Trong những thập kỷ tới, việc cung cấp lương thực cho dân số ngày càng tăng của thế giới sẽ đòi hỏi phải tăng gấp đôi sản lượng cây trồng nông nghiệp. Cùng với ngô, gạo và lúa mì, khoai tây là cây lương thực được trồng rộng rãi nhất trên thế giới. Ưu điểm của nó: giá cả phải chăng, giá trị dinh dưỡng cao, thích hợp để bảo quản lâu dài và năng suất cao. Nó làm cơ sở để chế biến nhiều món ăn khác nhau cả ở nhà và trong hệ thống cung cấp dịch vụ ăn uống công cộng, đồng thời cũng là nguyên liệu thô quan trọng để chế biến.
Nhưng khoai tây là loại cây trồng khó khăn về nhiều mặt kinh tế và sinh học. Việc sử dụng nước tiết kiệm và khả năng thích ứng với khí hậu mát mẻ được kết hợp với yêu cầu cao về độ tơi xốp của đất và không có đá. Vì lý do này, sự phân bố diện tích trồng khoai tây ở các vùng khác nhau trên thế giới là vô cùng không đồng đều (Hình 1).
Hình 1. Phân bố diện tích khoai tây trên toàn thế giới (FAO 2016)
Việc thâm canh một loại cây trồng với năng suất 40-50 tấn/ha đòi hỏi phải chủ động kiểm soát nhiều loại bệnh và sâu bệnh nên sử dụng nhiều thuốc bảo vệ thực vật hóa học, có thể gây tác động đáng kể đến môi trường. Ví dụ, gần như toàn bộ diện tích trồng khoai tây ở các khu vực chuyên môn hóa lâu dài và tối đa của Hoa Kỳ (Idaho, Washington, North Dakota) đều được khử trùng định kỳ. Điều này có nghĩa là bổ sung khoảng 500 kg/ha các loại thuốc mạnh như metham natri hoặc chloropicrin vào đất. Nếu không khử trùng như vậy thì không thể thu được sản phẩm chất lượng cao ở đó vì đất bị nhiễm bệnh nặng. Ở các nước đang phát triển, năng suất trên mỗi ha thấp (15-20 tấn/ha) do sử dụng nguồn nguyên liệu chất lượng thấp và phương pháp canh tác chưa tối ưu. Trên bản đồ thế giới, Nga cũng nằm trong số các khu vực như vậy (Hình 2).
Hình 2. Phân bổ năng suất khoai tây toàn cầu (t/ha), FAOSTAT, 2014-2016
Tuy nhiên, chúng ta không nên quên rằng số liệu thống kê của Liên bang Nga vẫn tính đến năng suất khoai tây trên các mảnh đất hộ gia đình của người dân, trong mọi trường hợp không thể cao bằng các doanh nghiệp nông nghiệp chuyên canh, từ lâu đã đạt đến mức 30-40 tấn/ha. Những thứ kia. Lãnh thổ của Nga được phản ánh chính xác trên bản đồ này không phải bằng màu cam mà bằng màu xanh lục nhạt hoặc trong trường hợp nghiêm trọng là màu vàng.
Theo dự báo của FAO, diện tích trồng khoai tây trong tương lai sẽ tăng mạnh nhất ở Châu Phi, Châu Mỹ Latinh và Đông Nam Á (Hình 3).
Hình 3. Tương lai của sản xuất khoai tây. Thanh màu xanh lam – dữ liệu năm 2015, màu cam – dự báo năm 2030, màu vàng – dự báo năm 2050
Các khu vực ở Bắc Mỹ và Trung Quốc sẽ giữ nguyên mức độ, trong khi ở châu Âu, chúng sẽ giảm. Rõ ràng, dự báo này là rất chung chung. Các nước sản xuất khoai tây chính ở châu Âu NWEC-05 (Đức, Pháp, Hà Lan, Bỉ và Anh) sẽ không giảm mà chỉ tăng sản lượng khoai tây. Một phân tích kinh doanh chi tiết về tình trạng, điều kiện và cơ hội để phát triển hơn nữa ngành trồng khoai tây ở các quốc gia này đã được xuất bản gần đây (Bảng 1).
Bảng 1. Phân tích SWOT về sản xuất khoai tây ở các nước NWEC-05
Điểm mạnh: điều kiện đất đai và khí hậu rất thuận lợi để trồng khoai tây, dẫn đến năng suất khoai tây cao nhất trên phạm vi toàn cầu; người trồng khoai tây có trình độ cao và/hoặc kinh nghiệm; phát triển chuỗi cung ứng tích hợp từ chăn nuôi, sản xuất hạt giống đến thị trường cuối cùng; công nghiệp chế biến phát triển, chủ yếu sản xuất thực phẩm đông lạnh; sự sẵn có và khả năng tiếp cận các công nghệ mới nhất để sản xuất, bảo vệ và bảo quản khoai tây; nghiên cứu cộng đồng và học thuật cấp cao để giải quyết các vấn đề trong lĩnh vực khoai tây; sự sẵn có của các dịch vụ hỗ trợ/phân phối khoai tây trên toàn NWEC-05; sự hiện diện của các tổ chức khoai tây quốc tế như Europatat (thương mại), EUPPA (nhà chế biến) và NEPG (nhà sản xuất); mạng lưới thương mại phát triển tốt để xuất khẩu các sản phẩm khoai tây tươi và chế biến.
