Um die wachsende Weltbevölkerung mit Nahrungsmitteln zu versorgen, muss in den kommenden Jahrzehnten die Produktion landwirtschaftlicher Nutzpflanzen verdoppelt werden. Neben Mais, Reis und Weizen sind Kartoffeln die weltweit am häufigsten angebaute Nahrungspflanze. Seine Vorteile: Erschwinglichkeit, hoher Nährwert, Eignung zur Langzeitlagerung und hoher Ertrag. Es dient als Grundlage für die Zubereitung vielfältiger Gerichte sowohl zu Hause als auch in der Gemeinschaftsverpflegung und bleibt auch ein wichtiger Rohstoff für die Verarbeitung.
Aber Kartoffeln sind in vielen wirtschaftlichen und biologischen Parametern eine schwierige Kulturpflanze. Sein sparsamer Umgang mit Wasser und seine Anpassungsfähigkeit an kühle Klimazonen werden mit hohen Anforderungen an die Lockerheit des Bodens und die Abwesenheit von Steinen kombiniert. Aus diesem Grund ist die Verteilung der Kartoffelanbauflächen in verschiedenen Regionen der Welt äußerst ungleichmäßig (Abb. 1).
Abbildung 1. Verteilung der Kartoffelfläche weltweit (FAO 2016)
Der intensive Anbau einer Kulturpflanze mit einem Ertrag von 40-50 t/ha erfordert eine aktive Bekämpfung vieler Krankheiten und Schädlinge, daher werden zahlreiche chemische Pflanzenschutzmittel eingesetzt, die erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt haben können. Beispielsweise wird fast die gesamte Kartoffelanbaufläche in den US-Regionen mit langfristiger und maximaler Spezialisierung (Idaho, Washington, North Dakota) regelmäßig einer Begasung unterzogen. Das bedeutet, dass dem Boden etwa 500 kg/ha wirksamer Wirkstoffe wie Metham-Natrium oder Chlorpikrin zugesetzt werden. Ohne eine solche Sterilisation ist es dort nicht möglich, ein qualitativ hochwertiges Produkt zu erhalten, da die Böden stark infiziert sind. In Entwicklungsländern sind die Erträge pro Hektar aufgrund der Verwendung von minderwertigem Ausgangsmaterial und suboptimalen Anbaumethoden gering (15–20 t/ha). Auf der Weltkarte gehört auch Russland zu diesen Regionen (Abb. 2).
Abbildung 2. Globale Verteilung des Kartoffelertrags (t/ha), FAOSTAT, 2014–2016
Wir dürfen jedoch nicht vergessen, dass die statistischen Daten der Russischen Föderation immer noch den Kartoffelertrag auf den Haushaltsgrundstücken der Bevölkerung berücksichtigen, der auf keinen Fall so hoch sein kann wie in spezialisierten Agrarbetrieben, die längst das Niveau erreicht haben 30-40 t/ha. Diese. Das Territorium Russlands wird auf dieser Karte korrekt nicht in Orange, sondern in Hellgrün oder im Extremfall Gelb dargestellt.
Der FAO-Prognose zufolge wird die Kartoffelanbaufläche künftig in Afrika, Lateinamerika und Südostasien am stärksten zunehmen (Abb. 3).
Abbildung 3. Die Zukunft der Kartoffelproduktion. Blauer Balken – Daten für 2015, orange – Prognose für 2030, gelb – Prognose für 2050
Flächen in Nordamerika und China bleiben auf dem gleichen Niveau, während sie in Europa sinken. Offensichtlich ist diese Prognose sehr allgemein. Die gleichen wichtigsten europäischen Kartoffelanbauländer NWEC-05 (Deutschland, Frankreich, die Niederlande, Belgien und England) werden die Kartoffelproduktion nicht reduzieren, sondern nur steigern. Kürzlich wurde eine detaillierte Geschäftsanalyse des Zustands, der Bedingungen und der Möglichkeiten für die weitere Entwicklung des Kartoffelanbaus in diesen Ländern veröffentlicht (Tabelle 1).
Tabelle 1. SWOT-Analyse der Kartoffelproduktion in NWEC-05-Ländern
Starke Seiten: sehr günstige Boden- und Klimabedingungen für den Kartoffelanbau, was zu den höchsten Kartoffelerträgen weltweit führt; hochqualifizierte und/oder erfahrene Kartoffelbauern; entwickelte integrierte Lieferketten von der Züchtung und Saatgutproduktion bis zum Endmarkt; entwickelte verarbeitende Industrie, hauptsächlich zur Herstellung von Tiefkühlkost; Verfügbarkeit und Zugang zu den neuesten Technologien für Kartoffelproduktion, Pflanzenschutz und Lagerung; hochrangige akademische und gemeinschaftliche Forschung zur Lösung von Problemen im Kartoffelsektor; Verfügbarkeit von Unterstützungs-/Verteilungsdiensten für Kartoffeln im gesamten NWEC-05; Präsenz internationaler Kartoffelorganisationen wie Europatat (Handel), EUPPA (Verarbeiter) und NEPG (Erzeuger); gut ausgebautes Handelsnetzwerk für den Export von frischen und verarbeiteten Kartoffelprodukten.
