs is een gedetailleerde bedrijfsanalyse gepubliceerd van de toestand, omstandigheden en kansen voor de verdere ontwikkeling van de aardappelteeltsector in deze landen (tabel 1).
Tabel 1. SWOT-analyse van de aardappelproductie in NWEC-05-landen
Sterke punten: zeer gunstige bodem- en klimatologische omstandigheden voor de aardappelteelt, wat leidt tot de hoogste aardappelopbrengsten op wereldschaal; hooggekwalificeerde en/of ervaren aardappeltelers; geïntegreerde toeleveringsketens ontwikkeld, van veredeling en zaadproductie tot de eindmarkt; ontwikkelde verwerkende industrie, voornamelijk voor de productie van diepvriesproducten; beschikbaarheid en toegang tot de nieuwste technologieën voor aardappelproductie, gewasbescherming en opslag; academisch en gemeenschapsonderzoek op hoog niveau om de problemen in de aardappelsector aan te pakken; beschikbaarheid van aardappelondersteunings-/distributiediensten in heel NWEC-05; aanwezigheid van internationale aardappelorganisaties zoals Europatat (handel), EUPPA (verwerkers) en NEPG (producenten); goed ontwikkeld handelsnetwerk voor de export van verse en verwerkte aardappelproducten.
Zwakke punten: Irrigatie van aardappelen zorgt voor een hogere CO-uitstoot2 in termen van drogestofopbrengst; gebruik van grote hoeveelheden pesticiden om ziekten/plagen/onkruiden te bestrijden; wortelsystemen met een lage N-efficiëntie, wat leidt tot hoge N-kosten en risico's als gevolg van N-uitspoeling; vereiste voor een hoog niveau van gebruikte technologie; Bodemruggen veroorzaken de afvoer van water en voedingsstoffen en erosie in glooiende velden; hoge volatiliteit van de aardappelprijzen vergeleken met hogere productiekosten; gebrek aan een hoog niveau van publieke samenwerking tussen landen om gezamenlijk productieproblemen op te lossen; economische uitdagingen tussen actoren in de aardappelwaardeketen; slecht imago van de aardappelsector in de media.
kenmerken: nieuwe veredelingstechnologieën om de creatie van variëteiten te versnellen; ontwikkeling van precisielandbouw en teledetectie; ontwikkeling van biologische bestrijdingsproducten ter bestrijding van aardappelziekten, plagen en onkruid; ontwikkeling van mechanische alternatieven voor chemische pesticiden voor de bestrijding van ziekten, plagen en onkruid; mogelijkheden voor uitgebreide samenwerking bij de productie van diverse aardappelsoorten in het kader van NWEC-05; groeiende vraag naar biologische aardappelproductie; klimaatverandering leidt tot langere groeiseizoenen en hogere gewasgroei en opbrengsten; het vergroten van de verkoopkanalen voor aardappelen op de korte termijn; groeiende vraag naar kennis, pootgoed, aardappelproducten in ontwikkelingslanden.
Gevaren: vermindering van de aardappelconsumptie in Europa; nieuwe ziekte- en plaagproblemen; problemen met de bescherming van gewassen en knollen als gevolg van het verbod op werkzame stoffen; klimaatverandering en extreme weersomstandigheden; effecten van de intensivering van de aardappelproductie op de mondiale bodemvruchtbaarheid en bodemgezondheid (evolutie van ziekten/plagen, waterafvoer, bodemerosie, bodemverdichting); in sommige gebieden (F, D, Engeland) is irrigatie nodig om hogere opbrengsten te behouden of te bereiken; irrationele lobby- of marketingposities met betrekking tot teeltpraktijken (bijvoorbeeld de No Residue-campagne tegen de regulering van de maximale residulimiet); overmatige ontwikkeling van de aardappelverwerking.