Điểm yếu: Tưới khoai tây tạo ra lượng khí thải CO cao hơn2 về năng suất chất khô; sử dụng lượng lớn thuốc trừ sâu để kiểm soát dịch bệnh/sâu bệnh/cỏ dại; hệ thống rễ có hiệu quả sử dụng N thấp, dẫn đến chi phí N cao và rủi ro từ việc lọc N; yêu cầu về trình độ công nghệ cao được sử dụng; Các dải đất gây ra hiện tượng chảy tràn nước, chất dinh dưỡng và xói mòn trên các cánh đồng dốc; giá khoai tây biến động cao so với chi phí sản xuất tăng; thiếu sự hợp tác công ở mức độ cao giữa các nước để cùng nhau giải quyết các vấn đề sản xuất; thách thức kinh tế giữa các tác nhân trong chuỗi giá trị khoai tây; hình ảnh kém cỏi của ngành khoai tây trên các phương tiện truyền thông.
Các tính năng: công nghệ chọn tạo giống mới để đẩy nhanh tốc độ tạo giống; phát triển nông nghiệp chính xác và viễn thám; phát triển các sản phẩm kiểm soát sinh học để chống lại bệnh hại khoai tây, sâu bệnh và cỏ dại; phát triển các giải pháp cơ học thay thế thuốc trừ sâu hóa học để kiểm soát dịch bệnh/sâu bệnh/cỏ dại; tiềm năng hợp tác mở rộng sản xuất các loại khoai tây trong khuôn khổ NWEC-05; nhu cầu sản xuất khoai tây hữu cơ ngày càng tăng; biến đổi khí hậu đang dẫn đến mùa trồng trọt dài hơn và tốc độ tăng trưởng và năng suất cây trồng cao hơn; tăng cường các kênh bán khoai tây ngắn hạn; nhu cầu ngày càng tăng về kiến thức, hạt giống củ, sản phẩm khoai tây ở các nước đang phát triển.
Các mối đe dọa: giảm tiêu thụ khoai tây ở châu Âu; các vấn đề về dịch bệnh và sâu bệnh mới; vấn đề bảo vệ cây trồng và củ do việc cấm sử dụng các hoạt chất; biến đổi khí hậu và các hiện tượng thời tiết cực đoan; tác động của việc thâm canh sản xuất khoai tây đến độ phì nhiêu của đất và chất lượng đất trên toàn cầu (sự phát triển của bệnh/sâu bệnh, dòng nước chảy tràn, xói mòn đất, độ nén của đất); ở một số khu vực (F, D, Anh) cần tưới nước để duy trì hoặc đạt năng suất cao hơn; quan điểm tiếp thị hoặc vận động hành lang không hợp lý liên quan đến các hoạt động trồng trọt (ví dụ: chiến dịch Không tồn dư chống lại quy định giới hạn dư lượng tối đa); sự phát triển quá mức của chế biến khoai tây.
Nga có đủ điều kiện và cơ hội để trở thành nước sản xuất khoai tây thương mại chất lượng cao và các sản phẩm khoai tây hàng đầu trên quy mô toàn cầu. Chỉ có hầu hết những đặc điểm nổi bật của việc trồng khoai tây ở châu Âu vẫn là những điểm yếu của khoai tây Nga. Ngành trồng khoai tây thương mại ở Liên bang Nga mới hình thành và đạt diện tích 300 nghìn ha, sản lượng khoảng 8 triệu tấn (cùng sản lượng khoai tây thương mại được sản xuất ở Hà Lan). Nó thiếu sự ổn định và nhiều tổ chức hoạt động và hỗ trợ được liệt kê trong Bảng 1. Nhưng có những lợi thế không thể phủ nhận về mặt sản xuất quy mô lớn, lượng thuốc trừ sâu sử dụng thấp (ví dụ như không sử dụng phương pháp khử trùng đất), sinh học, khí hậu mùa đông khắc nghiệt giúp kiểm soát các vấn đề kiểm dịch thực vật. Các xu hướng tương tự như nhiệt độ tăng và khô cằn, tình trạng lây nhiễm trầm trọng hơn, mà những người trồng khoai tây ở Tây Âu phải chịu đựng nhiều nhất, buộc phải chuyển, chẳng hạn như sản xuất khoai tây giống sang các vùng khác, nói chung nên được đánh giá là những thay đổi khí hậu tích cực đối với trồng khoai tây trên khắp nước Nga. Rõ ràng là việc trồng khoai tây cho thị trường theo mùa ở các khu vực phía Nam ngày càng khó khăn hơn, nhưng có thể liên tục di chuyển khoai tây đến nhiều vùng lãnh thổ phía Bắc hơn.
Đồng thời, chỉ có mức độ trồng khoai tây của Nga như vậy mới hứa hẹn sẽ có khả năng cạnh tranh ổn định so với Tây Âu và Mỹ, cũng như so với nền sản xuất các loại cây lương thực chính khác (lúa mì, gạo, ngô) , và sẽ cho phép thu được năng suất cao trong các điều kiện đất đai và khí hậu khác nhau. Thách thức chính trong tương lai sẽ là sản xuất ra nhiều sản phẩm hơn với cùng lượng tài nguyên hoặc ít nguồn lực hơn và ít chất thải hơn. Nguồn dự trữ và triển vọng của Liên bang Nga trong vấn đề này là rất lớn. Ngay sau khi tài nguyên thiên nhiên của đất nước bắt đầu được sử dụng vì lợi ích phát triển nền kinh tế, sản xuất khoai tây ở Nga sẽ luôn cạnh tranh, mang lại lợi nhuận và lợi nhuận cao hơn nhiều so với các khu vực khác trên thế giới. Nhưng để làm được điều này, điều cần thiết là nhiên liệu, điện, khí đốt, kim loại và phân bón phải được cung cấp cho thị trường trong nước với mức giá trong nước đủ hợp lý để không cản trở sự phát triển của các lĩnh vực khác của nền kinh tế. Xăng của Iran ở Iran có giá 10 rúp/lít (tất nhiên là về mặt quy đổi) và giá kali clorua 60% của Belarus tại Cộng hòa Belarus vào mùa xuân năm nay là 6 rúp/tấn, trong khi giá của Nga ở Nga là 000 rúp/tấn. Liên bang là 24 rúp/t.