Schwächen: Die Bewässerung von Kartoffeln verursacht höhere CO-Emissionen2 in Bezug auf den Trockenmasseertrag; Einsatz großer Mengen Pestizide zur Bekämpfung von Krankheiten/Schädlingen/Unkräutern; Wurzelsysteme mit geringer N-Effizienz, was zu hohen N-Kosten und Risiken durch N-Auswaschung führt; Anforderung an einen hohen Stand der eingesetzten Technik; Bodenwälle verursachen in geneigten Feldern Wasser- und Nährstoffabfluss und Erosion; hohe Volatilität der Kartoffelpreise im Vergleich zu gestiegenen Produktionskosten; Mangel an einem hohen Maß an öffentlicher Zusammenarbeit zwischen den Ländern zur gemeinsamen Lösung von Produktionsproblemen; wirtschaftliche Herausforderungen zwischen Akteuren in der Kartoffel-Wertschöpfungskette; schlechtes Bild des Kartoffelsektors in den Medien.
Features: neue Züchtungstechnologien zur Beschleunigung der Sortenentstehung; Entwicklung von Präzisionslandwirtschaft und Fernerkundung; Entwicklung von Biokontrollprodukten zur Bekämpfung von Kartoffelkrankheiten, Schädlingen und Unkräutern; Entwicklung mechanischer Alternativen zu chemischen Pestiziden zur Krankheits-/Schädlings-/Unkrautbekämpfung; Potenzial für eine erweiterte Zusammenarbeit bei der Produktion verschiedener Kartoffelsorten im Rahmen von NWEC-05; wachsende Nachfrage nach Bio-Kartoffelproduktion; Der Klimawandel führt zu längeren Vegetationsperioden und höheren Wachstumsraten und Erträgen bei Nutzpflanzen. Ausbau der kurzfristigen Vertriebskanäle für Kartoffeln; wachsender Bedarf an Wissen, Saatknollen und Kartoffelprodukten in Entwicklungsländern.
Bedrohungen: Reduzierung des Kartoffelkonsums in Europa; neue Krankheits- und Schädlingsprobleme; Probleme des Pflanzen- und Knollenschutzes aufgrund des Wirkstoffverbots; Klimawandel und extreme Wetterereignisse; Auswirkungen der Intensivierung der Kartoffelproduktion auf die globale Bodenfruchtbarkeit und Bodengesundheit (Krankheits-/Schädlingsentwicklung, Wasserabfluss, Bodenerosion, Bodenverdichtung); In einigen Gebieten (F, D, England) ist Bewässerung erforderlich, um höhere Erträge aufrechtzuerhalten oder zu erzielen. irrationale Lobby- oder Marketingpositionen in Bezug auf Anbaupraktiken (z. B. die No-Residue-Kampagne gegen die Regulierung von Rückstandshöchstmengen); übermäßige Entwicklung der Kartoffelverarbeitung.
Russland verfügt über alle Voraussetzungen und Möglichkeiten, um weltweit ein führender Produzent hochwertiger kommerzieller Kartoffeln und Kartoffelprodukte zu werden. Nur die meisten starken Besonderheiten des europäischen Kartoffelanbaus sind noch Merkmale der Schwäche des russischen. Der kommerzielle Kartoffelanbau in der Russischen Föderation wurde gerade erst gegründet und hat eine Fläche von 300 Hektar und ein Produktionsvolumen von etwa 8 Millionen Tonnen erreicht (die gleiche Menge an kommerziellen Kartoffeln wird in den Niederlanden produziert). Es mangelt an Stabilität und vielen der in Tabelle 1 aufgeführten funktionierenden und unterstützenden Institutionen. Aber es gibt unbestreitbare Vorteile in Bezug auf die Produktion in großem Maßstab, den geringen Einsatz von Pestiziden (Bodenbegasung wird beispielsweise überhaupt nicht eingesetzt), die Biologisierung und das raue Winterklima helfen, pflanzengesundheitliche Probleme zu kontrollieren. Die gleichen Trends steigender Temperaturen und Trockenheit sowie eine Verschärfung der Infektionssituation, unter denen westeuropäische Kartoffelbauern am meisten leiden und die beispielsweise die Produktion von Pflanzkartoffeln in andere Regionen verlagern müssen, sollten grundsätzlich als positive Klimaveränderungen für bewertet werden Kartoffelanbau in ganz Russland. Es ist klar, dass es in den südlichen Regionen immer schwieriger wird, Kartoffeln für den Saisonmarkt anzubauen, aber es wird möglich, Kartoffeln konsequent in nördlichere Gebiete zu verlagern.
Gleichzeitig ist nur ein Niveau des russischen Kartoffelanbaus erfolgsversprechend, das im Vergleich zu westeuropäischen und amerikanischen sowie vor dem Hintergrund der Produktion anderer Hauptnahrungspflanzen (Weizen, Reis, Mais) dauerhaft konkurrenzfähig ist. und ermöglicht die Erzielung hoher Erträge unter verschiedenen Boden- und Klimabedingungen. Die größte Herausforderung der Zukunft wird darin bestehen, mit gleichen oder weniger Ressourcen und mit weniger Abfall mehr Produkte herzustellen. Die diesbezüglichen Reserven und Perspektiven der Russischen Föderation sind enorm. Sobald die natürlichen Ressourcen des Landes im Interesse der Entwicklung seiner Wirtschaft genutzt werden, wird die Kartoffelproduktion in Russland dauerhaft wettbewerbsfähig, viel profitabler und profitabler als in anderen Regionen der Welt. Dafür ist es jedoch notwendig, dass der heimische Markt mit Brennstoffen, Strom, Gas, Metallen und Düngemitteln zu einigermaßen ausreichenden heimischen Preisen versorgt wird, die die Entwicklung anderer Wirtschaftszweige nicht behindern. Iranisches Benzin kostet im Iran 10 Rubel/Liter (in Umrechnung natürlich), und der Preis für belarussisches Kaliumchlorid 60 % in der Republik Belarus betrug im Frühjahr dieses Jahres 6 Rubel/Tonne, während russisches in der Republik Belarus 000 Rubel/Tonne betrug Die Föderation betrug 24 Rubel/t.
