Überdenken der Saatkartoffelzertifizierung Vision 2026: Hin zu einem bauernorientierten System

(HINWEIS: Dies ist der erste einer zweiteiligen Serie zum Vision 2026-Programm, um das Zertifizierungssystem für Saatkartoffeln zu überdenken.)

Die Beharrlichkeit eines Pflanzenberaters, Saatkartoffelzüchter zu unterstützen, und die Überzeugung, dass es einen schnelleren und besseren Weg gibt, Daten über die Gesundheit von Saatgut zu erhalten, boten Forschern des USDA-ARS (Ithaca, New York) und der Colorado State University (CSU) eine perfekte Kulisse, um a . zu übersetzen jahrzehntelange laborbasierte Arbeit in die reale Welt um. Interessanterweise fügte sich diese von Interessenvertretern getriebene Anstrengung gut mit der Vision 2026 des National Potato Council zusammen, einer Gruppe, die die Aufgabe hat, neue Werkzeuge zu erkennen und zu nutzen, die verfügbar sind, um qualitativ hochwertigere Kartoffeln zu produzieren, um den Anforderungen der Verbraucher bei enger werdenden Margen gerecht zu werden.  

Ein System mit über hundertjähriger Geschichte 

Die Saatkartoffelzertifizierung in den USA schützt seit 1913 die Gesundheit von Saatkartoffeln. Zertifizierungsstellen und Forscher haben festgestellt, welche Krankheitserreger wichtig sind, entwickelten empfindliche molekulare Tests für fast alle Krankheitserreger, die die US-Saatkartoffelproduktion einschränken, und entwickelten geeignete Probenahme- und Toleranzgrenzen für knollenübertragene Krankheiten. 

Die derzeitige Zertifizierung von Saatkartoffeln beruht hauptsächlich auf der visuellen Inspektion von Kartoffelfeldern während der Vegetationsperiode, gefolgt von Nachernteversuchen zur Erkennung von Viren, wie zum Beispiel PVYDie 16 staatlichen Zertifizierungsprogramme für Saatkartoffeln bewerten im Sommer insgesamt 100,000 Acres und nehmen jährlich zusätzlich Proben von über einer Million Knollen von diesen Feldern, um den Gesundheitszustand der Saatgutpartien in Winterprüfsystemen zu beurteilen.

Muss den Status Quo anpassen 

Wenn also alles in Ordnung ist, fragt man sich vielleicht, ob es notwendig ist, die aktuellen Methoden zu überdenken. Nun, die kontinuierliche Abhängigkeit von visuell identifizierbaren Symptomen hat eine Form des Selektionsdrucks für Krankheitserregerstämme geschaffen, denen leicht erkennbare Symptome fehlen. Darüber hinaus ist die weltweite Verbringung von Keimplasma für die Einführung und Verbreitung anderer neu auftretender Krankheitserreger verantwortlich, die seit der ursprünglichen Einführung der Saatgutzertifizierung neu sind oder sich verändert haben. Mehrere neue Krankheitserreger, wie das Kartoffel-Mop-Top-Virus und das Tabakrassel-Virus, die Prozessorabstoßung durch interne Defekte verursachen können, sind kaum bekannt. Diese neuen Krankheitserreger können je nach Klima, Kartoffelsorte und Breitengrad Blattsymptome unterschiedlich ausdrücken und einige verursachen selten Blattsymptome. 

Pünktlichkeit für kritische Geschäftsentscheidungen 

Am wichtigsten ist, dass die Zertifizierungsstellen für Saatkartoffeln den Erzeugern in der Regel vier Monate nach der Knollenernte die Zertifizierungsergebnisse zur Verfügung stellen. Dies beinhaltet das Sammeln von Probeknollen, das chemische Brechen der Knollenruhe, den Versand von mehreren tausend Pfund Knollen an Winterstandorte wie Hawaii und Florida, die Probenahme von Blättern von Reben, das Testen und die anschließende Bereitstellung der Ergebnisse an die Züchter. Diese Zeitverzögerung schränkt die Fähigkeit des Saatkartoffelzüchters und des Saatgutkäufers ein, fundierte betriebswirtschaftliche Entscheidungen zu treffen, während sie auf die Ergebnisse der Saatgutzertifizierung warten, die entscheiden, ob das Saatgut als zertifiziertes Saatgut verkauft werden kann oder nicht.  

Um einem potenziellen Saatkartoffelkäufer eine Verpflichtung zu geben, sollte der Saatkartoffelzüchter zum frühestmöglichen Zeitpunkt in der Lage sein, die Zertifizierungsergebnisse zu erhalten. Eine Möglichkeit, diesen Engpass zu überwinden, ist die Verwendung von PCR-Tests (ähnlich einem SARS-CoV-2-Virustest) an neu geernteten Knollen, die den Nachweis von Krankheitserregern verbessern und gleichzeitig den Züchtern schnellere Ergebnisse liefern können. 

Dies erschien Don Sklarczyk sinnvoll, der die Aufgabe hat, die zukünftigen Bedürfnisse der Branche zu untersuchen, da volunteer Vorsitzender des Vision 2026-Komitees des National Potato Council zur Initiative für Saatkartoffelgesundheit. Sklarczyk selbst, ein Innovator in der Produktion von Gewebekulturkartoffeln in den 1980er Jahren auf der Sklarczyk Seed Farm in Michigan, hat die Gratwanderung zwischen der Wirtschaftlichkeit einer effizienten Produktion und dem Risiko/Nutzen neuer Methoden gemeistert, und diese Erfahrung machte Don zur naheliegenden Wahl für die Koordinierung von Gruppen, die nach neuen Methoden suchen.

