Краща і міцніша картопля з використанням гібридного розведення

Новини
Ланцюг постачання картоплі
Краща і міцніша картопля з використанням гібридного розведення

Бульби картоплі однієї з ліній засновників Solynta. Ці батьківські рослини можуть бути першими самосумісними, диплоїдними рослинами картоплі, коли-небудь вирощуваними. Для створення гібридів потрібні гомозиготні батьки.

Картопля є надзвичайно важливою культурою у всьому світі, її їдять у всьому світі та в різних культурах. Підвищення продуктивності та сили врожаю допоможе забезпечити зростаюче глобальне населення, а також допоможе зменшити голод у складних та бідних умовах.

Компанія з розведення картоплі Solynta у Нідерландах успішно розробила гібридну програму розведення картоплі, яка дозволить швидкий відбір та оборот сприятливих ознак, ознак, які можуть допомогти прогодувати мільйони людей у всьому світі.

Техніка розведення картоплі значно відстає від технологій інших популярних культур, таких як рис, кукурудза та пшениця. Це тому, що розведення картоплі страждає від перешкод через свою генетичну складність, що призводить до повільного прогресу. Культивована картопля Solanum tuberosum є тетраплоїдною, тобто вона має чотири набори хромосом - у цій ситуації несприятливим алелям легко проникнути в невидиме наступне покоління, а впровадження нових, сприятливих рис може бути дуже складним.

У компанії Solynta, що займається вирощуванням насіння картоплі, що базується у місті Вагенінген, Голландія, був розроблений інноваційний метод цільового розведення, який змінить виробництво та глобальний розподіл картоплі. Цей метод дозволяє поєднувати корисні властивості різних сортів картоплі, щоб зробити «елітні» нащадки, які мають більш високий урожай, стійкість до хвороб і, звичайно, кращий смак. Крім того, цей метод дозволяє значно покращити транспортування, яке буде здійснюватися на стадії насіння, а не повністю вирощені бульби картоплі.

Картопля також є набагато поживнішим джерелом їжі, ніж інші провідні культури, такі як рис, соя та пшениця. Вони містять високий рівень вітамінів і відносно мало калорій, проте картоплю можна переробляти та готувати у різних формах - потенційно забезпечуючи сорти, які ростуть там, де не може зрости багато іншого. За допомогою технології розведення Солінта кожна з цих ознак може бути використана, генетично відібрана та відтворена.

Гібридний процес розведення

Історично склалося так, що вибір кращих сортів картоплі тривав дуже довго. По-перше, це було просто методом проб і помилок, щоб виростити набагато сильніший урожай, після цього обрана рослина пройшла тривалий процес розмноження. Буде відібрано найкращу картоплю і висаджено в землю, щоб помножити кількість бульб, цей процес займає рік. Це потрібно повторювати з року в рік, поки приблизно через сім років не буде вироблено комерційно вигідне число. Що ще гірше, з часом ця картопля може стати дедалі більш сприйнятливою до захворювань, таких як картопляний опік Phytophthora infestans.

Цей новий цілеспрямований процес розведення спирається на кілька важливих принципів, які протидіють цим історичним проблемам. По-перше, процес розведення завершується з використанням диплоїдної картоплі, а не тетраплоїду. Це досягається диплоїдізацією та використанням диплоїдної картоплі S. chacoense. Отриманий організм - це диплоїдна гібридна рослина картоплі, що має лише два набори хромосом. Зазвичай диплоїдні рослини картоплі є самонесумісними, але деякі рослини S. chacoense містять ген під назвою Sli, який долає самосумісність.

Ця диплоїдна «зародна плазма» містить високий рівень гетерозиготності, але потім неодноразово самостійно виводиться (виводиться з собою). Селінг поступово розріджує рівень гетерозиготності нащадків, поки вони після приблизно 6 поколінь не стануть майже повністю гомозиготними. Ці батьківські рослини можуть бути першими самосумісними, диплоїдними рослинами картоплі, коли-небудь виготовленими. Для створення гібридів потрібні гомозиготні батьки.

Через інбридингову депресію перші покоління були загалом слабшими. Однак завдяки відбору лише найбільш енергійних (сильних) рослин картоплі батьківські лінії швидко стали сильнішими та гомозиготнішими.