Tổng quan ngắn gọn về tình trạng sản xuất khoai tây toàn cầu được đưa ra cụ thể vì kết quả sản xuất khoai tây (P) được xác định bởi sản phẩm: P = G × E × M × S, trong đó G là kiểu gen hoặc giống, E là đất và điều kiện khí hậu, M là quản lý hoặc trình độ công nghệ và S – môi trường kinh tế vĩ mô. Điều kiện đất đai và khí hậu thuận lợi là rất quan trọng để khai thác tiềm năng của giống, cải tiến công nghệ mới và góp phần vào sự thịnh vượng của ngành khoai tây địa phương. Sự phát triển của các dịch vụ tài chính và phi tài chính (lãi suất cho vay, cho thuê, bảo hiểm, trợ cấp ngân sách cho sản xuất và cơ sở hạ tầng, v.v.) cũng là những yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả của ngành (Hình 4).
Vẽ. 4. Kết quả (P) của hệ thống nông nghiệp-thực phẩm khoai tây công nghiệp và nông thôn dựa trên những ảnh hưởng khác nhau của kiểu gen (G), môi trường (E), các yếu tố quản lý (M) cũng như nhu cầu và dịch vụ xã hội (S)
Nhân giống hoặc tạo giống khoai tây mới – một yếu tố quan trọng trong việc sản xuất khoai tây hiệu quả, điều này sẽ chỉ làm tăng tầm quan trọng của nó trong tương lai. Nhờ giải mã bộ gen khoai tây và khả năng của các công nghệ nhân giống mới, nó dường như là nguồn dự trữ số một cho sự phát triển hơn nữa của nghề trồng khoai tây. Ảnh hưởng của kết quả các hướng chọn lọc chính đến việc nâng cao hiệu quả trồng khoai tây được trình bày ngắn gọn trong Bảng 2.
Bảng 2. Ảnh hưởng của các hướng chọn giống đến việc nâng cao hiệu quả sản xuất khoai tây
Các lựa chọn nghiên cứu chính để nâng cao hiệu quả của hệ thống sản xuất khoai tây | Các khía cạnh của an ninh lương thực | ||||||
Đóng góp vào việc tăng cường sản xuất | Thu nhập của nông dân | Hiệu quả sản xuất calo và chất dinh dưỡng | Giảm tác động môi trường | ||||
Hiệu quả sử dụng nước | Hiệu quả sử dụng đất | Hiệu quả sử dụng nitơ và phốt pho | Hiệu quả sử dụng thuốc trừ sâu | ||||
Tuyển chọn và nhân giống các giống (G - kiểu gen) | |||||||
Tiềm năng năng suất cao | ** | *** | *** | Trung tính/Tiêu cực | *** | ** | - |
Kháng mầm bệnh | - | *** | * | *** | ** | ** | *** |
Khả năng chịu hạn/nhiệt/mặn | *** | *** | * | - | ** | ** | * |
sớm phát triển | *** | *** | *** | ** | *** | *** | *** |
Tăng cường sinh học (ví dụ như sắt và kẽm) | - | - | - | - | * | ** | - |
Giống lai thực F1 và TPS, chỉnh sửa gen | *** | *** | *** | *** | ** | *** | *** |
Sản xuất giống khoai tây (M - Quản lý) | |||||||
Sản xuất và phân phối hạt giống chất lượng cao | - | ** | * | * | *** | * | Trung tính/tiêu cực. |
Nhân giống khoai tây nhằm đạt được các mục tiêu phức tạp và khó kết hợp. Kết hợp khả năng chịu đựng căng thẳng và hấp thụ chất dinh dưỡng hiệu quả đang trở thành ưu tiên hàng đầu để ứng phó tốt hơn với biến đổi khí hậu đang gia tăng. Các kiểu gen có khả năng kháng virus, tuyến trùng, bệnh héo vi khuẩn và nhiều stress phi sinh học như nhiệt độ, hạn hán và điều kiện nhiễm mặn có thể cải thiện năng suất và mở rộng sản xuất khoai tây sang các vùng mới. Phát triển các giống sớm và năng suất cao có khả năng kháng P. infestans là mục tiêu lâu dài của việc nhân giống khoai tây. Khả năng kháng bệnh mới trở thành mục tiêu chính của các chương trình nhân giống của EU chỉ mới gần đây, khi hoạt động vận động hành lang về môi trường đạt được các hạn chế trong việc sử dụng thuốc trừ sâu và phân khoáng, cũng như lệnh cấm hoàn toàn việc sử dụng nhiều hoạt chất hóa học phổ biến và khó thay thế. . Tăng cường sinh học di truyền (tăng giá trị dinh dưỡng) có thể giúp khắc phục sự thiếu hụt vi chất dinh dưỡng trong chế độ ăn uống của con người và duy trì mức tiêu thụ cao các loại củ giàu dinh dưỡng hơn.
