Memikirkan kembali sertifikasi benih kentang Visi 2026: bergerak menuju sistem yang berfokus pada petani

(CATATAN: Ini adalah seri pertama dari dua bagian program Visi 2026 untuk memikirkan kembali sistem sertifikasi benih kentang.)

Kegigihan konsultan tanaman untuk membantu penanam benih kentang dan keyakinan bahwa ada cara yang lebih cepat dan lebih baik untuk mendapatkan data kesehatan benih memberikan latar belakang yang sempurna bagi para peneliti dari USDA-ARS (Ithaca, New York) dan Colorado State University (CSU) untuk menerjemahkan a pekerjaan berbasis lab selama satu dekade ke dalam penggunaan dunia nyata. Menariknya, upaya yang didorong oleh pemangku kepentingan ini menyatu dengan baik dengan Visi Dewan Kentang Nasional 2026, sebuah kelompok yang ditugaskan untuk mengenali dan menggunakan alat-alat baru yang tersedia untuk menghasilkan kentang berkualitas lebih tinggi untuk memenuhi permintaan konsumen karena margin semakin ketat.  

Sebuah sistem dengan sejarah berusia lebih dari satu abad 

Sertifikasi benih kentang di AS memiliki sejarah dalam melindungi kesehatan benih kentang sejak tahun 1913. Lembaga sertifikasi dan peneliti telah menentukan patogen mana yang penting, mengembangkan uji molekuler sensitif untuk hampir semua patogen yang membatasi produksi kentang benih AS, dan mengembangkan tingkat pengambilan sampel dan toleransi yang sesuai. untuk penyakit yang ditularkan melalui umbi. 

Current seed potato certification relies primarily on visual inspection of potato fields during the growing season followed by postharvest grow outs for detecting viruses, such as PVY. Collectively, the 16 state-level seed potato certification programs evaluate 100,000 acres in the summer and further sample over a million tubers from those fields annually to evaluate the health of seed lots in winter testing systems.

Perlu menyesuaikan status quo 

Jadi, jika semuanya sudah ada, orang mungkin bertanya-tanya apakah perlu meninjau kembali metode saat ini. Ketergantungan terus-menerus pada gejala yang dapat diidentifikasi secara visual telah memberikan bentuk tekanan seleksi untuk strain patogen yang tidak memiliki gejala yang mudah diamati. Selain itu, pergerakan global plasma nutfah bertanggung jawab atas introduksi dan penyebaran patogen lain yang baru muncul atau berubah sejak sertifikasi benih diterapkan. Beberapa patogen baru, seperti virus pengoles kentang dan virus mainan tembakau yang dapat menyebabkan penolakan prosesor dari cacat internal, kurang dipahami. Patogen baru ini dapat mengekspresikan gejala daun secara berbeda berdasarkan iklim, kultivar kentang, dan garis lintang dan beberapa jarang menyebabkan gejala daun. 

Ketepatan waktu untuk membuat keputusan bisnis yang penting 

Yang terpenting, lembaga sertifikasi benih kentang biasanya memberikan hasil sertifikasi kepada petani empat bulan setelah panen umbi. Ini melibatkan pengumpulan sampel umbi, pemecahan dormansi umbi secara kimiawi, pengiriman beberapa ribu pon umbi ke lokasi penanaman musim dingin seperti Hawaii dan Florida, pengambilan sampel daun dari tanaman merambat, pengujian dan kemudian memberikan hasil kepada petani. Jeda waktu ini membatasi kemampuan penanam kentang benih dan pembeli benih untuk membuat keputusan manajemen bisnis yang baik saat mereka menunggu hasil sertifikasi benih yang memutuskan apakah benih tersebut dapat dijual sebagai benih bersertifikat atau tidak.  

Untuk memberikan komitmen kepada calon pembeli kentang benih, penanam benih kentang harus bisa mendapatkan hasil sertifikasi sedini mungkin. Salah satu cara untuk mengatasi kemacetan ini adalah dengan menggunakan pengujian PCR (mirip dengan tes virus SARS-CoV-2) pada umbi yang baru dipanen yang dapat meningkatkan deteksi patogen sekaligus memberikan hasil yang lebih cepat kepada petani. 

Hal ini masuk akal bagi Don Sklarczyk, yang bertugas menyelidiki kebutuhan industri di masa depan volunteer ketua Komite Visi 2026 inisiatif kesehatan kentang benih Dewan Kentang Nasional. Sklarczyk sendiri, seorang inovator dalam produksi kentang kultur jaringan pada tahun 1980an di Sklarczyk Seed Farm, Michigan, telah menempuh garis antara ekonomi produksi yang efisien vs. risiko/manfaat metode baru dan pengalaman ini menjadikan Don pilihan yang tepat untuk mengoordinasikan kelompok yang mencari kentang. cara-cara baru untuk melakukan sesuatu.