Rusland heeft alle voorwaarden en mogelijkheden om op wereldschaal een toonaangevende producent van hoogwaardige commerciële aardappelen en aardappelproducten te worden. Alleen de meeste sterke onderscheidende kenmerken van de Europese aardappelteelt zijn nog steeds kenmerken van de zwakte van de Russische. De commerciële aardappelteeltsector in de Russische Federatie is zojuist gevormd en heeft een oppervlakte van 300 duizend hectare bereikt en een productievolume van ongeveer 8 miljoen ton (dezelfde hoeveelheid commerciële aardappelen wordt in Nederland geproduceerd). Het ontbreekt aan stabiliteit en aan veel van de functionerende en ondersteunende instellingen die in Tabel 1 staan vermeld. Maar er zijn onmiskenbare voordelen in termen van grootschalige productie, een laag gebruik van pesticiden (bodemontsmetting wordt bijvoorbeeld helemaal niet toegepast), biologisering en het barre winterklimaat helpen de fytosanitaire problemen onder controle te houden. Dezelfde trends van stijgende temperaturen en droogte, verergering van de besmettelijke situatie, waar West-Europese aardappeltelers het meest last van hebben en die gedwongen worden om bijvoorbeeld de productie van pootaardappelen naar andere regio’s over te brengen, moeten over het algemeen worden beoordeeld als positieve klimaatveranderingen voor aardappelteelt in heel Rusland. Het is duidelijk dat het steeds moeilijker wordt om aardappelen te telen voor de seizoensmarkt in de zuidelijke regio's, maar het wordt mogelijk om aardappelen consequent naar meer noordelijke gebieden te verplaatsen.
Tegelijkertijd is alleen een dergelijk niveau van de Russische aardappelteelt veelbelovend, dat consistent concurrerend zal zijn in vergelijking met de West-Europese en Amerikaanse, en tegen de achtergrond van de productie van andere belangrijke voedselgewassen (tarwe, rijst, maïs). , en zal het mogelijk maken hoge opbrengsten te verkrijgen onder verschillende bodem- en klimatologische omstandigheden. De belangrijkste uitdaging van de toekomst zal zijn om meer producten te produceren met dezelfde of minder hulpbronnen en met minder afval. De reserves en vooruitzichten van de Russische Federatie op dit vlak zijn enorm. Zodra de natuurlijke hulpbronnen van het land worden gebruikt in het belang van de ontwikkeling van de economie, zal de aardappelproductie in Rusland voortdurend concurrerend worden, veel winstgevender en winstgevender dan in andere delen van de wereld. Maar hiervoor is het noodzakelijk dat brandstof, elektriciteit, gas, metalen en meststoffen aan de binnenlandse markt worden geleverd tegen redelijk voldoende binnenlandse prijzen die de ontwikkeling van andere sectoren van de economie niet belemmeren. Iraanse benzine kost in Iran 10 roebel/liter (in termen van omrekening natuurlijk), en de prijs van Wit-Russisch kaliumchloride (60%) in de Republiek Wit-Rusland in de lente van dit jaar bedroeg 6 roebel/ton, terwijl Russisch in de Russische Federatie was 000 roebel / ton.
Een kort overzicht van de stand van de mondiale aardappelproductie wordt specifiek gegeven omdat het resultaat van de aardappelproductie (P) wordt bepaald door het product: P = G × E × M × S, waarbij G het genotype of de variëteit is, E de bodem en klimatologische omstandigheden, M is management of technologieniveau en S – macro-economische omgeving. Gunstige bodem- en klimaatomstandigheden zijn van cruciaal belang voor het benutten van het potentieel van rassen en nieuwe technologische innovaties en dragen bij aan de welvaart van de lokale aardappelsector. De ontwikkeling van financiële en niet-financiële diensten (leningtarieven, leasing, verzekeringen, begrotingssubsidies voor productie en infrastructuur, enz.) zijn ook belangrijke componenten om de efficiëntie van de industrie te garanderen (figuur 4).
Tekening. 4. Resultaten (P) van rurale en industriële aardappelagrovoedingssystemen gebaseerd op differentiële invloeden van genotype (G), omgeving (E), managementfactoren (M) en maatschappelijke behoeften en diensten (S)
Veredeling of creatie van nieuwe aardappelrassen - een belangrijke factor in de effectieve productie van aardappelen, die het belang ervan in de toekomst alleen maar zal vergroten. Dankzij de ontcijfering van het aardappelgenoom en de mogelijkheden van nieuwe veredelingstechnologieën lijkt het dé reserve voor de verdere ontwikkeling van de aardappelteelt. De invloed van de resultaten van de hoofdselectierichtingen op het verhogen van de efficiëntie van de aardappelteelt wordt kort weergegeven in Tabel 2.
