Когда селекция встречается с защищённым грунтом, раскрывая потенциал закрытых ферм благодаря генетике

Следующая статья взята из Chengshi Younong , автор Chengshi Younong

В мире, сталкивающемся с нехваткой воды и пахотных земель, концепция «пищевого следа» является не только запросом потребителей, но и вызывает в памяти проблемы цепочки поставок и растущие затраты на топливо; потенциал защищенного грунта земледелия кажется огромным. Это представляет собой рыночную возможность стоимостью 50 миллиардов долларов, обусловленную спросом на свежие, местные и устойчивые продукты питания.

Видение контролируемого земледелия заключается в том, чтобы embraced высокие технологии, использовать светильники для роста растений и обеспечить рост сельскохозяйственных культур в контролируемой среде, управляемой передовой автоматизацией и искусственным интеллектом. Однако, несмотря на постоянный технологический прогресс в программном и аппаратном обеспечении, используемом на таких фермах, инновации в самом сложном элементе — самих культурах, например, в улучшении селекции — были проигнорированы. На этом быстро растущем рынке селекционная работа с культурами является основой для обеспечения более высокой прибыли.

С древних времен фермеры собирали семена для размножения, уделяя особое внимание выведению сортов, которые лучше всего проявляют себя в полевых условиях; помимо урожайности, способность противостоять стрессу окружающей среды и вредителям и болезням является главной заботой фермеров. Такие процессы селекции в некоторой степени игнорировали вкус и текстуру культур, но в контролируемой среде сельского хозяйства, где условия точно регулируются, селекционеры могут сосредоточиться на признаках растений, традиционно игнорируемых традиционной селекцией, разрабатывая культуры с характеристиками производства в помещении, чтобы порадовать вкусовые рецепторы потребителей и улучшить цепочку поставок, раскрыв полный потенциал семян.

Марк Ошима, соучредитель AeroFarms, считает, что для вертикальных ферм селекционеры могут переключить внимание на качества, наиболее важные для потребителей: вкус, аромат, текстура и другие атрибуты, связанные с качеством пищи. Растения с эффективной морфологией также важны, чтобы их можно было легко обслуживать и собирать в уникальных внутренних условиях.

农田种植的水果和蔬菜的最大育种目标是抗病性。病理学家和育种家合作，必须保持领先于下一种疾病的爆发。设施农业中，尽管白粉病等一些疾病还是能在室内发生，但通常可以通过管理措施加以控制。这让育种家不必对下一次严重病害而提心吊胆，可以将育种的重点转移到开发和加速新作物发现、种植配方和改进效率，并在室内种植系统中规模化复制。

Эти изменения приносят пользу как производителям, так и потребителям. Производители получат выгоду от более долговечных плодов, качества, более коротких циклов роста и полезной морфологии растений, а потребности потребителей в вкусе, цвете, текстуре и питательности будут удовлетворены.

Ученые и компании в области контролируемого сельского хозяйства исследуют множество возможностей для выращивания в помещении, таких как производство фармацевтических препаратов в растениях, увеличение содержания конкретных питательных веществ и биологически активных соединений, более высокий уровень белка, а также продукты для персонализированного питания, что способствует улучшению здоровья!

Большинство производителей в контролируемой среде сельского хозяйства не занимаются селекцией самостоятельно, однако традиционные семеноводческие компании явно не обеспечивают достаточного уровня услуг по селекции для этого сектора. Bayer выявил эту потребность. В 2020 году Bayer Crop Science и Temasek создали независимое совместное предприятие под названием Unfold для удовлетворения потребностей в селекции вертикальных ферм. Unfold поставляет семена всем закрытым фермам и недавно объединил усилия с компанией вертикального земледелия Bowery Farming для ускорения разработки новых сортов, специально предназначенных для отрасли вертикального земледелия.

Используя различные бизнес-модели, одна из самых быстрорастущих компаний вертикального фермерства в США, Kalera, приобрела компанию по селекции Vindara в прошлом году для разработки семян, специально разработанных для условий вертикальных ферм. Доктор Джейд Стивенсон, соучредитель и президент Vindara, считает, что некоторые идеальные характеристики агрономии включают урожайность и морфологию культур, а с точки зрения питания важными характеристиками являются вкус, цвет и текстура.