Tất cả những thành công hầu như đã được xác nhận và săn đón trong nhân giống khoai tây đều dựa trên phương pháp lai tạo, tức là. lai các cặp bố mẹ đã chọn. Sự tích hợp và kết hợp thành công các đặc điểm di truyền của bố mẹ ở con cái rất hiếm khi đạt được do di truyền tứ bội của khoai tây trồng trọt. Hơn nữa, cả bốn bộ nhiễm sắc thể đều khác nhau về thành phần gen. Vì lý do này, các chương trình nhân giống khoai tây thành công dựa trên khối lượng lớn nguồn nguyên liệu (ít nhất 100 nghìn kiểu gen) và quá trình lựa chọn và đánh giá dài hạn (ít nhất 10 năm) để lựa chọn và đánh giá các giống tốt nhất. Hiệu quả của chọn lọc cổ điển không vượt quá 0,01%. Đã có nhiều hy vọng tăng tỷ lệ và hiệu quả nhân giống thông qua việc sử dụng phương pháp lai xa, gây đột biến, chọn lọc tế bào, lai soma, đánh dấu tính trạng, v.v., nhưng tất cả các phương pháp này đều không dẫn đến việc tạo ra các giống khoai tây thành công. Hiện nay, công nghệ chỉnh sửa bộ gen đang được tích cực thử nghiệm và các nhà khoa học Hà Lan đã khởi xướng chiến lược nhân giống khoai tây để sản xuất và sử dụng hạt giống thực vật lai (Bảng 3).
Bảng 3. Công nghệ tạo giống khoai tây
Công nghệ tạo giống khoai tây
Nó hoạt động như thế nào? | Cải thiện chất lượng khoai tây | Bán hạt giống | Bảo vệ quyền lợi của Châu Âu | Quyền thương mại | |||
Đa dạng | quá trình | ||||||
Lựa chọn truyền thống | Các giống mới được phát triển bằng cách lai các giống hiện có, sau đó là nhiều năm nghiên cứu chọn tạo giống. | Việc đưa ra những đặc điểm mới phải mất ít nhất 10 năm. | Không thích hợp để bán vì mỗi củ có những đặc điểm riêng. | Các nhà tạo giống đã đúng, chi phí dành cho các nhà phát triển: hàng chục nghìn euro. Các nhà tạo giống có thể nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho các tính trạng mới của cây trồng. | Việc lai giống là một quá trình tự nhiên và không tuân theo luật sáng chế GMO của EU. | Tổng Thanh tra Hà Lan phân loại hạt giống khoai tây là loại chất lượng. Mỗi quốc gia có những yêu cầu riêng về sức khỏe cây khoai tây giống. | |
Lựa chọn lai | Các giống mới được phát triển nhanh hơn bằng cách lai các dòng bố mẹ thuần chủng chỉ có một biến thể gen cho tất cả các gen, sau đó là nhiều năm nghiên cứu. | Họ hứa rằng các tính năng mới có thể được giới thiệu trong vòng chưa đầy XNUMX năm. Tuy nhiên, trước tiên cần phải rút ra các đường tương ứng với các đặc điểm phù hợp. | Có, hạt giống khoai tây từ dòng bố mẹ thuần chủng có đặc điểm đồng nhất và có thể dùng làm vật liệu trồng. | Các nhà tạo giống đã đúng, chi phí dành cho các nhà phát triển: hàng chục nghìn euro. Các nhà tạo giống có thể nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho các tính trạng mới của cây trồng. | Việc lai giống là một quá trình tự nhiên và không tuân theo luật sáng chế GMO của EU. | Các quy định về hạt giống khoai tây được chứng nhận vẫn đang được xây dựng. Nhiều nước vẫn chưa có quy định nào. | |
Biến đổi gen bao gồm CRISPR-cas9 | Việc sửa đổi các giống hiện có thông qua sự can thiệp tích cực vào vật liệu di truyền, sau đó là nhiều năm nghiên cứu về tính trạng và tính ổn định. | Ngay cả khi việc giả mạo DNA chỉ mất vài ngày thì toàn bộ quá trình từ nhận dạng gen đến nghiên cứu thực địa cũng mất nhiều thời gian hơn. Dự án DuRPH, trong đó các giống khoai tây hiện có có khả năng kháng bệnh mốc sương ở khoai tây, mất tổng cộng 10 năm. | Không thích hợp để bán vì mỗi củ có những đặc điểm riêng. | Tuân theo các quy định về GMO của EU. Để nhiều loại được chấp thuận sử dụng, nhà phát triển phải chứng minh được tính an toàn của sản phẩm. Chi phí: triệu euro. Các nhà tạo giống có thể nộp đơn xin cấp bằng sáng chế về các tính trạng mới của cây trồng. | Việc chỉnh sửa gen không phải là một quá trình tự nhiên và có thể phải nộp đơn xin cấp bằng sáng chế. | Tổng Thanh tra Hà Lan phân loại hạt giống khoai tây là loại chất lượng. Mỗi quốc gia có những yêu cầu riêng về sức khỏe cây khoai tây giống. |
* Quyền của nhà tạo giống có thể được yêu cầu nếu giống đó mới, khác biệt, đồng nhất và ổn định. Với quyền của nhà tạo giống, nhà khoa học có độc quyền bán khoai tây giống và hạt giống (thật) (Louwaars et al., 2009)
Thu được hạt giống thực vật từ việc lai giống là giai đoạn đầu tiên trong chăn nuôi cổ điển. Sau đó, củ được lấy từ hạt, các giống khoai tây được duy trì và nhân giống độc quyền dưới dạng củ. Nhưng các nhà lai tạo Hà Lan có ý định chuyển khoai tây sang loại cây trồng lấy hạt để có thể trồng khoai tây giống như các loại cây rau phổ biến khác (cà rốt, bắp cải, hành tây, củ cải đường), tức là. từ hạt thực vật và hạt có tất cả các đặc điểm của F1. Về vấn đề này, có một số sự mơ hồ trong thuật ngữ “khoai tây lai”. Tất cả các giống đều là giống lai, do đó các ký hiệu bổ sung F1 và TPS đã được đưa ra cho hạt giống khoai tây thực vật = nguyên liệu hạt giống. Ý tưởng kinh doanh vĩ đại này được thiết kế để đảm bảo rằng Hà Lan duy trì được vị thế và thu nhập là quốc gia dẫn đầu thế giới về sản xuất hạt giống khoai tây trong trường hợp khí hậu nóng lên hơn nữa không cho phép trồng nguyên liệu hạt giống củ chất lượng cao.