Tabel 2. De invloed van veredelingsrichtingen op het verhogen van de efficiëntie van de aardappelproductie
Belangrijke onderzoeksopties voor het verbeteren van de efficiëntie van aardappelproductiesystemen | Aspecten van voedselzekerheid | ||||||
Bijdrage aan productie-intensivering | Het inkomen van de boer | Efficiëntie van de productie van calorieën en voedingsstoffen | Het verminderen van de impact op het milieu | ||||
Waterefficiëntie | Efficiëntie van landgebruik | Stikstof- en fosforgebruiksefficiëntie | Efficiëntie van het gebruik van pesticiden | ||||
Selectie en veredeling van rassen (G - genotype) | |||||||
Hoog rendementspotentieel | ** | *** | *** | Neutraal/negatief | *** | ** | - |
Pathogeenresistentie | - | *** | * | *** | ** | ** | *** |
Weerstand tegen droogte/hitte/zoutgehalte | *** | *** | * | - | ** | ** | * |
Vroegrijpheid | *** | *** | *** | ** | *** | *** | *** |
Biofortificatie (bijvoorbeeld ijzer en zink) | - | - | - | - | * | ** | - |
Echte hybride variëteiten F1 en TPS, genbewerking | *** | *** | *** | *** | ** | *** | *** |
Aardappelzaadproductie (M - Directie) | |||||||
Productie en distributie van zaden van hoge kwaliteit | - | ** | * | * | *** | * | Neutraal/negatief. |
De aardappelveredeling is gericht op het bereiken van complexe en moeilijk te combineren doelstellingen. Het combineren van stresstolerantie en efficiënte opname van voedingsstoffen wordt een prioriteit om beter te kunnen reageren op de veranderende klimaatverandering. Genotypes met resistentie tegen virussen, nematoden, bacteriële verwelkingsziekte en een breder scala aan abiotische stressfactoren zoals hitte, droogte en zoutgehalte zouden de productiviteit kunnen verbeteren en de aardappelproductie naar nieuwe regio’s kunnen uitbreiden. Het ontwikkelen van vroege en hoogproductieve rassen met resistentie tegen P. infestans is al lang een doel van de aardappelveredeling. Ziekteresistentie is pas onlangs een sleuteldoel geworden van de EU-fokprogramma’s, toen de milieulobby beperkingen op het gebruik van pesticiden en minerale meststoffen bereikte, evenals een volledig verbod op het gebruik van veel veel voorkomende en moeilijk te vervangen chemische actieve ingrediënten . Genetische biofortificatie (verhogen van de voedingswaarde) kan helpen tekorten aan micronutriënten in het menselijke dieet te overwinnen en een hoog consumptieniveau van voedzamere knollen te handhaven.
Alle vrijwel bevestigde en gewilde successen in de aardappelveredeling zijn gebaseerd op hybridisatie, d.w.z. het kruisen van geselecteerde ouderparen. Succesvolle integratie en combinatie van genetische kenmerken van ouders in nakomelingen wordt zeer zelden bereikt vanwege de tetraploïde genetica van cultuuraardappelen. Bovendien verschillen alle vier sets chromosomen in gensamenstelling. Om deze reden zijn succesvolle aardappelveredelingsprogramma's gebaseerd op grote hoeveelheden bronmateriaal (minstens 100 genotypen) en een langetermijnproces (minstens 10 jaar) van het selecteren en evalueren van de beste rassen. De efficiëntie van klassieke selectie bedraagt niet meer dan 0,01%. Er was veel hoop om de snelheid en efficiëntie van de veredeling te verhogen door het gebruik van hybridisatie op afstand, mutagenese, celselectie, somatische hybridisatie, kenmerkmarkering, enz., maar al deze methoden leidden niet tot de creatie van succesvolle aardappelvariëteiten. Momenteel wordt de technologie voor genoombewerking actief getest en hebben Nederlandse wetenschappers een aardappelveredelingsstrategie geïnitieerd voor de productie en het gebruik van hybride botanische zaden (Tabel 3).
