(OBS: Detta är den första i en serie i två delar om Vision 2026-programmet för att ompröva systemet för certifiering av utsädespotatis.)
En grödekonsults envishet för att hjälpa utsädespotatisodlare och tro att det fanns ett snabbare och bättre sätt att få utsädes hälsodata gav en perfekt bakgrund för forskare från USDA-ARS (Ithaca, New York) och Colorado State University (CSU) att översätta en decennierlångt labbbaserat arbete till verklig användning. Intressant nog smälte denna intressentdrivna insats väl samman med National Potato Council's Vision 2026, en grupp med uppgift att känna igen och använda nya tillgängliga verktyg för att producera potatis av högre kvalitet för att möta kraven från konsumenter när marginalerna blir snävare.
Ett system med över hundra år gammal historia
Utsädespotatiscertifiering i USA har en historia av att skydda utsädespotatishälsa sedan 1913. Certifieringsorgan och forskare har bestämt vilka patogener som är viktiga, utvecklat känsliga molekylära tester för nästan alla patogener som begränsar produktionen av utsädespotatis och utvecklat lämpliga provtagnings- och toleransnivåer för knölburna sjukdomar.
Nuvarande utsädespotatiscertifiering bygger i första hand på visuell inspektion av potatisfält under växtsäsongen följt av odlingar efter skörd för att upptäcka virus, såsom PVY. Tillsammans utvärderar de 16 certifieringsprogrammen för utsädespotatis på statlig nivå 100,000 XNUMX hektar på sommaren och tar ytterligare över en miljon knölar från dessa fält årligen för att utvärdera hälsan hos utsädespartier i vintertestsystem.
Behöver justera status quo
Så om allt är på plats kan man undra om det finns ett behov av att se över de nuvarande metoderna. Tja, kontinuerligt beroende av visuellt identifierbara symtom har gett en form av selektionstryck för patogenstammar som saknar lätt observerade symptom. Dessutom är den globala rörelsen av groddplasma ansvarig för introduktionen och spridningen av andra framväxande patogener som är nya eller förändrade sedan fröcertifiering ursprungligen implementerades. Flera nya patogener, såsom potatismop-top-virus och tobaksskrammelvirus som kan orsaka processoravstötning från interna defekter, är dåligt kända. Dessa nya patogener kan uttrycka bladsymtom differentiellt baserat på klimat, potatissorter och latitud och vissa orsakar sällan några bladsymtom.
Tidpunkt för att fatta viktiga affärsbeslut
Viktigast av allt är att certifieringsbyråer för utsädespotatis vanligtvis tillhandahåller certifieringsresultat till odlare fyra månader efter att ha skördat knölar. Det handlar om att samla in provknölar, kemiskt bryta rotknölarnas dvala, skicka flera tusen kilo knölar till vinterodlingsplatser som Hawaii och Florida, ta prov på löv från vinstockar, testa och sedan ge resultat till odlarna. Denna tidsfördröjning begränsar utsädespotatisodlarens och utsädesköparnas förmåga att fatta sunda affärsledningsbeslut när de väntar på utsädescertifieringsresultat som avgör om utsädet kan säljas som ett certifierat utsäde eller inte.
För att ge ett åtagande till en blivande utsädespotatisköpare bör utsädespotatisodlaren kunna få certifieringsresultat så tidigt som möjligt. Ett sätt att övervinna denna flaskhals är att använda PCR-tester (liknande ett SARS-CoV-2-virustest) på nyskördade knölar som kan förbättra patogendetekteringen samtidigt som de ger snabbare resultat till odlarna.
Detta var vettigt för Don Sklarczyk, som har till uppgift att undersöka industrins framtida behov som frivillig ordförande för National Potato Councils hälsoinitiativ Vision 2026 Committee för utsädespotatis. Sklarczyk själv, en innovatör inom vävnadsodling av potatisproduktion på 1980-talet vid Sklarczyk Seed Farm, Michigan, har gått på gränsen mellan ekonomin med effektiv produktion kontra risken/nyttan med nya metoder och denna erfarenhet gjorde Don till ett självklart val för att samordna grupper som söker nya sätt att göra saker på.