Triển vọng cho giống lai F1 (TPS) nhân giống khoai tây vẫn còn rất không chắc chắn. Niềm tin ban đầu của các công ty khởi nghiệp giai đoạn 2015-2016 về việc tạo ra các tổ hợp thương mại cấp bảng trong vòng 2028 đến 15 năm đã dần chuyển thành lời hứa tạo ra các giống lai có hàm lượng tinh bột cao đầu tiên vào năm 1. Việc đặt ra mục tiêu tạo ra các giống lai có tinh bột không phải là ngẫu nhiên - đối với những loại khoai tây như vậy không có yêu cầu nào về tính đồng nhất về hình dạng, độ sâu của mắt, đặc điểm của vỏ, độ chín sớm và nhiều đặc điểm, tính chất khác mà khoai tây để bàn hiện đại phải có. Rất khó để đạt được sự đồng nhất của hạt giống thực vật của khoai tây trồng tứ bội ở tất cả các gen và theo đó, về đặc điểm và tính chất, nhưng điều này vẫn chưa thực hiện được. Không phải vô cớ mà trong phương pháp nhân giống cổ điển, một hạt từ một quả khoai tây là một kiểu gen độc nhất và có khả năng là một giống riêng biệt trong tương lai, trong khi một hạt khác từ cùng một quả mọng có thể trở thành một giống khác, hoàn toàn khác với hạt đầu tiên. Đúng như người ta mong đợi, những người đầu tiên đạt được thành công thực sự trong việc tạo ra khoai tây lai không phải là khoai tây mà là các công ty nhân giống rau có trình độ chuyên môn cao và kinh nghiệm sâu rộng về nhân giống lai. Các nhà nhân giống Bejo đã dành hơn 2020 năm để tạo ra giống khoai tây lai tứ bội đầu tiên, Oliver FXNUMX, được sản xuất và có mặt trên thị trường toàn cầu kể từ năm XNUMX.
Trong khi đó, công việc thương mại hóa hạt giống thực vật đang diễn ra khá sôi động với nguồn tài chính khổng lồ được đầu tư vào đó. Khoai tây lai đã đạt được vị thế biểu tượng quốc gia ở Hà Lan và phương pháp nhân giống được bảo vệ bằng bằng sáng chế của EU. Tất cả các thị trường truyền thống tiêu thụ khoai tây giống Hà Lan đã bắt đầu áp dụng hạt giống thực vật từ rất sớm. Trước hết, ở các nước Châu Phi, Trung và Đông Nam Á - tổ chức hội thảo, thuyết trình, trồng cây trình diễn. Người ta tuyên bố rằng củ giống đã là quá khứ và hạt giống thực vật là tương lai của ngành khoai tây thế giới. Và thay vì 2-3 tấn/ha vật liệu trồng, chỉ có thể sử dụng 30 g/ha (không nói một lời nào về việc hạt giống sẽ phải được trồng bằng công nghệ cây giống, sử dụng lao động thủ công). Đây là một chiến lược nhà nước và một chương trình có hệ thống, có hệ thống mà tất cả các cơ cấu thương mại và chính phủ đều được kết nối.
Hóa ra, hạt giống khoai tây thực vật đã được thử nghiệm không chính thức ở Nga. Hạt giống dị dưỡng thực vật là một sản phẩm thích hợp nhưng rất đắt tiền. Những người mua chính của nó, như được dự đoán, phải là những trang trại nhỏ ở các nước đang phát triển, đông dân, trồng khoai tây bằng tay và những người, với tất cả sự tôn trọng, được coi là giàu có và sáng tạo một cách vô lý. Điều rất quan trọng đối với các nhà phát triển công nghệ nhân giống này là phải bao gồm những người trồng khoai tây Nga, những người hào phóng và hiện trả giá cao gấp đôi so với chính người châu Âu cho khoai tây giống châu Âu, trong số những người tiêu dùng hạt giống F1.
Giới thiệu công nghệ chỉnh sửa gen khoai tây – một cách đầy hứa hẹn khác để đạt được những lợi ích của khoai tây trong tương lai. Chỉnh sửa bộ gen là việc bổ sung, xóa, thay thế và chuyển vị trí có mục đích và có chủ ý các phần DNA tự nhiên của sinh vật. Phương pháp này dựa trên kiến thức và hiểu biết về vai trò, chức năng của các gen cụ thể. Khi có sẵn kiến thức như vậy và có thể đạt được đặc điểm mong muốn thông qua sửa đổi có chủ đích, chỉnh sửa bộ gen sẽ trở thành cách hiệu quả hơn để thực hiện những thay đổi này so với các công nghệ nhân giống khác. Mức độ kiến thức tích lũy về di truyền cho phép bạn chỉnh sửa các giống khoai tây.