Tabel 3. Technologieën voor het creëren van aardappelrassen
Technologieën voor het creëren van aardappelvariëteiten
Hoe werkt het? | Verbetering van de aardappelkwaliteit | Zaden verkopen | Bescherming van Europese rechten | Handelsrechten | |||
rang | Процесс | ||||||
Traditionele selectie | Nieuwe rassen worden ontwikkeld door bestaande rassen te kruisen, gevolgd door jarenlang veredelingsonderzoek. | De introductie van nieuwe kenmerken duurt minimaal 10 jaar. | Niet geschikt voor de verkoop omdat elke individuele knol individuele kenmerken heeft. | De veredelaars hebben gelijk, de kosten voor ontwikkelaars: tienduizenden euro's. Veredelaars kunnen patenten aanvragen voor nieuwe planteigenschappen. | Het kruisen van rassen is een natuurlijk proces en valt niet onder de EU-ggo-octrooiwetgeving. | De Algemene Inspectie Nederland classificeert aardappelzaden als kwaliteitsklasse. Elk land stelt zijn eigen eisen aan de gezondheid van pootgoedplanten. | |
Hybride selectie | Nieuwe rassen worden sneller ontwikkeld door het kruisen van zuivere ouderlijnen die voor alle genen slechts één genvariant hebben, gevolgd door jarenlang onderzoek. | Ze beloven dat nieuwe functies in minder dan vijf jaar kunnen worden geïntroduceerd. Het zal echter eerst nodig zijn om de overeenkomstige lijnen met geschikte kenmerken af te leiden. | Ja, aardappelzaden uit zuivere ouderlijnen hebben uniforme eigenschappen en kunnen als plantgoed gebruikt worden. | De veredelaars hebben gelijk, de kosten voor ontwikkelaars: tienduizenden euro's. Veredelaars kunnen patenten aanvragen voor nieuwe planteigenschappen. | Het kruisen van rassen is een natuurlijk proces en valt niet onder de EU-ggo-octrooiwetgeving. | Regelgeving voor gecertificeerd aardappelpootgoed is nog in ontwikkeling. Veel landen hebben nog geen regelgeving. | |
Genetische modificatie inclusief CRISPR-cas9 | Aanpassing van bestaande rassen door actief ingrijpen in het genetisch materiaal, gevolgd door jarenlang onderzoek naar eigenschappen en stabiliteit. | Ook al duurt het knoeien met DNA maar een paar dagen, het hele proces van genidentificatie tot veldonderzoek duurt langer. Het DuRPH-project, waarbij bestaande rassen meervoudig resistent werden tegen de aardappelziekte, duurde in totaal tien jaar. | Niet geschikt voor de verkoop omdat elke individuele knol individuele kenmerken heeft. | Onderworpen aan de GGO-regelgeving van de EU. Om een ras goedgekeurd te krijgen voor gebruik, moet de ontwikkelaar de veiligheid van het product aantonen. Kosten: miljoen euro. Veredelaars kunnen patenten aanvragen op nieuwe planteigenschappen. | Genetische modificatie is geen natuurlijk proces en er kan patent op aangevraagd worden. | De Algemene Inspectie Nederland classificeert aardappelzaden als kwaliteitsklasse. Elk land stelt zijn eigen eisen aan de gezondheid van pootgoedplanten. |
*Kwekersrecht kan worden geclaimd als het ras nieuw, onderscheidend, uniform en stabiel is. Met kwekersrecht heeft de wetenschapper het exclusieve recht om pootaardappelen en (echte) zaden te verkopen (Louwaars et al., 2009)
Het verkrijgen van botanische zaden door kruising is de eerste fase in de klassieke veredeling. Vervolgens worden uit de zaden knollen verkregen en worden aardappelrassen uitsluitend in de vorm van knollen in stand gehouden en vermeerderd. Maar Nederlandse veredelaars zijn van plan aardappelen over te brengen naar de categorie van zaadgewassen, zodat aardappelen op dezelfde manier kunnen worden geteeld als andere wijdverbreide groentegewassen (wortelen, kool, uien, bieten), dat wil zeggen: uit botanische zaden, en dat de zaden alle kenmerken van F1 hebben. In dit opzicht bestaat er enige onduidelijkheid over de term ‘hybride aardappel’. Alle rassen zijn tevens hybriden, daarom zijn voor botanisch aardappelzaad = zaadmateriaal de aanvullende aanduidingen F1 en TPS ingevoerd. Dit grandioze businessidee moet ervoor zorgen dat Nederland zijn status en inkomen als wereldleider in de aardappelzaadproductie behoudt als de teelt van hoogwaardig knolzaadmateriaal door verdere opwarming van het klimaat niet meer mogelijk is.
Vooruitzichten voor hybride F1 (TPS) aardappelveredeling zijn nog zeer onzeker. Het aanvankelijke vertrouwen van de startups uit 2015-2016 om in twee tot drie jaar commerciële combinaties van tafelkwaliteit te produceren, is geleidelijk omgezet in een belofte om tegen 2028 de eerste hybrides met een hoog zetmeelgehalte te creëren. De specificatie van het doel van het creëren van zetmeelrijke hybriden is niet toevallig - voor dergelijke aardappelen zijn er geen vereisten voor uniformiteit van vorm, diepte van de ogen, karakter van de schil, vroege rijpheid en vele andere kenmerken en eigenschappen die moderne tafelaardappelen zouden moeten hebben. Het is uiterst moeilijk om uniformiteit van botanische zaden van tetraploïde cultuuraardappelen te bereiken in alle genen, en dus ook in kenmerken en eigenschappen, maar dit is tot nu toe niet mogelijk geweest. Het is niet voor niets dat bij de klassieke veredeling het ene zaadje van een aardappelbes een uniek genotype is en potentieel een aparte toekomstige variëteit, terwijl een ander zaadje van dezelfde bes een ander ras kan worden, totaal anders dan het eerste. Zoals je zou verwachten, waren de eersten die echt succes boekten bij het creëren van hybride tafelaardappelen geen aardappelveredelingsbedrijven, maar groenteveredelingsbedrijven met hoge kwalificaties en uitgebreide ervaring in hybride veredeling. De veredelaars van Bejo hebben meer dan 15 jaar besteed aan het creëren van het eerste tetraploïde hybride aardappelras, Oliver F1, dat sinds 2020 wordt geproduceerd en op de wereldmarkt verkrijgbaar is.