Сильні батьківські рослини можна гібридизувати для отримання гібридного насіння F1. Отримані гібридні рослини картоплі, як правило, були кращими та сильнішими, ніж інбредні батьківські лінії (гетерозис).

Користь насіння

Насіння картоплі можна збирати, коли гібридна рослина утворює ягоди. Ці насіння (справжні насіння картоплі) мають неймовірну перевагу в порівнянні з попереднім способом з бульбами (бульби також називають насіннєвою картоплею). Вага 100 картоплин дорівнює вазі 16 мільйонів насіння, оскільки можна помістити 2500 насінин лише в один грам. Така різниця різко зменшить транспортні витрати та труднощі.

Насіння також не містить патогенів, тоді як бульби в основному мають низький рівень збудників хвороб. Справжнє насіння картоплі також витримує перепади температури і вологості. Зрештою, зменшення транспорту також зменшить вуглецевий слід.

Виявлення рис, вдосконалення картоплі

Тепер, коли присутній постійний потік сильних диплоїдних рослин картоплі, Солінта може зосередитися на виділенні та виборі корисних ознак картоплі. Протягом усього цього процесу були визначені ознаки, необхідні для міцної картоплі, а потім генетично орієнтовані та обрані для. Це було зроблено за допомогою процесу, який називається QTL (Quantitative Trait Locus) - відображення.

Збір ягід, що розвинувся після самозапилення диплоїдного батька.

Кожна фенотипова ознака (спостерігається у картоплі) описується одним або, як правило, кількома генами. Щоб зрозуміти, які гени контролюють результат картоплі, команда розглянула SNP (одиничні нуклеотидні поліморфізми). Простіше кажучи, це коли один нуклеотид відрізняється в геномі конкретного індивіда. За допомогою послідовності та статистичних даних можна визначити, коли це пов’язано з певною фенотиповою ознакою. Потім для селекції відбирають рослини з такими виявленими змінами геному.

Для подальшого вдосконалення цього процесу батьківські лінії можна було б «перекреслити», щоб додати нові «гібридні ознаки» до однієї з батьківських ліній. Це зміцнило батьківські лінії, які потім гібридизували, щоб отримати ще більш міцну гібридну картоплю. Кожного разу вирощували більш міцну, смачну чи більшу картоплю. Цей процес настільки швидкий у Солінті через швидкість росту із насіння та генетичний відбір ознак.

Харчування глобальної популяції

Одним із величезних застосувань картоплі Солінти буде допомога фермерам та годування людей у раніше важких або складних місцях. Користь від цієї картоплі буде великою в країнах з високим рівнем доходу, але ще більша в країнах з низьким та середнім рівнем доходу.

Гібридне диплоїдне насіння картоплі Solynta транспортували та випробовували у Східній Африці, зокрема в горах ДР Конго. Результати були надзвичайно оптимістичними: урожай картоплі набагато вищий, ніж за звичайних східноафриканських умов.

Крім того, насіння було надзвичайно легко транспортувати і не мали патогенів, які так поширені в тропічному африканському кліматі, і можуть знижувати запаси фермерів між сезонами. Також дуже можливо адаптувати методи диплоїдації та генетичної гібридизації від технології Solynta до африканських сортів картоплі, збільшуючи широту вибору в цих областях.

Здається, лише питання часу, коли ці методи землеробства будуть застосовуватися у всьому світі, щоб наздогнати світовий попит на виробництво продуктів харчування поряд із постійно зростаючою людською популяцією.

Особиста відповідь

Доктор Ір. Сяак ван Хойсден, Солінта

"Виробництво диплоїдної картоплі вже пробувалося десятиліттями, але ніколи не мало успіху".

"Більш ефективне використання нових технологій для подолання самосумісності та дотримання рівня гомозиготності у вибраних рослин тепер дає можливість зробити перехід тетраплоїдної картоплі на диплоїдну".

"З часом, переходячи до диплоїдного розведення картоплі, ми зможемо скасувати попередні догми, наприклад, високий урожай можливий лише з тетраплоїдною картоплею".

«Солінта хоче представити успішні сорти в Африці. Для цього потрібна велика кількість чистого насіння рослин з підвищеним рівнем стійкості ».

"Пізніше будуть націлені інші ринки".