En el futuro, la papa tiene que pasar de ser solo un vegetal a una opción seria de seguridad alimentaria. Teniendo en cuenta la disponibilidad limitada de tierra cultivable en el país, la mayor producción de papa debe estar impulsada por el crecimiento de la productividad. La hoja de ruta futura de investigación y desarrollo de la papa en CPRI se centrará principalmente en mejorar la productividad de la papa a 34.51 t/ha para el año 2050. El segundo enfoque del instituto será mejorar la calidad de la papa según lo deseen la industria y los consumidores de papa en el era de desarrollo económico, mayor poder adquisitivo y disposición a pagar más por la calidad deseada. La investigación sobre el almacenamiento mejorado de la papa se considerará otro componente vital para reducir las pérdidas poscosecha durante los próximos 40 años.
Estrategia para el logro de objetivos
Para cumplir con los objetivos y abordar los desafíos anticipados, se emplearía la siguiente estrategia de siete puntas para lograr las metas establecidas en la visión.
- Explotación efectiva de los recursos genéticos para el mejoramiento varietal
• Caracterización molecular y desarrollo de la colección núcleo del germoplasma.
Premejoramiento y mejoramiento genético de papa
Las especies silvestres de Solanum son una rica fuente de diversidad para diversos estreses bióticos o abióticos y características agronómicas deseables que aún permanecen sin explotar. Para ampliar la base genética de la papa cultivada, se necesita urgentemente que se aproveche el potencial genético de estas especies silvestres para mejorar la producción de papa a fin de abordar los problemas de seguridad alimentaria de manera sostenible. Se requieren colaboraciones internacionales en términos de utilización de germoplasma silvestre para la conservación y el uso sostenible de especies silvestres, acceso a la diversidad genética de especies silvestres, actividades de extracción de genes mediante herramientas genómicas, estrategia sistemática e integrada para la evaluación, caracterización de una variedad de rasgos, desarrollo de poblaciones y uso de herramientas moleculares/genómicas para el mejoramiento de la papa.
Por lo tanto, la investigación previa al mejoramiento en CPRI se centraría principalmente en la adquisición de especies silvestres de bancos genéticos internacionales, la evaluación de esas especies silvestres en cuanto a varios rasgos deseables, el desarrollo de reservas genéticas de élite mediante hibridación somática y fusión de gametos 2n, el mapeo de la población para especies seleccionadas. características, colección de núcleos y marcadores moleculares vinculados que conducen a romper las barreras de rendimiento en la papa.
• Desarrollo de mapeo de poblaciones y premejoramiento, incluidos híbridos somáticos para explotar un acervo genético más amplio.
• Heterosis y vigor híbrido que conducen a una mejora en el potencial de producción de papa.
Patata Híbrida
Aunque todas las variedades de patata desarrolladas en todo el mundo son híbridos, el vigor híbrido/heterosis no se aprovecha en todo su potencial, ya que las líneas parentales no son endocriadas/líneas puras. Las semillas de papa verdaderas (TPS) producidas sexualmente son una gran promesa para el cultivo de papa a partir de semillas botánicas en lugar de tubérculos. Casi todos los virus son incapaces de infectar TPS con el escape deseable del deterioro de la calidad de la semilla. Uno de los problemas con el mejoramiento de variedades de papa que se pueden propagar y cultivar a partir de semilla verdadera es la falta de uniformidad en las características agronómicas. La naturaleza heterogénea de TPS se debe a la naturaleza heterocigota de los padres. No se pueden producir líneas puras/líneas parentales consanguíneas en papa debido a la alta depresión endogámica y la autoincompatibilidad. En papa semicultivada se conoce el gen inhibidor de la autoincompatibilidad (Sle). Este gen se puede editar en patatas cultivadas mediante técnicas CASPER-CA para producir progenitores homocigotos específicos de rasgos para aprovechar el vigor híbrido.
• Desarrollo de variedades y poblaciones de papa de corta duración, procesamiento, producción de almidón, tolerancia al calor y la sequía, tolerancia al estrés biótico, eficiencia en el uso de nutrientes, jarif temporada, las exportaciones, aumento de volumen temprano y poblaciones TPS.
2. Aplicación segura de la biotecnología para el mejoramiento de la papa
- Genómica estructural y bioinformática para desarrollar marcadores moleculares robustos para rasgos cualitativos y cuantitativos.
- Genómica funcional para el descubrimiento de genes para rasgos específicos como resistencia duradera al tizón tardío, tolerancia al calor, tuberización a alta temperatura, mejor eficiencia en el uso de agua y nutrientes.