Ondertussen ontvouwt het werk aan de commercialisering van botanische zaden zich op een behoorlijk dynamische manier, waarbij enorme financiële middelen daarin worden geïnvesteerd. De hybride aardappel heeft in Nederland de status van nationaal icoon bereikt en de veredelingsmethode is beschermd door een EU-patent. Alle traditionele markten voor Nederlands pootgoed zijn al vroeg begonnen met het adopteren van botanische zaden. Allereerst in de landen van Afrika, Centraal- en Zuidoost-Azië - seminars, presentaties, demonstratieaanplantingen. Er wordt beweerd dat zaadknollen tot het verleden behoren en dat botanische zaden de toekomst zijn van de mondiale aardappelindustrie. En in plaats van 2-3 ton/ha plantmateriaal zal het mogelijk zijn rond te komen met slechts 30 g/ha (geen woord over het feit dat de zaden zullen moeten worden gekweekt met behulp van zaailingtechnologie, met behulp van handarbeid). Dit is een staatsstrategie en een systematisch, systematisch programma waarmee alle commerciële en overheidsstructuren zijn verbonden.
Het bleek dat botanische aardappelzaden in Rusland al onofficieel worden getest. Botanische heterosiszaden zijn een nicheproduct, maar erg duur. De belangrijkste afnemers zouden, zoals voorspeld, kleine boerenbedrijven in dichtbevolkte ontwikkelingslanden moeten zijn, die met de hand aardappelen verbouwen en die, met alle respect, onredelijk als rijk en innovatief worden beschouwd. Het is voor de ontwikkelaars van deze veredelingstechnologie van groot belang om Russische aardappeltelers, die genereus zijn en momenteel twee keer zoveel betalen als de Europeanen zelf, voor Europees pootgoed, tot de consumenten van F1-zaden te rekenen.
Introductie van genomische bewerkingstechnologieën voor aardappelen – nog een veelbelovende manier om de voordelen van de aardappel van de toekomst te verwezenlijken. Genome editing is het doelgericht en doelbewust toevoegen, verwijderen, vervangen en translocatie van delen van het natuurlijke DNA van een organisme. Deze methode is gebaseerd op kennis en begrip van de rol en functies van specifieke genen. Wanneer dergelijke kennis beschikbaar is en een gewenste eigenschap kan worden bereikt door middel van gerichte modificatie, wordt genoombewerking een efficiëntere manier om deze veranderingen door te voeren vergeleken met andere veredelingstechnologieën. Dankzij het opgebouwde kennisniveau van de genetica kunt u aardappelrassen bewerken.
Er zijn de afgelopen jaren bewerkingsmethoden ontwikkeld en in toenemende mate gebruikt om nauwkeurige en voorspelbare genoommodificaties in planten aan te brengen zonder toevoeging van vreemd DNA. De CRISPR/Cas9-techniek is efficiënter gebleken dan andere enzymsystemen (zinkvingernucleasen (ZFN's), transcriptie-activatorachtige effectornucleasen (TALEN's) en meganucleasen (MN's). CRISPR-Cas is momenteel het meest gebruikte hulpmiddelgenoom genoombewerking en is toegepast in veredelingsonderzoek en -ontwikkeling over de hele wereld, kan genoombewerking ondermaats presterende of problematische variëteiten verbeteren zonder vreemde of aanvullende genetische informatie in de vorm van DNA te introduceren, waardoor precieze en voorspelbare wijzigingen direct in het genoom van reeds gecreëerde soorten kunnen worden aangebracht. Dit is het fundamentele verschil tussen het bewerken van het genoom van een gewas en de transgenose ervan, d.w.z. de gerichte toevoeging van vreemde genen aan het genoom. Transgene organismen worden gemakkelijk gedetecteerd omdat transgenose een nieuwe, unieke en atypische reeks genen creëert.
