(NOTA: Ini adalah siri dua bahagian pertama pada program Wawasan 2026 untuk memikirkan semula sistem pensijilan kentang benih.)
Kegigihan perunding tanaman untuk membantu penanam kentang benih dan percaya bahawa terdapat cara yang lebih pantas dan lebih baik untuk mendapatkan data kesihatan benih memberikan latar belakang yang sempurna untuk penyelidik dari USDA-ARS (Ithaca, New York) dan Colorado State University (CSU) untuk menterjemahkan kerja berasaskan makmal selama sedekad ke dalam penggunaan dunia sebenar. Menariknya, usaha yang didorong oleh pihak berkepentingan ini digabungkan dengan baik dengan Wawasan 2026 Majlis Kentang Negara, sebuah kumpulan yang ditugaskan untuk mengiktiraf dan menggunakan alat baharu yang tersedia untuk menghasilkan kentang berkualiti tinggi bagi memenuhi permintaan daripada pengguna apabila margin semakin ketat.
Sistem dengan sejarah lebih dari satu abad
Pensijilan kentang benih di AS mempunyai sejarah melindungi kesihatan kentang benih sejak 1913. Agensi pensijilan dan penyelidik telah menentukan patogen mana yang penting, membangunkan ujian molekul sensitif untuk hampir semua patogen yang mengehadkan pengeluaran kentang benih AS, dan membangunkan tahap pensampelan dan toleransi yang sesuai untuk penyakit bawaan ubi.
Pensijilan kentang benih semasa bergantung terutamanya pada pemeriksaan visual ladang kentang semasa musim tanam diikuti dengan penanaman selepas tuaian untuk mengesan virus, seperti PVY. Secara kolektif, 16 program pensijilan kentang benih peringkat negeri menilai 100,000 ekar pada musim panas dan seterusnya mengambil sampel lebih sejuta ubi dari ladang tersebut setiap tahun untuk menilai kesihatan lot benih dalam sistem ujian musim sejuk.
Perlu menyesuaikan status quo
Oleh itu, jika segala-galanya sudah sedia, seseorang mungkin tertanya-tanya sama ada terdapat keperluan untuk menyemak semula kaedah semasa. Nah, pergantungan berterusan pada simptom yang boleh dikenal pasti secara visual telah menyediakan satu bentuk tekanan pemilihan untuk strain patogen yang kekurangan simptom yang mudah diperhatikan. Di samping itu, pergerakan plasma nutfah global bertanggungjawab untuk pengenalan dan penyebaran patogen lain yang baru muncul yang baru atau berubah sejak pensijilan benih pada asalnya dilaksanakan. Beberapa patogen baharu, seperti virus mop-top kentang dan virus kompang tembakau yang boleh menyebabkan penolakan pemproses daripada kecacatan dalaman, kurang difahami. Patogen baharu ini mungkin menyatakan simptom foliar secara berbeza berdasarkan iklim, kultivar kentang dan latitud dan sesetengahnya jarang menyebabkan sebarang gejala foliar.
Ketepatan masa untuk membuat keputusan perniagaan yang kritikal
Paling penting, agensi pensijilan kentang benih biasanya memberikan hasil pensijilan kepada penanam empat bulan selepas menuai ubi. Ini melibatkan pengumpulan sampel ubi, memecahkan dorman ubi secara kimia, menghantar beberapa ribu paun ubi ke lokasi penanaman musim sejuk seperti Hawaii dan Florida, pensampelan daun dari pokok anggur, menguji dan kemudian memberikan hasil kepada penanam. Selang masa ini mengehadkan penanam kentang benih dan keupayaan pembeli benih untuk membuat keputusan pengurusan perniagaan yang baik sambil menunggu keputusan pensijilan benih yang menentukan sama ada benih itu boleh dijual sebagai benih yang diperakui atau tidak.
Untuk memberikan komitmen kepada bakal pembeli kentang benih, penanam ubi kentang seharusnya boleh mendapatkan keputusan pensijilan seawal mungkin. Satu cara untuk mengatasi kesesakan ini adalah dengan menggunakan ujian PCR (sama seperti ujian virus SARS-CoV-2) pada ubi yang baru dituai yang boleh meningkatkan pengesanan patogen sambil memberikan hasil yang dipercepatkan kepada penanam.
Ini masuk akal kepada Don Sklarczyk, yang ditugaskan untuk menyiasat keperluan industri masa depan sebagai pengerusi sukarelawan Jawatankuasa Inisiatif Kesihatan Ubi Kentang Benih Kebangsaan 2026. Sklarczyk sendiri, seorang inovator dalam pengeluaran kentang kultur tisu pada tahun 1980-an di Sklarczyk Seed Farm, Michigan, telah berjalan di antara ekonomi pengeluaran yang cekap berbanding risiko/faedah kaedah baru dan pengalaman ini menjadikan Don pilihan yang jelas untuk menyelaraskan kumpulan yang mencari cara baru untuk melakukan sesuatu.