Большинство производителей сельскохозяйственной продукции в закрытых помещениях стремятся к сотрудничеству с третьими сторонами-институтами селекции, включая университеты и семеноводческие компании. Aerofarms имела несколько позитивных партнерств с институтами селекции и в настоящее время оценивает несколько проприетарных сортов клубники и хмеля, разработанных третьими сторонами, для использования в полностью контролируемых условиях выращивания.

AeroFarms также сотрудничает с Корнельским университетом и другими академическими учреждениями, а также с правительственными агентствами, такими как НАСА, Министерство энергетики США и Министерство сельского хозяйства США, для оптимизации условий выращивания различных культур, включая салат.

Sakata Seed America是一家专注设施农业的种子公司。2019年，该公司开始注意到室内农场的专有作物开发。现在，他们与主要的设施农业种植者合作，培育出生菜、芝麻菜、罗勒、甜菜、芥末和小白菜等等，并开始了下一代育种项目。为设施农业行业寻找和提供具有最佳产量、有利的植物形态以及风味、颜色和质地的优质种子。

Помимо листовой зелени, клубника является одним из самых востребованных культур в контролируемом земледелии. Вертикальная ферма Plenty и мировой производитель ягод Driscoll's объявили о совместном проекте по использованию собственной генетической базы и экспертизы Driscoll's в области ягод, а также технологии вертикального земледелия Plenty для исследований и выращивания сортов ягод под брендом Driscoll's.

По словам Скотта Комара, старшего вице-президента по глобальным НИОКР компании Driscoll's, компания Driscoll обладает крупнейшей в мире коллекцией генетического материала ягод, которую можно отбирать и оптимизировать с использованием внутренних сред выращивания Plenty. Это дает Driscoll значительное преимущество, ставя её впереди более мелких программ селекции с меньшей диверсификацией.

Какие инструменты используют селекционеры для селекции в защищенном грунте? Генетическая и селекционная история фруктов и овощей не так развита, как у многих полевых культур, а количество видов культур огромно, но отрасль догоняет упущенное.

Селекционеры используют передовые инструменты селекции для удовлетворения спроса рынка на питательные, высокоурожайные и вкусные сельскохозяйственные продукты. Доступные им инструменты включают геномику и вычислительную биологию, аналитику и глубокое машинное обучение, а также более традиционные методы селекции, такие как маркер-ориентированная селекция и интрогрессия генов.

Многие компании и селекционеры заинтересованы в редактировании генома, рассматривая его как инструмент для ускорения и повышения точности селекции. Однако в условиях неопределенного глобального регуляторного окружения редактирование генома все еще используется как инструмент селекции в некоммерческих областях для быстрого выявления интересующих генов и изучения возможностей. Затем традиционные методы селекции, требующие времени и ресурсов, используются для разработки аналогичных признаков.

В настоящее время, за исключением сорта томата с высоким содержанием ГАМК, который вышел на японский рынок в прошлом году, ни один генетически отредактированный сельскохозяйственный продукт не доступен в супермаркетах нигде. Учитывая продолжающийся интерес потребителей к розовым ананасам, анти-коричневым яблокам и устойчивой к болезням папайе, будущее генетически отредактированных сельскохозяйственных продуктов также может быть светлым.

Наконец, с быстрым ростом рынка селекционеры и производители все больше внимания уделяют разработке сортов культур, наиболее подходящих для выращивания в помещении. Селекция не только позволяет добиться скачкообразных изменений в агрономических признаках и повысить экономическую эффективность на единицу продукции, но и создает дифференцированные продукты благодаря признакам, ориентированным на потребителя. Защищенное земледелие устраняет давление на культуры, связанное с необходимостью роста на открытом воздухе из-за климатических факторов, что позволяет нам переоценить цели селекции и инвестировать в разработку сортов, отвечающих требованиям потребителей по вкусу, аромату, цвету, текстуре и питательной ценности.

Специализированная селекция для защищённого грунта — это огромная неиспользованная возможность. Мы только начинаем понимать возможности селекции для комнатных культур.

Источник: Чэнши Юннун