De genetische veranderingen die met behulp van de CRISPR-Cas-technologie worden aangebracht, verschillen niet van veranderingen die op natuurlijke wijze of als resultaat van conventionele veredeling kunnen optreden. Dit betekent dat het zonder voorkennis onmogelijk is om vast te stellen of een genetische verandering het gevolg is van genoombewerking. Zodra genoom-bewerkte producten het laboratorium verlaten, wordt het moeilijk om de verdere verspreiding ervan onder controle te houden. Het is dit kenmerk dat momenteel de commercialisering van bewerkte variëteiten aanzienlijk belemmert - genetische procedures zijn duur en moeten worden vergoed bij het gebruik van het resulterende effect; ontwikkelaars zoeken naar mogelijkheden voor patentbescherming van bewerkingsproducten.
Genome editing is toegepast op een breed scala aan gewassen en eigenschappen, en de eerste van dergelijke variëteiten zijn al geïntroduceerd in de daadwerkelijke landbouwproductie in de Verenigde Staten en Japan. In de wetenschappelijke literatuur zijn verslagen van veranderingen bij meer dan 60 plantensoorten gepubliceerd. Specifieke voorbeelden van bewerkte genomen zijn onder meer: banaan - verwijdering van bananenadervirus; vroegbloeiende rijst met gewijzigde oliesamenstelling; met carotenoïden verrijkte rijst; wijnstok resistent tegen schimmelziekten; sojabonen met een hoog olie- en eiwitgehalte; aardbeien die vele malen bloeien; maïs met verhoogde opbrengst onder droogtestress; mosterd met verbeterde smaak met hoog lycopeengehalte van tomatenamylopectine; aardappelen met een hoog GABA-gehalte; aardappelen zonder glycoalkaloïden en vele anderen.
Momenteel wordt de teelt van genomische gewassen wereldwijd anders gereguleerd. In Amerika, maar ook in China, Australië, India en Japan, is de teelt van genoombewerkte variëteiten niet onderworpen aan de wetgeving inzake genetisch gemodificeerde organismen (GMO). In de EU werd genoombewerking erkend als een vorm van GGO en dus in 2016 verboden, maar het gebruik van deze technologie stopte geen dag, laboratoria werden onmiddellijk naar andere landen verplaatst. De wereldwijd succesvolle implementatie van de methode en discussies over dit onderwerp georganiseerd door de veredelings- en zaadsector leidden tot de opheffing van het EU-verbod op genoombewerking in 2023.
Tegen de achtergrond van aanzienlijke verbeteringen in veredelingstechnologieën die in de wereld plaatsvinden, is onze situatie als volgt:
- Genoombewerking in de Russische Federatie is het geclassificeerd als GGO; het gebruik van deze technologie is sinds 2016 verboden. En hierover bestaat geen discussie in de veredelings- en zaadsector en in de wetenschappelijke gemeenschap. De wereld heeft echter snel (langzamer in de EU) nieuwe kansen beoordeeld en de beperkingen opgeheven. Het afwijzen van nieuwe veredelingstechnologieën zal alleen maar leiden tot een verdere achterstand op de bereikte wetenschappelijke en technologische vooruitgang.
- Creatie van hybriden F1 aardappel theoretisch een zeer interessant en verleidelijk doel, maar het is onwaarschijnlijk dat botanische zaden op grote schaal zullen worden gebruikt in de aardappelteelt in de Russische Federatie, omdat het onlogisch is om van het niveau van grootschalige, volledig gemechaniseerde productie terug te keren naar het kweken van zaailingen met het onvermijdelijke gebruik van handarbeid. en irrationeel. Om het niveau van variatie in de morfologische en economisch-biologische parameters van hybride botanische zaden radicaal te verminderen, wordt een overgang naar het diploïde niveau en herhaalde inteelt van oudervormen uitgevoerd. Succesvolle hybride kruisingen vereisen vruchtbare, krachtige en homozygote inteeltlijnen. Het probleem van het verkrijgen van hoge opbrengsten aan heterotische zaden moet mechanisch worden opgelost, zonder het gebruik van handmatige bestuiving, d.w.z. op dezelfde manier als voor andere landbouwgewassen (maïs, zonnebloemen, suikerbieten, groenten). Dit betekent de noodzaak om genetische hulpmiddelen te gebruiken zoals cytoplasmatische mannelijke steriliteit, zelf-compatibiliteit en zelf-incompatibiliteit, en het garanderen van een hoge vruchtbaarheid. En als het gaat om kwesties als inteelt, introgressie van eigenschappen, beoordeling van heterosis van het bronmateriaal, enz. Wat aanvullende methodologische aspecten betreft, zijn wetenschappelijke publicaties een continue stroom, maar wat betreft de technologie voor het produceren van commerciële volumes van TPS - niet één enkele. Omdat dit een kennisgebied is dat in de toekomst een rendement zal opleveren op de middelen die zijn geïnvesteerd in de ontwikkeling en beheersing van deze technologie. Het verkrijgen van een hoge opbrengst aan heterotische aardappelzaden is helemaal niet hetzelfde als het verkrijgen van een hoge opbrengst aan pootgoed. De benodigde investeringen in de ontwikkeling van aardappelheterosis zijn zo groot dat slechts enkele veredelingsbedrijven wereldwijd dit kunnen betalen. Dergelijke dingen bestaan nog niet in de Russische Federatie.