Es wird ein kurzer Überblick über den Stand des weltweiten Kartoffelanbaus gegeben, insbesondere weil das Ergebnis der Kartoffelproduktion (P) durch das Produkt bestimmt wird: P = G × E × M × S, wobei G der Genotyp oder die Sorte ist, E der Boden und klimatische Bedingungen, M ist Management oder Technologieniveau und S – makroökonomisches Umfeld. Günstige Boden- und Klimabedingungen sind entscheidend für die Nutzung des Sortenpotenzials und neuer technologischer Innovationen und tragen zum Wohlstand des lokalen Kartoffelsektors bei. Auch die Entwicklung finanzieller und nichtfinanzieller Dienstleistungen (Kreditzinsen, Leasing, Versicherungen, Haushaltszuschüsse für Produktion und Infrastruktur etc.) sind wesentliche Bestandteile zur Sicherung der Leistungsfähigkeit der Branche (Abb. 4).
Zeichnung. 4. Ergebnisse (P) ländlicher und industrieller Kartoffel-Agrar- und Ernährungssysteme basierend auf unterschiedlichen Einflüssen von Genotyp (G), Umwelt (E), Managementfaktoren (M) und gesellschaftlichen Bedürfnissen und Dienstleistungen (S)
Züchtung oder Schaffung neuer Kartoffelsorten – ein wesentlicher Faktor für die effektive Kartoffelproduktion, dessen Bedeutung in Zukunft nur noch zunehmen wird. Dank der Entschlüsselung des Kartoffelgenoms und der Möglichkeiten neuer Züchtungstechnologien scheint es die wichtigste Reserve für die Weiterentwicklung des Kartoffelanbaus zu sein. Der Einfluss der Ergebnisse der Hauptselektionsrichtungen auf die Steigerung der Effizienz des Kartoffelanbaus wird in Tabelle 2 kurz dargestellt.
Tabelle 2. Der Einfluss von Züchtungsrichtungen auf die Steigerung der Effizienz der Kartoffelproduktion
Wichtige Forschungsoptionen zur Verbesserung der Effizienz von Kartoffelproduktionssystemen | Aspekte der Ernährungssicherheit | ||||||
Beitrag zur Produktionsintensivierung | Einkommen des Landwirts | Effizienz der Kalorien- und Nährstoffproduktion | Reduzierung der Umweltbelastung | ||||
Wasser-effizienz | Landnutzungseffizienz | Effizienz der Stickstoff- und Phosphornutzung | Effizienz des Pestizideinsatzes | ||||
Auswahl und Züchtung von Sorten (G - Genotyp) | |||||||
Hohes Ertragspotenzial | ** | *** | *** | Neutral/Negativ | *** | ** | - |
Krankheitserregerresistenz | - | *** | * | *** | ** | ** | *** |
Resistenz gegen Trockenheit/Hitze/Salzgehalt | *** | *** | * | - | ** | ** | * |
Frühreife | *** | *** | *** | ** | *** | *** | *** |
Biofortifikation (z. B. Eisen und Zink) | - | - | - | - | * | ** | - |
Echte Hybridsorten F1 und TPS, Genbearbeitung | *** | *** | *** | *** | ** | *** | *** |
Kartoffelsamenproduktion (M - Management) | |||||||
Produktion und Vertrieb von hochwertigem Saatgut | - | ** | * | * | *** | * | Neutral/negativ. |
Die Kartoffelzüchtung zielt darauf ab, komplexe und schwer kombinierbare Ziele zu erreichen. Die Kombination von Stresstoleranz und effizienter Nährstoffaufnahme wird immer wichtiger, um besser auf den sich entwickelnden Klimawandel reagieren zu können. Genotypen mit Resistenz gegen Viren, Nematoden, Bakterienwelke und ein breiteres Spektrum abiotischer Belastungen wie Hitze, Trockenheit und Salzgehalt könnten die Produktivität verbessern und die Kartoffelproduktion auf neue Regionen ausweiten. Die Entwicklung früher und ertragreicher Sorten mit Resistenz gegen P. infestans ist seit langem ein Ziel der Kartoffelzüchtung. Krankheitsresistenz ist erst vor kurzem zu einem zentralen Ziel der EU-Züchtungsprogramme geworden, als die Umweltlobby Beschränkungen für den Einsatz von Pestiziden und Mineraldüngern sowie ein völliges Verbot der Verwendung vieler gängiger und schwer zu ersetzender chemischer Wirkstoffe durchgesetzt hat . Die genetische Biofortifizierung (Erhöhung des Nährwerts) kann dazu beitragen, Mikronährstoffdefizite in der menschlichen Ernährung zu überwinden und einen hohen Verzehr nährstoffreicherer Knollen aufrechtzuerhalten.