Wie alles begann 

Was im Labor von Stewart Gray (im Ruhestand USDA-ARS-Wissenschaftler) als Anfrage begann, „eine Möglichkeit zu finden, Knollen auf Kartoffelviren zu testen und sie bis zu 10,000 testen zu können“, hat seitdem ein Eigenleben entwickelt, das quer eine Vielzahl von Staaten und Zertifizierungsstellen. Knollentests in der Größenordnung, die für die Zertifizierung einer Saatgutpartie erforderlich sind, können ein Maß für die menschliche Ausdauer sein, da 400 zufällig gesammelte Knollen erforderlich sind, um vorherzusagen, ob die Krankheitsrate auf dem gesamten Feld akzeptabel ist. 

Aber wie testet man Knollen zu Tausenden? Grays Labor hat die Polizei-Tatorttechnologie mit der Entwicklung einer angepassten Version von Whatman FTA Cards angepasst, die bei Menschentests üblich sind. Diese neue Methode bot einen sicheren und zuverlässigen Weg, Kartoffel-DNA bei Raumtemperatur zu sammeln, zu transportieren und zu lagern. Dieser Ansatz beseitigte auch die Notwendigkeit, schwere, mit Schmutz bedeckte Knollen an Testlabors zu versenden. Darüber hinaus entwickelten sie molekulare Assays für die Verarbeitung im großen Maßstab und ermittelten die Art der Probe, die einer Knolle entnommen werden muss, um akzeptable statistische Chancen zur Bestimmung des wahren Infektionsstatus zu haben. Nachdem die Methoden nun entwickelt waren, war der nächste logische Schritt, diese Methoden in reale Anwendungen zu überführen. 

Viele Hände machen die Arbeit leicht 

Ein fortschrittlicher Saatgutzüchter, der mehr über die Saatkartoffelernte seiner Farm erfahren möchte, lernte Grays Forschung kennen, tat sich mit USDA-ARS- und CSU-Forschern zusammen und bot seine Farm, seine Arbeitskraft und seine Saaternte als Versuchsstandort für die Zusammenarbeit auf dem Bauernhof an. Im Oktober 2020 verpflichtete der Züchter seine abtrünnige Feldmannschaft für zwei Tage bezahlte Arbeit für die Probenahme von Knollen – der Umgang mit Knollen ist eine der Hindernisse für laborbasierte molekulare Tests. 

Die Crew wurde vor Ort geschult, um Knollenproben auf FTA-Karten zu platzieren, die anstelle von Versandknollen an ein USDA-ARS-Labor zur nachgelagerten Analyse geschickt wurden. Im Gegenzug erhielt der Züchter einen Wettbewerbsvorteil mit frühen Ergebnissen über seine Saatpartien im November im Vergleich zum bestehenden Standard der Februarergebnisse aus den Winteranzuchten. 

Was wurde gelernt

Das Team gewann gemeinsam wertvolle Erkenntnisse darüber, dass dieses Projekt einige praktische Aspekte umfasst, die im Hinblick auf die Skalierbarkeit berücksichtigt werden müssen. Bei der Präsentation der Ergebnisse vor dem Saatguterzeuger wurde diskutiert, ob ein größerer Datensatz mit Kooperationspartnern aus verschiedenen Bundesstaaten und Saatgutpartien erforderlich ist, um zuverlässigere Daten zu erhalten. Das Experiment wurde mit Saatgutpartien der Ernte 2021 und weiteren Saatguterzeugern aus Idaho, Colorado, Nebraska und Washington wiederholt. Alle diese Erzeuger hatten zuvor ihre eigenen, vertraulichen Saatgutanalysen erhalten. PVY, PMTV und TRV bis zum 18. November dieses Jahres und warten auf die Ergebnisse von Anbauversuchen dieser Knollen zum Vergleich.

Am Horizont 

Das NPC Vision 2026-Programm soll es der Kartoffelindustrie letztendlich ermöglichen, die neueste Hochdurchsatz-Testtechnologie zu verwenden, die teilweise aufgrund des SARS-CoV-2-Virus und seiner Varianten entwickelt wurde. Vision 2026-Mitglieder suchen dafür aktiv nach Partnern. Dieses von Saatgutzüchtern angetriebene Projekt zur Entwicklung eines Farm- und Labormodells für die Einführung kommerzieller PCR-basierter Saatkartoffeltests mit hohem Durchsatz sowie zur Identifizierung und Minderung von Hindernissen für eine breitere Einführung dieses Ansatzes ist möglicherweise das, was der NPC sich vorgestellt hat. 

Die erwartete Teilnahme von Saatkartoffelzüchtern an diesem Projekt, die durch die Aussichten getrieben wird, schneller Ergebnisse zu erzielen als beim konventionellen Winteranbau, wird voraussichtlich die Akzeptanz dieses neuen Ansatzes durch die Kartoffelindustrie in den USA erhöhen. Alternativ wird der Übergang zu einer molekularbasierten Diagnostik mit hohem Durchsatz gemeinsam der Kartoffelindustrie schnellere und genauere Daten zur Saatgutgesundheit liefern, die die zukünftige Qualität und hoffentlich die Sicherheit des kommerziellen Pflanzenhandels verbessern sollten. 

Wir gehen jedoch mit Vorsicht vor. Dieser jahrzehntelange, von den Erzeugern getriebene Ansatz zur Entwicklung und Einführung dieser Methode sollte einer Überregulierung und Überprüfung von Pflanzkartoffeln vorbeugen und gleichzeitig Flexibilität ermöglichen, auf neu auftretende Krankheiten zu reagieren.

/Saat