- Traditionele aardappelveredeling in Rusland bevindt zich in een fase die kan worden omschreven als een periode van potentiële heropleving. De aanwezigheid van enkele honderden Russische variëteiten in het staatsregister mag niet misleidend zijn, omdat de effectiviteit en het selectieniveau worden beoordeeld aan de hand van het volume van de tweede fase van selectie: zaadproductie, die vaak terecht ondersteunende selectie wordt genoemd. Met zaadproductievolumes wordt het teeltgebied van variëteiten bedoeld, waarvan het aandeel in de totale productie de effectiviteit en het concurrentievermogen van veredelingswerk laat zien. Vanwege het gebrek aan zaadproductie is het noodzakelijk om de meeste eerder gecreëerde Russische variëteiten uit het register uit te sluiten en ze eenvoudigweg te vergeten. De momenteel aangenomen regelgeving inzake het rassenregister van de Russische Federatie voorziet hierin: als er de afgelopen twee jaar geen zaadproductie heeft plaatsgevonden, moet het ras van het register worden uitgesloten.
De heropleving van de Russische aardappelveredeling, evenals die van vele andere landbouwgewassen, werd nog maar een paar jaar geleden mogelijk, nadat Rusland twintig jaar lang de grootste markt voor alles was geworden, inclusief zaden van buitenlandse veredelings- en zaadbedrijven. De degradatie was gebaseerd op de garanties van buitenlandse partners en de naïeve hoop op de mogelijkheid van gelijkwaardige samenwerking, zeggen ze, nu zullen Russische boeren de beste prestaties van de wereldselectie kunnen gebruiken. Het geplande zaadproductiesysteem werd losgelaten om zelf te kunnen overleven en stortte snel in. Onderzoeksinstituten, waar selectiewerk werd en wordt uitgevoerd, haastten zich om zich te bevrijden van het formaat van veredelings- en zaadproductiebedrijven - van particuliere ondernemingen die zich bezighouden met daadwerkelijke zaadproductie. Begin 2000 waren de volumes van de binnenlandse productie van aardappelpootmateriaal minimaal. En de buitenlandse selectie kwam echt, en onmiddellijk in de vorm van zeer grote hoeveelheden zaden, die nodig waren voor de opkomende grote aardappelproducerende bedrijven van een nieuw formaat. Het aandeel buitenlandse variëteiten op Russische velden is sterk toegenomen, niet omdat Russische variëteiten inferieur zijn, maar omdat Europese veredelingsbedrijven onbeperkte hoeveelheden zaden hebben kunnen leveren. Lange tijd was alles in orde: geïmporteerd zaadmateriaal werd in onbeperkte hoeveelheden geleverd, tegen betaalbare prijzen en van acceptabele kwaliteit, buitenlandse veredelingsbedrijven verdeelden licenties en lanceerden elite- en reproductieve zaadproductie van hun variëteiten in het land.
En de ‘gelijkheid’ op het gebied van de selectie verdween snel toen Ruslands eigen productie verzwakte. De prijzen voor geïmporteerde pootaardappelen zijn gestegen en de kwaliteit begint merkbaar af te nemen. Maar pas na de eerste tranche van anti-Russische sancties in 2014 op staatsniveau kwam het besef van het enorme risico van volledige afhankelijkheid van buitenlandse selectie. In 2016 gaf de president van de Russische Federatie opdracht tot de ontwikkeling van een programma ter ondersteuning van de Russische selectie en pootgoedproductie van aardappelen (FNTP) om de productievolumes te vergroten en de kwaliteit van pootaardappelen te verbeteren en zo de afhankelijkheid van import weg te nemen. Dus waarom gebruiken we de term ‘periode van potentiële opwekking’ in plaats van een periode van wedergeboorte? Maar omdat de ondersteuning in de praktijk dubbelzinnig wordt verleend.