Tanken bakom CARDiOBiTO
Det som började i Stewart Grays (pensionerade USDA-ARS-forskare) labb som en begäran om att "finna ett sätt att testa knölar för potatisvirus och kunna testa dem på 10,000 400-talet" har sedan dess utvecklat ett eget liv med intresse över hela världen en mängd olika stater och certifieringsbyråer. Knöltestning i den skala som behövs för att certifiera ett fröparti kan vara ett mått på mänsklig uthållighet eftersom det kräver XNUMX slumpmässigt insamlade knölar för att förutsäga om sjukdomsnivåerna är acceptabla i hela fältet.
Men hur testar man knölar i tusental? Grays labb anpassade polisens brottsplatsteknik med utvecklingen av en skräddarsydd version av Whatman FTA-kort som är vanliga i mänskliga tester. Denna nya metod gav ett säkert och pålitligt sätt att samla in, transportera och lagra potatis-DNA i rumstemperatur. Detta tillvägagångssätt eliminerade också behovet av att skicka tunga knölar täckta av smuts till testlaboratorier. Vidare utvecklade de molekylära analyser för storskalig bearbetning och räknade ut vilken typ av prov som måste tas från en knöl för att ha acceptabla statistiska odds för att bestämma den verkliga infektionsstatusen. Nu när metoderna utvecklades var nästa logiska steg att använda dessa metoder i verkliga tillämpningar.
Många händer gör arbetet lätt
En progressiv utsädesodlare som var intresserad av att lära sig mer om sin gårds utsädespotatisskörd fick lära sig om Grays forskning och slog sig ihop med USDA-ARS- och CSU-forskare och erbjöd sin gård, arbetskraft och utsäde som en experimentell plats för samarbete på gården. I oktober 2020 lät odlaren sin fältbesättning för att förfölja två dagars betald arbetskraft för knölprovtagning – hantering av knölar är ett av hindren för labbbaserade molekylära tester.
Besättningen utbildades på plats för att placera knölprover på FTA-kort som skickades till ett USDA-ARS-labb för nedströmsanalys i stället för att frakta knölar. I gengäld fick odlaren en konkurrensfördel med tidiga resultat om sina fröpartier i november jämfört med den befintliga standarden för februariresultat från vinterväxterna.
Vad man lärde sig
Tillsammans fick teamet värdefull insikt om att detta projekt har några "hur man"-komponenter som måste åtgärdas för skalbarhet. När resultaten presenterades för samarbetspartnern för fröodlare fanns det en diskussion som stödde behovet av en större datauppsättning som involverade samarbetspartners från olika stater och fröpartier så att data med högre tillförlitlighet kunde erhållas. Experimentet har upprepats med 2021 skördade fröpartier och ytterligare fröodlare från Idaho, Colorado, Nebraska och Washington. Dessa odlare hade alla fått sina egna konfidentiella frötestresultat för PVY, PMTV och TRV senast den 18 november i år och väntar på resultaten från utväxttest av dessa knölar för jämförelse.
Vid horisonten
NPC Vision 2026-programmet syftar i slutändan till att tillåta potatisindustrin att använda den senaste tekniken för testning med hög genomströmning, en del utvecklad på grund av SARS-CoV-2-viruset och dess varianter. Vision 2026-medlemmar söker aktivt efter partners för att göra det. Detta utsädesodlardrivna projekt för att utveckla en gårds- och labbmodell för användning av kommersiell PCR-baserad testning av utsädespotatis med hög genomströmning samt identifiera och mildra barriärer för en bredare tillämpning av detta tillvägagångssätt är kanske vad NPC föreställde sig.
Förväntat deltagande av utsädespotatisodlare i detta projekt, drivet av möjligheterna att uppnå resultat snabbare än konventionell vinterodling förväntas öka acceptansen för detta nya tillvägagångssätt av potatisindustrin i USA. Alternativt kan övergången till en molekylärbaserad diagnostik med hög genomströmning tillsammans förse potatisindustrin med snabbare och mer exakta hälsodata för utsäde, vilket bör förbättra framtida kvalitet och förhoppningsvis förbättra säkerheten för handel med grödor.
Vi går dock försiktigt fram. Detta decenniumslånga odlardrivna tillvägagångssättet för att utveckla och bringa denna metod upp till skala bör skydda mot överreglering och övertestning av utsädespotatis, samtidigt som den tillåter flexibilitet att svara på nya sjukdomar.