Innowacje w badaniu odmian roślin skoncentrowane na zrównoważoności i odporności
Nowe odmiany roślin są niezbędnym elementem wydajnego rolnictwa. Wprowadzenie na rynek nowej odmiany odbywa się pod warunkiem, że nowe kandydujące odmiany różnią się od istniejących odmian, co ocenia się głównie przy użyciu kryteriów morfologicznych. Ponadto cechy poszczególnych roślin muszą być jednorodne i stabilne. Służy do tego badanie „odrębności, wyrównania i trwałości” (ang. distinctness, uniformity and stability, DUS), które jest niezbędne do uzyskania prawa ochrony odmian roślin(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Co równie ważne, nowa odmiana musi osiągać dobre wyniki. Są one mierzone za pomocą badania „wartości gospodarczej odmiany” (WGO), które pozwala określić parametry roślin na podstawie oceny szeregu cech, takich jak plenność, jakość i odporność na choroby. Badania DUS i WGO stanowią część ustawowych wymogów w całej Europie. Celem finansowanego ze środków UE projektu InnoVar(odnośnik otworzy się w nowym oknie) było zwiększenie efektywności tych badań i rozszerzenie możliwości testowania o cechy odporności i zrównoważoności poprzez wykorzystanie najnowszych technologii.
Genomika, fenomika i obrazowanie
Genomika ma ogromny potencjał, jeśli chodzi o przydatność w badaniach DUS i WGO, gdyż może zwiększyć ich efektywność dzięki zmniejszeniu liczby odmian referencyjnych wymaganych w kosztownych badaniach polowych. Zaletą fenomiki, wykorzystującej obrazowanie z dronów do zbierania informacji o rozwoju roślin, jest skrócenie czasu potrzebnego do oceny cech w porównaniu z pracochłonnym ręcznym rejestrowaniem. „Projekt InnoVar wykazał, że genomika umożliwia identyfikację wielu cech istotnych dla badań DUS i WGO oraz że zdjęcia lotnicze można łączyć z obydwoma podejściami, zwiększając efektywność testów. Ponadto w ramach projektu udało się zademonstrować możliwość przeprowadzenia badania DUS w ciągu zaledwie jednego roku w dwóch lokalizacjach – zamiast zwyczajowych dwóch lat w jednej lokalizacji”, wyjaśnia koordynatorka projektu Lisa Black z ośrodka badawczego Agri-Food and Biosciences Institute(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
Wykorzystanie danych środowiskowych i uczenia maszynowego
Dane środowiskowe są ważnym parametrem przy ocenie przydatności odmian w różnorodnych scenariuszach uprawy. Z punktu widzenia wydajności roślin istotne znaczenie mają rodzaj gleby i wzorce pogodowe, a więc czynniki, które wraz ze zmianą klimatu będą odgrywać coraz ważniejszą rolę. Uczenie maszynowe może być wykorzystane do znajdowania wzorców i przewidywania wydajności i użyteczności odmian na podstawie złożonych danych genomicznych, fenomicznych, fenotypowych i środowiskowych. Zespół projektu InnoVar zdołał opracować innowacyjny system rekomendacji odmian roślin, który wykorzystuje wysoko wydajne i obciążone niskim ryzykiem (HPLRTM) podejście do oceny odpowiedzi odmian na nakłady w zależności od uprawy i lokalizacji. Dzięki temu system umożliwia identyfikację i klasyfikację odmian pod względem zrównoważoności i odporności. „Koncentracja na odporności i zrównoważoności zamiast na maksymalnej wydajności zapewni, że nowe odmiany roślin znacząco przyczynią się do wdrożenia zrównoważonych systemów rolniczych, które będą odporniejsze na wymagające warunki klimatyczne”, podkreśla Black.
Nowa baza danych i model na przyszłość
Uczestnicy projektu InnoVar przeprowadzili zakrojone na szeroką skalę badania polowe, pokonując liczne wyzwania związane z obostrzeniami podczas pandemii COVID-19, aby ostatecznie dostarczyć testowane nasiona do pięciu stref agroklimatycznych i dziesięciu krajów. Umożliwiło to zespołowi stworzenie bazy zharmonizowanych danych genomicznych, fenomicznych, fenotypowych i środowiskowych zebranych z badań DUS i WGO przeprowadzonych w całej Europie. Projekt wyraźnie pokazał, że proces testowania odmian roślin powinien być dostosowany do stref agroklimatycznych, aczkolwiek istnieje możliwość harmonizacji badań w różnych regionach Europy. Rezultaty projektu InnoVar zostały rozpowszechnione wśród podmiotów testujących odmiany roślin za pośrednictwem Wspólnotowego Urzędu Ochrony Odmian Roślin (CPVO) i Międzynarodowego Związku Ochrony Nowych Odmian Roślin (UPOV), a także wśród rolników poprzez działania informacyjne. „Przyszłe inicjatywy mogą bazować na wynikach projektu InnoVar, aby doprowadzić do wprowadzenia wydajniejszych sposobów badania odmian uwzględniających informacje na temat zrównoważoności i odporności”, podsumowuje Black. Uczeni spodziewają się powszechnego wdrożenia w Europie, dzięki czemu na Starym Kontynencie pojawią się nowe odmiany roślin – gotowe stawić czoła wyzwaniom związanym ze zmianą klimatu.