Các phương pháp chỉnh sửa đã được phát triển và sử dụng ngày càng nhiều trong vài năm qua để thực hiện các sửa đổi bộ gen chính xác và có thể dự đoán được ở thực vật mà không cần thêm DNA ngoại lai. Kỹ thuật CRISPR/Cas9 đã được chứng minh là hiệu quả hơn các hệ thống enzyme khác (nuclease ngón tay kẽm (ZFN), nuclease tác động giống chất kích hoạt phiên mã (TALEN) và meganuclease (MN). CRISPR-Cas hiện là bộ gen công cụ được sử dụng rộng rãi nhất chỉnh sửa và đã được áp dụng trong nghiên cứu và phát triển nhân giống trên toàn thế giới, chỉnh sửa bộ gen có thể cải thiện các giống kém hiệu quả hoặc có vấn đề mà không đưa thông tin di truyền lạ hoặc bổ sung dưới dạng DNA, cho phép thực hiện các sửa đổi chính xác và có thể dự đoán được trực tiếp vào bộ gen của cây đã được tạo ra. Đây là sự khác biệt cơ bản giữa việc chỉnh sửa bộ gen của cây trồng và quá trình chuyển gen của nó, tức là việc bổ sung có mục tiêu các gen ngoại lai vào bộ gen. Các sinh vật chuyển gen dễ dàng được phát hiện vì quá trình chuyển gen tạo ra một bộ gen mới, độc đáo và không điển hình.
Những thay đổi di truyền được thực hiện bằng công nghệ CRISPR-Cas không khác gì những thay đổi có thể xảy ra tự nhiên hoặc do quá trình nhân giống thông thường. Điều này có nghĩa là nếu không có kiến thức trước thì không thể xác định liệu một thay đổi di truyền có phải là kết quả của việc chỉnh sửa bộ gen hay không. Một khi các sản phẩm chỉnh sửa gen rời khỏi phòng thí nghiệm, việc kiểm soát sự lây lan thêm của chúng sẽ trở nên khó khăn. Chính đặc điểm này hiện đang cản trở đáng kể việc thương mại hóa các giống đã chỉnh sửa - các quy trình di truyền rất tốn kém và cần được hoàn trả khi sử dụng hiệu ứng thu được; các nhà phát triển đang tìm kiếm cơ hội bảo vệ bằng sáng chế cho các sản phẩm chỉnh sửa.
Chỉnh sửa bộ gen đã được áp dụng cho nhiều loại cây trồng và đặc điểm, và những giống đầu tiên như vậy đã được đưa vào sản xuất nông nghiệp thực tế ở Hoa Kỳ và Nhật Bản. Các báo cáo về sự thay đổi của hơn 60 loài thực vật đã được công bố trong các tài liệu khoa học. Các ví dụ cụ thể về bộ gen được chỉnh sửa bao gồm: chuối - loại bỏ virus gân chuối; lúa ra hoa sớm với thành phần dầu biến tính; gạo giàu carotenoid; cây nho kháng bệnh nấm; đậu nành có hàm lượng dầu và protein cao; dâu tây nở nhiều lần; ngô có năng suất tăng dưới áp lực hạn hán; mù tạt cải thiện mùi vị với hàm lượng lycopen cao của amylopectin cà chua; khoai tây có hàm lượng GABA cao; khoai tây không có glycoalkaloid và nhiều loại khác.
Hiện nay, việc trồng cây chuyển gen được quy định khác nhau trên khắp thế giới. Ở Châu Mỹ, cũng như Trung Quốc, Úc, Ấn Độ và Nhật Bản, việc trồng các giống biến đổi gen không phải tuân theo luật pháp về sinh vật biến đổi gen (GMO). Tại EU, chỉnh sửa gen được công nhận là một loại GMO và do đó bị cấm vào năm 2016, nhưng việc sử dụng công nghệ này không dừng lại một ngày, các phòng thí nghiệm ngay lập tức được chuyển sang các nước khác. Việc triển khai thành công phương pháp này trên toàn thế giới và các cuộc thảo luận về chủ đề này do doanh nghiệp nhân giống và hạt giống tổ chức đã dẫn đến việc dỡ bỏ lệnh cấm chỉnh sửa bộ gen của EU vào năm 2023.
Trong bối cảnh có những cải tiến đáng kể về công nghệ chăn nuôi đang diễn ra trên thế giới, tình hình của chúng ta như sau:
– Chỉnh sửa bộ gen ở Liên bang Nga, nó được phân loại là GMO; việc sử dụng công nghệ này đã bị cấm kể từ năm 2016. Và không có cuộc thảo luận nào về vấn đề này trong ngành chăn nuôi và kinh doanh hạt giống cũng như cộng đồng khoa học. Tuy nhiên, thế giới đã nhanh chóng (chậm hơn ở EU) đánh giá những cơ hội mới và dỡ bỏ các hạn chế. Việc từ chối các công nghệ nhân giống mới sẽ chỉ dẫn đến sự tụt hậu hơn nữa so với tiến bộ khoa học và công nghệ đã đạt được.