Naar onze mening zou het logisch zijn om de belangrijkste maatregelen en financieringsvolumes (minstens 50%) van het FSTP te richten op het stimuleren van een directe toename van het volume van de pootgoedproductie en het verbeteren van de kwaliteit ervan. Dergelijke maatregelen omvatten:
– het subsidiëren van de kosten van verkocht zaadmateriaal van nieuwe Russische variëteiten van alle categorieën;
– het subsidiëren van de overname door ondernemingen die zich bezighouden met het vergroten van de omvang van de zaadproductie, waarbij de nadruk ligt op nieuwe Russische variëteiten, gespecialiseerde productiemiddelen, modernisering en bouw van opslagfaciliteiten;
– organisatie en terbeschikkingstelling van infrastructuur voor een gespecialiseerd gebied van de categorie “High Grade” in de noordelijke regio’s van de Russische Federatie voor de productie van hoogwaardige pootaardappelen van de hoogste kwaliteit voor de binnenlandse markt en export;
– het stimuleren van de binnenlandse productie van chemische beschermingsmiddelen;
– het stimuleren van de productie van gespecialiseerde apparatuur voor de productie van aardappelzaad.
De systemische aard en de eenwording van alle krachten en middelen van het land om deze werkelijk urgente problemen voor de industrie op te lossen en aanzienlijke vooruitgang te boeken in de omvang van de zaadproductie en de teelt van variëteiten van Russische selectie is nog niet zichtbaar. Buitenlandse veredelingsbedrijven zijn zeer geïnteresseerd om ervoor te zorgen dat tijd en geld worden verspild, maar er zijn geen noemenswaardige verbeteringen in de Russische selectie. Ze willen zo'n ruime en weinig veeleisende afzetmarkt niet verliezen.
Is het mogelijk om het concurrentievermogen van de Russische aardappelveredeling in de huidige macro-economische situatie te waarborgen? Ja, dat is zo, maar alleen op basis van de bestaande capaciteiten van individuele ondernemingen. Om dit te doen is het noodzakelijk om tegelijkertijd verschillende componenten van een hoog concurrentievermogen te gebruiken en te controleren:
Eerste: rassen van het hoogste (wereld)niveau creëren, gelukkig is er iets en iemand om mee te vergelijken en te concurreren. Hoogwaardige aardappelselectie, ook ondersteunend, voor en onder lokale omstandigheden wint altijd, al was het maar omdat aardappelen een zwaar en moeilijk te transporteren product zijn.
Tweede het gebruik van het formaat van een veredelings- en zaadproductiebedrijf is de belangrijkste factor en voorwaarde voor het waarborgen van het concurrentievermogen van de aardappelveredeling in de Russische Federatie. In ontwikkelde landen houden veredelingsbedrijven zich bezig met zaadproductie, controleren de zaadproductie op alle mogelijke manieren en beschouwen dit als het resultaat van selectie. Aparte selectie en aparte zaadproductie zijn een hopeloze optie.
Derde: werken op een modern, mondiaal niveau, waarbij alle factoren van het concurrentievermogen op dit gebied ten volle worden benut: specialisatie; optimale bodem- en klimatologische omstandigheden; voorzien van de modernste bijzondere materiaal- en technische basis; hooggekwalificeerde specialisten; naleving van verplichte organisatorische, methodologische en technologische eisen en voorschriften.
Vierde: risico's op het werk beheersen en vermijden (kort groeiseizoen; hoge lucht- en bodemtemperaturen; gebrek aan vocht; irrigatie; import van knolmateriaal; combinatie van zaadproductie en commerciële aardappelteelt).
Vijfde: zorgen voor het hoogste kwaliteitsniveau van het geproduceerde zaadmateriaal (dat wil zeggen ras, zaai-indicatoren en opbrengsteigenschappen). Zaaikwaliteiten en opbrengsteigenschappen zijn de belangrijkste reserves voor vooruitgang voor Russische veredelingsbedrijven.
Concluderend benadrukken we dat we kunnen praten over het concurrentievermogen op de binnenlandse markt van de Russische Federatie en over de daadwerkelijke implementatie door de staat van een reeks noodzakelijke maatregelen om de binnenlandse economie te ontwikkelen en te ondersteunen.
Sergey Banadysev, doctor in de landbouw. Wetenschappen, LLC "DGT",
Elena Shanina, doctor in de landbouw. Wetenschappen, Ural Research Institute of Agriculture