Alle nahezu bestätigten und angestrebten Erfolge in der Kartoffelzüchtung basieren auf der Hybridisierung, d.h. Kreuzung ausgewählter Elternpaare. Aufgrund der tetraploiden Genetik von Kulturkartoffeln gelingt es nur sehr selten, die genetischen Merkmale der Eltern in die Nachkommen zu integrieren und zu kombinieren. Darüber hinaus unterscheiden sich alle vier Chromosomensätze in der Genzusammensetzung. Aus diesem Grund basieren erfolgreiche Kartoffelzüchtungsprogramme auf großen Mengen an Ausgangsmaterial (mindestens 100 Genotypen) und einem langfristigen (mindestens 10 Jahre) Prozess zur Auswahl und Bewertung der besten Sorten. Die Effizienz der klassischen Selektion überschreitet nicht 0,01 %. Es gab viele Hoffnungen, die Geschwindigkeit und Effizienz der Züchtung durch den Einsatz von Fernhybridisierung, Mutagenese, Zellselektion, somatischer Hybridisierung, Merkmalsmarkierung usw. zu steigern, aber alle diese Methoden führten nicht zur Schaffung erfolgreicher Kartoffelsorten. Derzeit wird die Genomeditierungstechnologie aktiv getestet, und niederländische Wissenschaftler haben eine Kartoffelzüchtungsstrategie für die Produktion und Verwendung von hybridem botanischem Saatgut initiiert (Tabelle 3).
Tabelle 3. Technologien zur Herstellung von Kartoffelsorten
Technologien zur Herstellung von Kartoffelsorten
Wie funktioniert es? | Verbesserung der Kartoffelqualität | Verkauf von Samen | Schutz europäischer Rechte | Handelsrechte | |||
Klasse | Prozess | ||||||
Traditionelle Auswahl | Neue Sorten werden durch Kreuzung bestehender Sorten entwickelt, gefolgt von jahrelanger Züchtungsforschung. | Die Einführung neuer Merkmale dauert mindestens 10 Jahre. | Nicht zum Verkauf geeignet, da jede einzelne Knolle individuelle Eigenschaften aufweist. | Die Züchter haben Recht, die Kosten für Entwickler: Zehntausende Euro. Züchter können Patente für neue Pflanzenmerkmale anmelden. | Die Kreuzung von Sorten ist ein natürlicher Vorgang und unterliegt nicht der EU-GVO-Patentgesetzgebung. | Die niederländische Generalinspektion klassifiziert Kartoffelsamen als Qualitätsklasse. Jedes Land hat seine eigenen Anforderungen an die Gesundheit von Saatkartoffelpflanzen. | |
Hybridauswahl | Durch die Kreuzung reiner Elternlinien, die für alle Gene nur eine Genvariante aufweisen, und anschließender jahrelanger Forschung entstehen neue Sorten schneller. | Sie versprechen, dass neue Funktionen in weniger als fünf Jahren eingeführt werden können. Allerdings müssen zunächst die entsprechenden Linien mit geeigneten Merkmalen abgeleitet werden. | Ja, Kartoffelsamen aus reinen Elternlinien weisen einheitliche Eigenschaften auf und können als Pflanzmaterial verwendet werden. | Die Züchter haben Recht, die Kosten für Entwickler: Zehntausende Euro. Züchter können Patente für neue Pflanzenmerkmale anmelden. | Die Kreuzung von Sorten ist ein natürlicher Vorgang und unterliegt nicht der EU-GVO-Patentgesetzgebung. | Vorschriften für zertifiziertes Kartoffelsaatgut sind noch in der Entwicklung. In vielen Ländern gibt es noch keine Vorschriften. | |
Genetische Veränderung einschließlich CRISPR-cas9 | Modifikation bestehender Sorten durch aktive Eingriffe in das Erbgut, gefolgt von jahrelanger Forschung zu Merkmalen und Stabilität. | Auch wenn die DNA-Manipulation nur wenige Tage dauert, dauert der gesamte Prozess von der Genidentifizierung bis zur Feldforschung länger. Das DuRPH-Projekt, bei dem bestehenden Sorten eine Mehrfachresistenz gegen die Kraut- und Knollenfäule der Kartoffel verliehen wurde, dauerte insgesamt 10 Jahre. | Nicht zum Verkauf geeignet, da jede einzelne Knolle individuelle Eigenschaften aufweist. | Unterliegt den EU-GVO-Vorschriften. Damit eine Sorte zur Verwendung zugelassen wird, muss der Entwickler die Sicherheit des Produkts nachweisen. Kosten: Millionen Euro. Züchter können Patente auf neue Pflanzenmerkmale anmelden. | Genetische Veränderung ist kein natürlicher Prozess und kann zum Patent angemeldet werden. | Die niederländische Generalinspektion klassifiziert Kartoffelsamen als Qualitätsklasse. Jedes Land hat seine eigenen Anforderungen an die Gesundheit von Saatkartoffelpflanzen. |
* Züchterrechte können geltend gemacht werden, wenn die Sorte neu, unterscheidbar, einheitlich und stabil ist. Mit den Züchterrechten hat der Wissenschaftler das ausschließliche Recht, Pflanzkartoffeln und (echtes) Saatgut zu verkaufen (Louwars et al., 2009)
Die Gewinnung botanischer Samen durch Kreuzung ist der erste Schritt der klassischen Züchtung. Anschließend werden aus den Samen Knollen gewonnen und Kartoffelsorten ausschließlich in Knollenform gepflegt und vermehrt. Niederländische Züchter beabsichtigen jedoch, Kartoffeln in die Kategorie der Saatpflanzen zu überführen, damit Kartoffeln auf die gleiche Weise wie andere weit verbreitete Gemüsepflanzen (Karotten, Kohl, Zwiebeln, Rüben) angebaut werden können, d. h. aus botanischen Samen gewonnen werden und dass die Samen alle Merkmale von F1 aufweisen. In dieser Hinsicht weist der Begriff „Hybridkartoffel“ eine gewisse Unklarheit auf. Alle Sorten sind auch Hybriden, daher wurden für botanische Kartoffelsamen = Saatgut die Zusatzbezeichnungen F1 und TPS eingeführt. Diese grandiose Geschäftsidee soll sicherstellen, dass die Niederlande ihren Status und ihr Einkommen als Weltmarktführer in der Kartoffelsaatgutproduktion behalten, auch für den Fall, dass die weitere Klimaerwärmung den Anbau von hochwertigem Knollensamenmaterial nicht zulässt.