– Tạo ra giống lai F1 củ khoai tây về mặt lý thuyết là một mục tiêu rất thú vị và hấp dẫn, nhưng hạt giống thực vật khó có thể được sử dụng rộng rãi trong trồng khoai tây ở Liên bang Nga, bởi vì việc chuyển từ mức độ sản xuất quy mô lớn, cơ giới hóa hoàn toàn sang trồng cây con với việc sử dụng lao động chân tay là điều không thể tránh khỏi. và phi lý. Để giảm triệt để mức độ biến đổi trong các thông số hình thái và kinh tế-sinh học của hạt giống thực vật lai, việc chuyển đổi sang cấp độ lưỡng bội và cận huyết lặp đi lặp lại của các dạng bố mẹ được thực hiện. Việc lai tạo thành công đòi hỏi các dòng cận huyết hữu thụ, mạnh mẽ và đồng hợp tử. Vấn đề thu được năng suất cao của hạt giống dị hợp phải được giải quyết bằng cơ giới hóa, không sử dụng phương pháp thụ phấn thủ công, tức là. cách làm tương tự như đối với các loại cây nông nghiệp khác (ngô, hướng dương, củ cải đường, rau màu). Điều này có nghĩa là cần phải sử dụng các công cụ di truyền như vô sinh đực trong tế bào chất, tự tương thích và tự không tương thích, đồng thời đảm bảo khả năng sinh sản cao. Và nếu về các vấn đề cận huyết, sự xâm nhập của các tính trạng, đánh giá mức độ dị hợp của vật liệu nguồn, v.v. Về khía cạnh phương pháp phụ trợ, các ấn phẩm khoa học là một dòng liên tục, nhưng về công nghệ sản xuất khối lượng TPS thương mại - không phải là một. Bởi vì đây là lĩnh vực bí quyết sẽ mang lại lợi nhuận trong tương lai từ số tiền đầu tư vào việc phát triển và làm chủ công nghệ này. Việc thu được năng suất cao từ hạt giống khoai tây dị tính hoàn toàn không giống như thu được năng suất cao từ hạt giống. Các khoản đầu tư cần thiết để phát triển giống khoai tây lai lớn đến mức chỉ một số công ty nhân giống trên thế giới có đủ khả năng chi trả. Ở Liên bang Nga chưa có những thứ như vậy.
– Nhân giống khoai tây truyền thống ở Nga đang ở giai đoạn có thể được mô tả là thời kỳ hồi sinh tiềm năng. Sự hiện diện của hàng trăm giống Nga trong sổ đăng ký nhà nước không nên gây nhầm lẫn, bởi vì hiệu quả và mức độ chọn lọc được đánh giá bằng khối lượng của giai đoạn chọn lọc thứ hai - sản xuất hạt giống, thường được gọi chính xác là chọn lọc hỗ trợ. Khối lượng sản xuất giống là diện tích gieo trồng các giống, tỷ trọng trong tổng sản lượng thể hiện tính hiệu quả và sức cạnh tranh của công tác chăn nuôi. Do thiếu sản xuất hạt giống, cần phải loại hầu hết các giống Nga đã tạo trước đó ra khỏi sổ đăng ký và đơn giản là quên chúng đi. Các quy định hiện hành về đăng ký giống của Liên bang Nga quy định điều này: nếu không sản xuất hạt giống trong hai năm qua thì giống đó sẽ bị loại khỏi sổ đăng ký.
Sự hồi sinh của ngành nhân giống khoai tây ở Nga, cũng như nhiều loại cây nông nghiệp khác, đã trở thành hiện thực chỉ cách đây vài năm, sau khoảng thời gian 2000 năm Nga trở thành thị trường lớn nhất cho mọi thứ, bao gồm cả hạt giống từ các công ty giống và hạt giống nước ngoài. Họ nói rằng sự xuống cấp là dựa trên sự đảm bảo của các đối tác nước ngoài và hy vọng ngây thơ về khả năng hợp tác bình đẳng, giờ đây nông dân Nga sẽ có thể sử dụng những thành tựu tốt nhất của tuyển chọn thế giới. Hệ thống sản xuất hạt giống theo kế hoạch đã được thả nổi để tự tồn tại và nhanh chóng sụp đổ. Các viện nghiên cứu, nơi đã và đang thực hiện công việc tuyển chọn, đã nhanh chóng thoát khỏi hình thức doanh nghiệp sản xuất giống và giống - khỏi các doanh nghiệp tư nhân tham gia sản xuất hạt giống thực tế. Đến đầu năm XNUMX, khối lượng sản xuất nguyên liệu giống khoai tây trong nước trở nên tối thiểu. Và sự lựa chọn nước ngoài đã thực sự đến, và ngay lập tức dưới dạng khối lượng hạt giống rất lớn, được yêu cầu bởi các doanh nghiệp sản xuất khoai tây lớn mới nổi theo hình thức mới. Tỷ trọng giống ngoại trên các cánh đồng của Nga tăng mạnh, không phải vì giống Nga kém chất lượng mà vì các công ty chăn nuôi châu Âu có khả năng cung cấp số lượng hạt giống không giới hạn. Trong một thời gian khá dài, mọi thứ đều ổn - nguyên liệu hạt giống nhập khẩu được cung cấp với số lượng không giới hạn, giá cả phải chăng và chất lượng chấp nhận được, các công ty chăn nuôi nước ngoài đã cấp giấy phép và triển khai sản xuất hạt giống sinh sản và ưu tú của các giống của họ trong nước.