Bagaimana semuanya dimulai 

Apa yang dimulai di lab Stewart Gray (pensiunan ilmuwan USDA-ARS) sebagai permintaan untuk "menemukan cara menguji umbi-umbian untuk virus kentang dan dapat mengujinya pada 10,000-an" sejak itu mengembangkan kehidupannya sendiri dengan minat di seluruh dunia. berbagai negara bagian dan lembaga sertifikasi. Pengujian umbi pada skala yang diperlukan untuk mensertifikasi lot benih dapat menjadi ukuran stamina manusia karena memerlukan 400 umbi yang dikumpulkan secara acak untuk memprediksi apakah tingkat penyakit dapat diterima di seluruh lapangan. 

Tetapi bagaimana Anda menguji ribuan umbi? Laboratorium Gray mengadaptasi teknologi TKP polisi dengan pengembangan versi khusus dari Kartu FTA Whatman yang umum dalam pengujian manusia. Metode baru ini memberikan cara yang aman dan andal untuk mengumpulkan, mengangkut, dan menyimpan DNA kentang pada suhu kamar. Pendekatan ini juga menghilangkan kebutuhan untuk mengirimkan umbi berat yang tertutup tanah ke laboratorium pengujian. Selanjutnya, mereka mengembangkan uji molekuler untuk pemrosesan skala besar dan menemukan jenis sampel yang harus diambil dari umbi agar memiliki peluang statistik yang dapat diterima untuk menentukan status infeksi yang sebenarnya. Sekarang setelah metode dikembangkan, langkah logis berikutnya adalah menempatkan metode ini ke dalam aplikasi dunia nyata. 

Banyak tangan membuat pekerjaan menjadi ringan 

Belajar tentang penelitian Gray, seorang penanam benih progresif yang tertarik untuk mempelajari lebih lanjut tentang tanaman kentang benih pertaniannya bekerja sama dengan peneliti USDA-ARS dan CSU dan menawarkan pertanian, tenaga kerja, dan tanaman benihnya sebagai situs percobaan untuk kolaborasi di pertanian. Pada bulan Oktober 2020, petani tersebut mempekerjakan kru penjelajah lapangannya selama dua hari kerja berbayar untuk pengambilan sampel umbi — penanganan umbi menjadi salah satu hambatan untuk pengujian molekuler berbasis laboratorium. 

Para kru dilatih di tempat untuk menempatkan sampel umbi pada kartu FTA yang dikirim ke laboratorium USDA-ARS untuk analisis hilir sebagai pengganti umbi pengiriman. Sebagai imbalannya, petani menerima keunggulan kompetitif dengan hasil awal tentang benihnya di bulan November dibandingkan dengan standar yang ada pada hasil Februari dari pembesaran musim dingin. 

Apa yang dipelajari

Collectively, the team gained valuable insight that this project has some “how to” components that must be addressed for scalability. When the results were presented to the seed grower cooperator, there was a discussion that supported the need for a larger dataset involving cooperators from different states and seed lots so data with higher confidence could be obtained. The experiment has been repeated with 2021 harvested seed lots and additional seed growers from Idaho, Colorado, Nebraska and Washington. Those growers had all received their own confidential seed test results for PVY, PMTV and TRV by Nov. 18 this year and are awaiting the results from grow-out tests of those tubers for comparison.

Di cakrawala 

Program NPC Vision 2026 pada akhirnya berusaha untuk memungkinkan industri kentang menggunakan teknologi pengujian throughput tinggi terbaru, beberapa dikembangkan karena virus SARS-CoV-2 dan variannya. Anggota Vision 2026 secara aktif mencari mitra untuk melakukannya. Proyek yang didorong oleh penanam benih untuk mengembangkan model pertanian dan laboratorium untuk adopsi pengujian kentang benih berbasis PCR komersial tinggi serta mengidentifikasi dan mengurangi hambatan untuk adopsi skala yang lebih luas dari pendekatan ini mungkin adalah apa yang NPC bayangkan. 

Partisipasi penanam kentang benih yang diantisipasi dalam proyek ini didorong oleh prospek memperoleh hasil lebih cepat daripada penanaman musim dingin konvensional diharapkan dapat meningkatkan penerimaan pendekatan baru ini oleh industri kentang di AS. Alternatifnya, transisi ke diagnostik berbasis molekuler throughput tinggi akan secara kolektif memberikan data kesehatan benih yang lebih cepat dan akurat kepada industri kentang, yang akan meningkatkan kualitas di masa depan dan diharapkan meningkatkan keamanan perdagangan tanaman komersial. 

Namun, kami melanjutkan dengan hati-hati. Pendekatan yang didorong oleh petani selama satu dekade untuk mengembangkan dan membawa metode ini ke skala yang lebih tinggi harus menjaga dari regulasi yang berlebihan dan pengujian kentang benih yang berlebihan, sambil memungkinkan fleksibilitas untuk merespons penyakit yang muncul.

/biji