- Proteómica y metabolómica para estudios básicos sobre tuberización, fotosíntesis, partición de fotoasimilados, metabolismo del almidón, síntesis de carotenoides y flavonoides, calidad de proteína de almacenamiento, calidad de procesamiento.
- Desarrollo de tecnología para la integración de transgenes sin marcadores y específica del sitio.
- Desarrollo de papa transgénica con resistencia/tolerancia mejorada a estreses bióticos/abióticos y para mejorar la calidad nutricional y de procesamiento.
3. Fomentar la producción de material de siembra de calidad
- Desarrollo y estandarización de métodos de propagación masiva eficientes y de bajo costo: aeroponía, tecnología de biorreactores.
Producción de semillas de mejoradores
Actualmente, CPRI produce alrededor de 30,000 quintales de semillas de núcleo y reproductoras cada año, lo que solo es suficiente para satisfacer la demanda de semilla de papa sana en el país. Sin embargo, teniendo en cuenta la producción de 125 millones de toneladas de papas de 3.62 millones de hectáreas para 2050, es probable que este suministro de semilla original no satisfaga la demanda. CPRI tiene como objetivo producir semillas núcleo y reproductoras durante 2020, 2030, 2040 y 2050 equivalentes a 33,000, 36,000, 39,000 y 42,000 quintales, respectivamente. Dado que existe un alcance limitado para aumentar la cantidad de semillas de mejoramiento en las fincas de CPRI debido a la limitación de la disponibilidad adicional de tierra para la producción de semillas, se está explorando la colaboración con otras organizaciones gubernamentales, por ejemplo, SAU.
• Dinámica de vectores y sus implicaciones en la calidad de la semilla.
• Desarrollo de poblaciones de TPS homocigotas utilizando apomixes y monohaploidía
4. Planificación basada en recursos y gestión de cultivos.
- Desarrollo de sistemas/herramientas de soporte de decisiones basadas en TI para la programación de cultivos y el manejo de malezas, nutrientes, agua, enfermedades y plagas en un escenario de cambio climático.
- Estandarización de tecnologías que conducen a una mejor captura de carbono y salud del suelo.
- Desarrollo de tecnologías para mejorar la eficiencia en el uso de insumos a través de la agricultura de precisión y el microrriego.
Microirrigación en patata
El microrriego (goteo y aspersión) permite la aplicación de agua de alta frecuencia en y alrededor de la zona de raíces de las plantas. Este sistema es útil para la aplicación de fertilizantes y pesticidas, lo que resulta en un uso eficiente de los insumos de producción. La papa tiene un sistema radicular escaso y poco profundo y casi el 70% del agua total es utilizada por el cultivo de la capa superior del suelo de 30 cm. Requiere 400-600 mm de agua de riego según las condiciones climáticas, el tipo de suelo, la duración de la temporada de crecimiento, la duración de la variedad, el propósito del cultivo y los métodos de riego, etc. El CPRI ha desarrollado una tecnología de microirrigación para su uso en el cultivo de papa. A través de la fertirrigación, los nutrientes se aplican con riego (goteo) cerca de la zona de raíces de las plantas para proporcionar una humedad y nutrientes óptimos durante todo el período de crecimiento del cultivo. La fertirrigación por aspersión también es una nueva técnica en la que se aplica un nutriente, en particular nitrógeno, a través de una aspersión mediante pulverización foliar directamente al follaje. con hasta un 30% de ahorro en fertilizantes. La tecnología ha sido adoptada por agricultores de papa en diferentes partes del país, sin embargo, Gujarat puede considerarse un modelo a seguir para la adopción de métodos modernos de riego, ya que el estado tiene la adopción más alta de tecnología de microirrigación, incluso en el cultivo de papa. En consecuencia, Gujarat tiene la productividad de papa más alta de la India.
5. Protección de cultivos ecológica
- Catalogación de la variabilidad y dinámica del genoma de nuevas poblaciones de patógenos/plagas (Patogenómica).
- Desarrollo de diagnósticos para la detección de patógenos tanto a nivel de laboratorio como de campo utilizando microarrays y nanotecnologías.
- Ecología y manejo de microorganismos benéficos para mejorar la productividad de los cultivos y el manejo de enfermedades.
Kits de varillas medidoras portátiles
El instituto desarrolló kits de tiras reactivas portátiles para la detección a nivel de campo de los principales virus de la papa basados en inmunoensayos de flujo lateral para un solo virus o una combinación de dos. Estos kits son portátiles y fáciles de usar por cualquier parte interesada, incluidos los agricultores, a nivel de campo para determinar el nivel de salud del cultivo de papa. Los kits fueron lanzados por el Honorable Ministro de Agricultura el día de la fundación de ICAR después de haber sido validados en los centros AICRP (P) y por los productores progresistas.