Và “sự bình đẳng” trong lĩnh vực tuyển chọn nhanh chóng biến mất khi nền sản xuất của chính Nga suy yếu. Giá khoai tây giống nhập khẩu đã tăng lên và chất lượng của chúng bắt đầu giảm rõ rệt. Nhưng chỉ sau đợt trừng phạt chống Nga đầu tiên vào năm 2014 ở cấp nhà nước, người ta mới nhận ra nguy cơ rất lớn của việc phụ thuộc hoàn toàn vào lựa chọn nước ngoài. Năm 2016, Tổng thống Liên bang Nga đã ra lệnh xây dựng chương trình hỗ trợ Nga chọn lọc và sản xuất giống khoai tây (FNTP) nhằm tăng khối lượng sản xuất và nâng cao chất lượng khoai tây giống nhằm loại bỏ sự phụ thuộc vào nhập khẩu. Vậy tại sao chúng ta lại dùng thuật ngữ “thời kỳ phục hưng tiềm tàng” thay vì thời kỳ tái sinh? Nhưng bởi vì trong thực tế sự hỗ trợ được cung cấp một cách mơ hồ.
Theo quan điểm của chúng tôi, sẽ là hợp lý nếu chỉ đạo các biện pháp chính và khối lượng tài trợ (ít nhất 50%) của FSTP để kích thích tăng trực tiếp khối lượng sản xuất khoai tây giống và cải thiện chất lượng của nó. Các biện pháp đó bao gồm:
– Hỗ trợ chi phí bán nguyên liệu giống của các giống mới thuộc tất cả các chủng loại của Nga;
– trợ cấp cho việc mua lại của các doanh nghiệp tham gia và tăng khối lượng sản xuất hạt giống với ưu thế là các giống mới của Nga, phương tiện sản xuất chuyên dụng, hiện đại hóa và xây dựng cơ sở bảo quản;
– tổ chức và cung cấp cơ sở hạ tầng cho một lãnh thổ chuyên biệt thuộc loại “Cao cấp” ở các khu vực phía bắc Liên bang Nga để sản xuất khoai tây giống chất lượng cao có chất lượng cao nhất cho thị trường trong nước và xuất khẩu;
– khuyến khích sản xuất trong nước các thiết bị bảo hộ hóa học;
– Khuyến khích sản xuất các thiết bị chuyên dụng phục vụ sản xuất giống khoai tây.
Vẫn chưa thấy rõ bản chất hệ thống và sự thống nhất của tất cả các lực lượng và nguồn lực của đất nước để giải quyết những vấn đề thực sự cấp bách này cho ngành và đạt được tiến bộ đáng kể về khối lượng sản xuất hạt giống và trồng trọt các giống chọn lọc của Nga. Các công ty chăn nuôi nước ngoài rất quan tâm đến việc đảm bảo lãng phí thời gian và tiền bạc, nhưng không có cải tiến đáng kể nào trong việc tuyển chọn giống của Nga. Họ không muốn đánh mất một thị trường bán hàng rộng lớn và không đòi hỏi khắt khe như vậy.
Liệu có thể đảm bảo khả năng cạnh tranh của ngành nhân giống khoai tây Nga trong tình hình kinh tế vĩ mô hiện nay? Có, nhưng chỉ dựa trên khả năng hiện có của từng doanh nghiệp. Để làm được điều này, cần sử dụng và kiểm soát đồng thời một số thành phần có tính cạnh tranh cao:
Đầu tiên: tạo ra các giống ở cấp độ (thế giới) cao nhất, may mắn thay là có thứ gì đó và ai đó để so sánh và cạnh tranh. Việc lựa chọn khoai tây chất lượng cao, bao gồm cả những loại khoai tây hỗ trợ, và trong điều kiện địa phương luôn thắng lợi, nếu chỉ vì lý do khoai tây là sản phẩm nặng và khó vận chuyển.
Thứ hai: sử dụng hình thức doanh nghiệp sản xuất giống và giống khoai tây là yếu tố, điều kiện quan trọng nhất để đảm bảo khả năng cạnh tranh của ngành chăn nuôi khoai tây ở Liên bang Nga. Ở các nước phát triển, các công ty chăn nuôi tham gia sản xuất hạt giống, kiểm soát việc sản xuất hạt giống bằng mọi cách có thể và coi đó là kết quả của chọn lọc. Lựa chọn riêng biệt và sản xuất hạt giống riêng biệt là một lựa chọn vô vọng.
Thứ ba: làm việc ở cấp độ hiện đại, toàn cầu, tận dụng tối đa mọi yếu tố cạnh tranh trong lĩnh vực: chuyên môn hóa; điều kiện đất đai và khí hậu tối ưu; trang bị cơ sở vật chất kỹ thuật đặc biệt hiện đại nhất; chuyên gia có trình độ cao; tuân thủ các yêu cầu và quy định bắt buộc về tổ chức, phương pháp và công nghệ.
Thứ tư: kiểm soát, tránh rủi ro trong lao động (mùa trồng ngắn; nhiệt độ không khí và đất cao; thiếu độ ẩm; tưới tiêu; nhập khẩu nguyên liệu củ; kết hợp sản xuất giống và trồng khoai tây thương phẩm).
Thứ năm: đảm bảo chất lượng cao nhất của nguyên liệu hạt giống được sản xuất (nghĩa là giống, chỉ số gieo trồng và đặc tính năng suất). Chất lượng gieo hạt và đặc tính năng suất là dự trữ tiến bộ quan trọng nhất đối với các doanh nghiệp chăn nuôi Nga.
Tóm lại, chúng tôi nhấn mạnh rằng chúng ta có thể nói về khả năng cạnh tranh trên thị trường nội địa của Liên bang Nga và với việc nhà nước thực hiện thực tế một loạt các biện pháp cần thiết để phát triển và hỗ trợ nền kinh tế trong nước.
Sergey Banadysev, bác sĩ nông nghiệp. Khoa học, LLC "DGT",
Elena Shanina, tiến sĩ nông nghiệp. Khoa học, Viện nghiên cứu nông nghiệp Ural