Perspektiven für Hybrid F1 (TPS) Kartoffelzucht sind noch sehr unsicher. Die anfängliche Zuversicht der Start-ups von 2015 bis 2016, in zwei bis drei Jahren kommerzielle Kombinationen in Tafelqualität herzustellen, hat sich nach und nach in das Versprechen verwandelt, bis 2028 die ersten Hybride mit hohem Stärkegehalt zu entwickeln. Die Festlegung des Ziels, stärkehaltige Hybriden zu erzeugen, ist kein Zufall – für solche Kartoffeln gibt es keine Anforderungen an die Einheitlichkeit der Form, die Augentiefe, die Beschaffenheit der Schale, die frühe Reife und viele andere Eigenschaften und Eigenschaften, die moderne Speisekartoffeln haben sollten. Es ist äußerst schwierig, eine Einheitlichkeit der botanischen Samen tetraploider Kulturkartoffeln in allen Genen und dementsprechend in den Merkmalen und Eigenschaften zu erreichen, aber dies war bisher nicht möglich. Nicht umsonst ist in der klassischen Züchtung ein Samen einer Kartoffelbeere ein einzigartiger Genotyp und möglicherweise eine eigene zukünftige Sorte, während ein anderer Samen derselben Beere zu einer anderen Sorte werden kann, die sich völlig von der ersten unterscheidet. Wie zu erwarten war, waren die ersten, die echte Erfolge bei der Herstellung von Hybrid-Speisekartoffeln erzielten, nicht Kartoffeln, sondern Gemüsezüchtungsunternehmen mit hoher Qualifikation und umfassender Erfahrung in der Hybridzüchtung. Die Züchter von Bejo haben über 15 Jahre damit verbracht, die erste tetraploide Hybridkartoffelsorte, Oliver F1, zu entwickeln, die seit 2020 produziert und auf dem Weltmarkt erhältlich ist.
Mittlerweile entwickelt sich die Arbeit an der Kommerzialisierung von Pflanzensamen sehr dynamisch und erfordert enorme finanzielle Mittel. Die Hybridkartoffel hat in den Niederlanden den Status einer nationalen Ikone erlangt und die Züchtungsmethode ist durch ein EU-Patent geschützt. Alle traditionellen Märkte für niederländische Pflanzkartoffeln haben frühzeitig damit begonnen, botanisches Saatgut einzuführen. Vor allem in den Ländern Afrikas, Zentral- und Südostasiens - Seminare, Präsentationen, Demonstrationspflanzungen. Es wird behauptet, dass Saatknollen der Vergangenheit angehören und botanisches Saatgut die Zukunft der weltweiten Kartoffelindustrie sei. Und statt 2-3 t/ha Pflanzmaterial wird man mit nur 30 g/ha auskommen können (kein Wort darüber, dass das Saatgut mit Sämlingstechnik und in Handarbeit angebaut werden muss). Dies ist eine staatliche Strategie und ein systematisches, systematisches Programm, an das alle kommerziellen und staatlichen Strukturen angeschlossen sind.
Wie sich herausstellte, werden pflanzliche Kartoffelsamen in Russland bereits inoffiziell getestet. Botanische Heterosis-Samen sind ein Nischenprodukt, aber sehr teuer. Die Hauptabnehmer dürften, wie vorhergesagt, kleine Bauernhöfe in dicht besiedelten Entwicklungsländern sein, die Kartoffeln von Hand anbauen und bei allem Respekt zu Unrecht als wohlhabend und innovativ gelten. Für die Entwickler dieser Züchtungstechnologie ist es sehr wichtig, die russischen Kartoffelbauern, die großzügig sind und derzeit doppelt so viel für europäische Pflanzkartoffeln zahlen wie die Europäer, zu den Verbrauchern von F1-Saatgut zu zählen.
Einführung von Technologien zur genomischen Bearbeitung von Kartoffeln – ein weiterer vielversprechender Weg, um die Vorteile der Kartoffel der Zukunft zu nutzen. Unter Genomeditierung versteht man das gezielte und bewusste Hinzufügen, Löschen, Ersetzen und Translozieren von Abschnitten der natürlichen DNA eines Organismus. Diese Methode basiert auf dem Wissen und Verständnis der Rolle und Funktionen bestimmter Gene. Wenn dieses Wissen verfügbar ist und ein gewünschtes Merkmal durch gezielte Modifikation erreicht werden kann, ist die Bearbeitung des Genoms im Vergleich zu anderen Züchtungstechnologien eine effizientere Möglichkeit, diese Änderungen vorzunehmen. Der gesammelte Wissensstand in der Genetik ermöglicht es Ihnen, Kartoffelsorten zu bearbeiten.