6. Fomentar el almacenamiento eficiente de la energía y la utilización diversificada de la papa
- Refinamiento de la tecnología para el almacenamiento a temperatura elevada para situaciones dentro y fuera de la granja.
- Desarrollo de nuevos procesos, productos y tecnologías de utilización para el uso diversificado de papas, incluida la utilización de residuos.
- Fortificación de alimentos para mejorar la calidad nutricional de los alimentos procesados.
- Tecnologías para bajar el índice glucémico.
7. Fortalecimiento de la interfaz instituto-agricultor para la difusión de tecnología
- Estudios comparativos de rentabilidad agrícola frente a la capacidad de contribuir al PIB de varios cultivos, para proporcionar insumos de política eficientes.
- Difusión técnica competente a través de una combinación óptima de herramientas de extensión tradicionales y modernas.
Temas de investigación de vanguardia
CPRI utilizará los siguientes temas de investigación de vanguardia para su futura agenda de I+D.
• Desarrollo de papas transgénicas para abordar áreas de alto riesgo, a saber. tensiones bióticas y abióticas, mejora de la calidad y una adaptación más amplia.
Variedades neutras de día de maduración temprana
El énfasis futuro del instituto estaría en la explotación de tecnologías como la genómica, la transcriptómica y otras ómicas en el campo del mejoramiento de la papa. Los genes y los alelos son conocidos para la tuberización y la madurez y, por lo tanto, en un futuro cercano se intentará desarrollar variedades que maduren en 50-60 días y que sean capaces de encajar en varias secuencias de cultivo.
• Sector de transformación: desarrollo de variedades de chip en frío.
• Sector semillero: producción de semilla de papa en áreas no tradicionales.
• Sector salud: desarrollo de patatas de bajo índice glucémico y alto contenido de antioxidantes.
• Identificación de nuevos genes y marcadores para rasgos importantes.
• Cosechadora de patatas totalmente automática para economizar mano de obra.
• Estudios de proteómica y fenómica de la papa con referencia a la tuberización.
• El marcador molecular de próxima generación, SNP, con referencia a la resistencia a enfermedades y características de calidad, se desarrollará mediante extracción y resecuenciación de alelos.
• Se desarrollaría un sistema inteligente de riesgo biológico (vigilancia del patrón racial de diferentes patógenos y plagas y sistemas de alerta temprana) para tomar decisiones informadas a nivel local, regional y nacional.
• Las opciones de TIC, GIS y sensores remotos se utilizarán para comprender y mitigar los efectos nocivos del cambio climático y el calentamiento global, identificar nuevas áreas de cultivo de papa y desarrollar sistemas de apoyo a la toma de decisiones para enfrentar desafíos complejos inminentes.
Relevancia de la CPRI al 2050
Bajo la influencia de la rápida privatización y desinversión de las instituciones administradas por el gobierno, es obvio pensar si los institutos del sector gubernamental como CPRI seguirán siendo relevantes para 2050 o no. La respuesta no es simple y directa. Es seguro que dichos institutos tendrán que depender en gran medida de los recursos autogenerados a través de colaboraciones privadas, proyectos de consultoría y entrega de soluciones personalizadas para su propia supervivencia. CPRI ya ha comenzado la comercialización de sus tecnologías como aeroponía y biofertilizantes (B-5), etc. La extraordinaria capacidad del instituto para responder rápidamente y adaptarse a la nueva situación lo convierte en un candidato adecuado no solo para sobrevivir en 2050, sino que el instituto está se espera que emerja como un centro de excelencia en investigación y desarrollo de papa a nivel mundial para ese momento.
CPRI tiene suficiente preparación, no solo para mantener su posición como una de las principales organizaciones de investigación y desarrollo de la papa del país, sino también para emerger como un establecimiento de investigación líder a nivel mundial. Esta confianza no surge solo de una ilusión, sino que se basa en las instalaciones de clase mundial creadas en el instituto con el arduo trabajo de varios años. Al ser el miembro indio del consorcio de 26 institutos internacionales pertenecientes a 14 países para descifrar el genoma de la papa y al publicar el resultado en la publicación científica líder mundial 'Nature', CPRI ya ha comenzado su viaje hacia este destino. Para el año 2050, CPRI no sería solo un socio contribuyente en los proyectos multinacionales de investigación de la papa, sino que actuaría como líder de investigación para la I+D mundial de la papa, especialmente en los trópicos y subtrópicos.