Bagaimana semuanya bermula
Apa yang bermula di makmal Stewart Gray (saintis USDA-ARS yang telah bersara) sebagai permintaan untuk "mencari cara untuk menguji ubi untuk virus kentang dan dapat mengujinya pada 10,000-an" telah membangunkan kehidupannya sendiri dengan minat merentasi pelbagai negeri dan agensi pensijilan. Ujian ubi pada skala yang diperlukan untuk mengesahkan lot benih boleh menjadi ukuran stamina manusia kerana ia memerlukan 400 ubi yang dikumpul secara rawak untuk meramalkan sama ada tahap penyakit boleh diterima di seluruh ladang.
Tetapi bagaimana anda menguji ubi dengan beribu-ribu? Makmal Gray menyesuaikan teknologi tempat kejadian jenayah polis dengan pembangunan versi tersuai Kad FTA Whatman yang biasa dalam ujian manusia. Kaedah baharu ini menyediakan cara yang selamat dan boleh dipercayai untuk mengumpul, mengangkut dan menyimpan DNA kentang pada suhu bilik. Pendekatan ini juga menghapuskan keperluan untuk menghantar ubi berat yang dilitupi kotoran ke makmal ujian. Selanjutnya, mereka membangunkan ujian molekul untuk pemprosesan skala besar dan mengetahui jenis sampel yang mesti diambil daripada ubi untuk mempunyai kemungkinan statistik yang boleh diterima untuk menentukan status jangkitan sebenar. Memandangkan kaedah telah dibangunkan, langkah logik seterusnya ialah meletakkan kaedah ini ke dalam aplikasi dunia sebenar.
Banyak tangan menjadikan kerja ringan
Mempelajari tentang penyelidikan Gray, penanam benih progresif yang berminat untuk mengetahui lebih lanjut tentang tanaman kentang benih ladangnya bekerjasama dengan penyelidik USDA-ARS dan CSU dan menawarkan ladang, buruh dan tanaman benihnya sebagai tapak percubaan untuk kerjasama di ladang. Pada Oktober 2020, penanam tersebut telah memberikan krew penyangak lapangannya selama dua hari sebagai buruh bergaji untuk pensampelan ubi — pengendalian ubi menjadi salah satu halangan kepada ujian molekul berasaskan makmal.
Krew telah dilatih di tapak untuk meletakkan sampel ubi pada kad FTA yang dihantar ke makmal USDA-ARS untuk analisis hiliran sebagai pengganti penghantaran ubi. Sebagai balasan, penanam itu menerima kelebihan daya saing dengan keputusan awal tentang anak benihnya pada bulan November berbanding piawaian sedia ada pada Februari hasil daripada penanaman musim sejuk.
Apa yang dipelajari
Secara kolektif, pasukan mendapat pandangan berharga bahawa projek ini mempunyai beberapa komponen "cara untuk" yang mesti ditangani untuk skalabiliti. Apabila keputusan dibentangkan kepada kooperator penanam benih, terdapat perbincangan yang menyokong keperluan untuk set data yang lebih besar yang melibatkan koperasi dari negeri yang berbeza dan lot benih supaya data dengan keyakinan yang lebih tinggi boleh diperolehi. Percubaan telah diulang dengan lot benih dituai 2021 dan penanam benih tambahan dari Idaho, Colorado, Nebraska dan Washington. Penanam tersebut kesemuanya telah menerima keputusan ujian benih sulit mereka sendiri untuk PVY, PMTV dan TRV menjelang 18 November tahun ini dan sedang menunggu keputusan daripada ujian pembesaran ubi tersebut untuk perbandingan.
Di kaki langit
Program NPC Vision 2026 akhirnya bertujuan untuk membenarkan industri kentang menggunakan teknologi ujian pemprosesan tinggi terkini, sesetengahnya dibangunkan kerana virus SARS-CoV-2 dan variannya. Ahli Wawasan 2026 sedang giat mencari rakan kongsi untuk berbuat demikian. Projek yang didorong oleh penanam benih untuk membangunkan model ladang dan makmal untuk menerima pakai ujian kentang benih berasaskan PCR berkomputer tinggi serta mengenal pasti dan mengurangkan halangan bagi penggunaan pendekatan yang lebih luas ini mungkin adalah apa yang dibayangkan oleh NPC.
Penyertaan penanam kentang benih yang dijangkakan dalam projek ini didorong oleh prospek memperoleh hasil yang lebih cepat daripada penanaman musim sejuk konvensional dijangka meningkatkan penerimaan pendekatan baharu ini oleh industri kentang di AS Sebagai alternatif, peralihan kepada kehendak diagnostik berasaskan molekul throughput tinggi secara kolektif menyediakan data kesihatan benih yang lebih pantas dan tepat kepada industri kentang, yang sepatutnya meningkatkan kualiti masa depan dan diharapkan meningkatkan keselamatan perdagangan tanaman komersial.
Kami meneruskan dengan berhati-hati, bagaimanapun. Pendekatan yang didorong oleh penanam selama sedekad ini untuk membangun dan membawa kaedah ini ke skala yang lebih besar harus melindungi daripada peraturan yang berlebihan dan ujian yang berlebihan terhadap benih kentang, sambil membenarkan fleksibiliti untuk bertindak balas terhadap penyakit yang baru muncul.