In den letzten Jahren wurden Editing-Methoden entwickelt und zunehmend eingesetzt, um präzise und vorhersehbare Genomveränderungen in Pflanzen vorzunehmen, ohne fremde DNA hinzuzufügen. Die CRISPR/Cas9-Technik hat sich als effizienter erwiesen als andere Enzymsysteme (Zinkfinger-Nukleasen (ZFNs), Transkriptionsaktivator-ähnliche Effektor-Nukleasen (TALENs) und Meganukleasen (MNs). CRISPR-Cas ist derzeit das am häufigsten verwendete Werkzeuggenom Genomeditierung und wird weltweit in der Züchtungsforschung und -entwicklung eingesetzt. Mit der Genome Editing können leistungsschwache oder problematische Sorten verbessert werden, ohne fremde oder zusätzliche genetische Informationen in Form von DNA einzuführen, wodurch präzise und vorhersehbare Modifikationen direkt am Genom bereits erstellter Produkte vorgenommen werden können Dies ist der grundlegende Unterschied zwischen der Bearbeitung des Genoms einer Kulturpflanze und ihrer Transgenose, also dem gezielten Hinzufügen fremder Gene zum Genom. Transgene Organismen sind leicht zu erkennen, da durch die Transgenose ein neuer, einzigartiger und atypischer Satz von Genen entsteht.
Die mithilfe der CRISPR-Cas-Technologie vorgenommenen genetischen Veränderungen unterscheiden sich nicht von Veränderungen, die auf natürliche Weise oder als Ergebnis konventioneller Züchtung auftreten können. Das bedeutet, dass ohne Vorkenntnisse nicht festgestellt werden kann, ob eine genetische Veränderung das Ergebnis einer Genombearbeitung ist. Sobald genomeditierte Produkte das Labor verlassen, wird es schwierig, ihre weitere Verbreitung zu kontrollieren. Gerade diese Eigenschaft behindert derzeit die Kommerzialisierung bearbeiteter Sorten erheblich – genetische Verfahren sind teuer und müssen bei der Nutzung der resultierenden Wirkung vergütet werden; Entwickler suchen nach Möglichkeiten für den Patentschutz von Bearbeitungsprodukten.
Die Bearbeitung des Genoms wurde auf eine Vielzahl von Nutzpflanzen und Merkmalen angewendet, und die ersten Sorten dieser Art wurden in den Vereinigten Staaten und Japan bereits in die tatsächliche landwirtschaftliche Produktion eingeführt. In der wissenschaftlichen Literatur wurden Berichte über Veränderungen bei mehr als 60 Pflanzenarten veröffentlicht. Spezifische Beispiele für bearbeitete Genome sind: Banane – Entfernung des Bananenvenenvirus; frühblühender Reis mit veränderter Ölzusammensetzung; mit Carotinoiden angereicherter Reis; Weinrebe resistent gegen Pilzkrankheiten; Sojabohnen mit hohem Öl- und Proteingehalt; Erdbeeren, die oft blühen; Mais mit erhöhtem Ertrag unter Trockenstress; Senf mit verbessertem Geschmack mit hohem Lycopingehalt von Tomaten-Amylopektin; Kartoffeln mit hohem GABA-Gehalt; Kartoffeln ohne Glykoalkaloide und viele andere.
Derzeit ist der Anbau genomischer Pflanzen weltweit unterschiedlich geregelt. In Amerika sowie in China, Australien, Indien und Japan unterliegt der Anbau genomeditierter Sorten nicht der Gesetzgebung zu gentechnisch veränderten Organismen (GVO). In der EU wurde Genome Editing 2016 als eine Art GVO anerkannt und somit verboten, doch der Einsatz dieser Technologie stoppte keinen einzigen Tag, Labore wurden sofort in andere Länder verlagert. Die weltweit erfolgreiche Umsetzung der Methode und die von der Züchtungs- und Saatgutwirtschaft organisierten Diskussionen zu diesem Thema führten im Jahr 2023 zur Aufhebung des EU-Verbots zur Genomeditierung.
Vor dem Hintergrund der weltweit stattfindenden erheblichen Verbesserungen der Züchtungstechnologien stellt sich unsere Situation wie folgt dar:
- Genombearbeitung in der Russischen Föderation gilt es als GVO; der Einsatz dieser Technologie ist seit 2016 verboten. Darüber gibt es in der Züchtungs- und Saatgutbranche sowie in der Wissenschaft keine Diskussion. Allerdings prüfte die Welt schnell (in der EU langsamer) neue Möglichkeiten und hob Beschränkungen auf. Die Ablehnung neuer Züchtungstechnologien wird nur zu einem weiteren Rückstand gegenüber dem erreichten wissenschaftlichen und technischen Fortschritt führen.
- Schaffung von Hybriden F1 Kartoffel Theoretisch ein sehr interessantes und verlockendes Ziel, aber es ist unwahrscheinlich, dass botanisches Saatgut im Kartoffelanbau in der Russischen Föderation in großem Umfang eingesetzt wird, da es unlogisch ist, von der großtechnischen, vollmechanisierten Produktion zum Anbau von Setzlingen mit dem unvermeidlichen Einsatz manueller Arbeit zurückzukehren und irrational. Um den Variationsgrad der morphologischen und ökonomisch-biologischen Parameter hybrider botanischer Samen radikal zu reduzieren, wird ein Übergang zum diploiden Niveau und eine wiederholte Inzucht der Elternformen durchgeführt. Erfolgreiche Hybridkreuzungen erfordern fruchtbare, kräftige und homozygote Inzuchtlinien. Das Problem der Erzielung hoher Erträge heterotischer Samen muss mechanisiert gelöst werden, ohne den Einsatz manueller Bestäubung, d.h. auf die gleiche Weise wie bei anderen landwirtschaftlichen Nutzpflanzen (Mais, Sonnenblumen, Zuckerrüben, Gemüse). Dies bedeutet die Notwendigkeit, genetische Instrumente wie zytoplasmatische männliche Sterilität, Selbstkompatibilität und Selbstinkompatibilität sowie die Gewährleistung einer hohen Fruchtbarkeit einzusetzen. Und wenn es um Fragen der Inzucht, der Introgression von Merkmalen, der Bewertung der Heterosis des Ausgangsmaterials usw. geht. In Bezug auf methodische Hilfsaspekte sind wissenschaftliche Veröffentlichungen ein kontinuierlicher Strom, in Bezug auf die Technologie zur Herstellung kommerzieller Mengen von TPS jedoch kein einziger. Denn es handelt sich hier um ein Know-how-Gebiet, das in Zukunft eine Rendite auf die in die Entwicklung und Beherrschung dieser Technologie investierten Mittel bringen wird. Einen hohen Ertrag an heterotischen Kartoffelsamen zu erzielen, ist keineswegs dasselbe wie einen hohen Ertrag an Saatknollen zu erzielen. Die erforderlichen Investitionen in die Entwicklung der Kartoffelheterose sind so groß, dass sich nur wenige Züchtungsunternehmen weltweit diese leisten können. In der Russischen Föderation gibt es so etwas noch nicht.
- Traditionelle Kartoffelzucht in der Russischen Föderation befindet sich in einer Phase, die man als eine Phase potenzieller Wiederbelebung bezeichnen kann. Das Vorhandensein von mehreren hundert russischen Sorten im staatlichen Register sollte nicht irreführend sein, da die Wirksamkeit und der Grad der Selektion anhand des Umfangs der zweiten Selektionsstufe – der Saatgutproduktion – beurteilt werden, die oft zu Recht als unterstützende Selektion bezeichnet wird. Unter Saatgutproduktionsmengen versteht man die Anbaufläche von Sorten, deren Anteil an der Gesamtproduktion die Wirksamkeit und Wettbewerbsfähigkeit der Züchtungsarbeit zeigt. Aufgrund der fehlenden Saatgutproduktion ist es notwendig, die meisten zuvor geschaffenen russischen Sorten aus dem Register auszuschließen und einfach zu vergessen. Die derzeit verabschiedeten Vorschriften zum Sortenregister der Russischen Föderation sehen dies vor: Wenn in den letzten zwei Jahren keine Saatgutproduktion stattgefunden hat, sollte die Sorte aus dem Register ausgeschlossen werden.
Die Wiederbelebung der russischen Kartoffelzüchtung sowie vieler anderer landwirtschaftlicher Nutzpflanzen wurde erst vor wenigen Jahren möglich, nachdem Russland zwanzig Jahre lang zum größten Markt für alles geworden war, einschließlich Saatgut ausländischer Züchtungs- und Saatgutunternehmen. Die Degradierung beruhte auf den Zusicherungen ausländischer Partner und der naiven Hoffnung auf die Möglichkeit einer gleichberechtigten Zusammenarbeit. Jetzt könnten russische Landwirte die besten Errungenschaften der Weltselektion nutzen. Das geplante Saatgutproduktionssystem wurde zum Selbstüberleben freigesetzt und brach schnell zusammen. Forschungsinstitute, in denen Selektionsarbeiten durchgeführt wurden und werden, beeilten sich, sich vom Format der Züchtungs- und Saatgutproduktionsunternehmen zu befreien – von privaten Unternehmen, die sich mit der eigentlichen Saatgutproduktion befassten. Zu Beginn des Jahres 2000 waren die Mengen der inländischen Produktion von Kartoffelsamenmaterial minimal. Und tatsächlich kam die ausländische Selektion, und zwar sofort in Form sehr großer Saatgutmengen, die von den aufstrebenden großen Kartoffelproduzenten eines neuen Formats benötigt wurden. Der Anteil ausländischer Sorten auf russischen Feldern ist stark gestiegen, nicht weil russische Sorten minderwertig sind, sondern weil europäische Züchtungsfirmen unbegrenzte Mengen an Saatgut liefern konnten. Lange Zeit war alles in Ordnung – importiertes Saatgut wurde in unbegrenzten Mengen, zu erschwinglichen Preisen und in akzeptabler Qualität geliefert, ausländische Züchtungsunternehmen verteilten Lizenzen und starteten die Elite- und Reproduktionssaatgutproduktion ihrer Sorten im Land.
Und die „Gleichheit“ im Bereich der Selektion verschwand schnell, da Russlands eigene Produktion schwächer wurde. Die Preise für importierte Pflanzkartoffeln sind gestiegen und ihre Qualität hat begonnen, merklich nachzulassen. Aber erst nach der ersten Tranche der antirussischen Sanktionen im Jahr 2014 auf staatlicher Ebene wurde das enorme Risiko einer völligen Abhängigkeit von ausländischer Selektion erkannt. Im Jahr 2016 ordnete der Präsident der Russischen Föderation die Entwicklung eines Programms zur Unterstützung der russischen Selektion und Saatgutproduktion von Kartoffeln (FNTP) an, um das Produktionsvolumen zu erhöhen und die Qualität von Saatkartoffeln zu verbessern und so die Abhängigkeit von Importen zu beseitigen. Warum verwenden wir also den Begriff „Zeitraum potenzieller Wiederbelebung“ und nicht „Zeitraum der Wiedergeburt“? Sondern weil in der Praxis die Unterstützung mehrdeutig erfolgt.
Unserer Meinung nach wäre es logisch, die Hauptmaßnahmen und Fördervolumina (mindestens 50 %) des FSTP darauf auszurichten, eine direkte Steigerung des Volumens der Pflanzkartoffelproduktion anzuregen und deren Qualität zu verbessern. Zu diesen Maßnahmen gehören:
– Subventionierung der Kosten für verkauftes Saatgut neuer russischer Sorten aller Kategorien;
– Subventionierung des Erwerbs von Saatgut durch Unternehmen, die vorwiegend neue russische Sorten produzieren, und Erhöhung des Volumens der Saatgutproduktion, spezialisierte Produktionsmittel, Modernisierung und Bau von Lagereinrichtungen;
– Organisation und Bereitstellung der Infrastruktur für ein spezialisiertes Gebiet der Kategorie „High Grade“ in den nördlichen Regionen der Russischen Föderation für die Produktion hochwertiger Pflanzkartoffeln höchster Qualität für den Inlandsmarkt und den Export;
– Förderung der inländischen Produktion von Chemikalienschutzausrüstung;
– Förderung der Produktion von Spezialgeräten für die Kartoffelsaatgutproduktion.
Der systemische Charakter und die Vereinigung aller Kräfte und Ressourcen des Landes zur Lösung dieser wirklich dringenden Probleme der Branche und zur Erzielung erheblicher Fortschritte im Umfang der Saatgutproduktion und des Anbaus russischer Selektionssorten sind noch nicht erkennbar. Ausländische Zuchtunternehmen sind sehr daran interessiert, sicherzustellen, dass Zeit und Geld verschwendet werden, aber es gibt keine wesentlichen Verbesserungen bei der russischen Selektion. Sie wollen einen so großen und anspruchslosen Absatzmarkt nicht verlieren.
Ist es möglich, die Wettbewerbsfähigkeit der russischen Kartoffelzüchtung in der aktuellen makroökonomischen Situation sicherzustellen? Ja, aber nur auf der Grundlage der vorhandenen Fähigkeiten einzelner Unternehmen. Dazu ist es notwendig, mehrere Komponenten mit hoher Wettbewerbsfähigkeit gleichzeitig zu nutzen und zu steuern:
Erstens: Sorten auf höchstem (Welt-)Niveau zu schaffen, zum Glück gibt es etwas und jemanden, mit dem man vergleichen und konkurrieren kann. Eine qualitativ hochwertige, auch unterstützende Kartoffelauswahl für und unter den örtlichen Bedingungen gewinnt immer, schon allein deshalb, weil Kartoffeln ein schweres und schwer zu transportierendes Produkt sind.
Zweite Die Nutzung des Formats eines Züchtungs- und Saatgutproduktionsunternehmens ist der wichtigste Faktor und die wichtigste Voraussetzung für die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit der Kartoffelzüchtung in der Russischen Föderation. In entwickelten Ländern beschäftigen sich Zuchtunternehmen mit der Saatgutproduktion, kontrollieren die Saatgutproduktion auf jede erdenkliche Weise und betrachten sie als Ergebnis der Selektion. Getrennte Selektion und getrennte Saatgutproduktion sind eine aussichtslose Option.
Drittens: auf einem modernen, globalen Niveau arbeiten, alle Wettbewerbsfaktoren in diesem Bereich voll ausschöpfen: Spezialisierung; optimale Boden- und Klimabedingungen; Ausstattung mit modernstem Spezialmaterial und technischer Basis; hochqualifizierte Fachkräfte; Einhaltung zwingender organisatorischer, methodischer und technischer Anforderungen und Vorschriften.
Viertens: Risiken bei der Arbeit kontrollieren und vermeiden (kurze Vegetationsperiode; hohe Luft- und Bodentemperaturen; Mangel an Feuchtigkeit; Bewässerung; Import von Knollenmaterial; Kombination aus Saatgutproduktion und kommerziellem Kartoffelanbau).
Fünftens: Gewährleistung eines Höchstmaßes an Qualität des produzierten Saatguts (d. h. Sorte, Aussaatindikatoren und Ertragseigenschaften). Aussaatqualität und Ertragseigenschaften sind die bedeutendsten Fortschrittsreserven für russische Zuchtbetriebe.
Abschließend betonen wir, dass wir über die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Binnenmarkt der Russischen Föderation und über die tatsächliche Umsetzung einer Reihe notwendiger Maßnahmen durch den Staat zur Entwicklung und Unterstützung der Binnenwirtschaft sprechen können.
Sergey Banadysev, Doktor der Landwirtschaft. Sciences, LLC „DGT“,
Elena Shanina, Doktor der Landwirtschaft. Wissenschaften, Uraler Forschungsinstitut für Landwirtschaft