(ملاحظة: هذا هو الجزء الأول من سلسلة مكونة من جزأين في برنامج Vision 2026 لإعادة التفكير في نظام اعتماد بذور البطاطس.)
مثابرة مستشار المحاصيل على مساعدة مزارعي بذور البطاطس والاعتقاد بأن هناك طريقة أسرع وأفضل للحصول على البيانات الصحية للبذور قدمت خلفية مثالية للباحثين من USDA-ARS (إيثاكا ، نيويورك) وجامعة ولاية كولورادو (CSU) لترجمة العمل المعملي لمدة عقد من الزمن في استخدام العالم الحقيقي. ومن المثير للاهتمام ، أن هذا الجهد الذي يحركه أصحاب المصلحة اندمج جيدًا مع رؤية 2026 للمجلس الوطني للبطاطس ، وهي مجموعة مكلفة بالتعرف على الأدوات الجديدة المتاحة واستخدامها لإنتاج بطاطس عالية الجودة لتلبية متطلبات المستهلكين مع تضيق الهوامش.
نظام يمتد إلى أكثر من قرن من الزمان
شهادة بذور البطاطس في الولايات المتحدة لها تاريخ في حماية صحة بذور البطاطس منذ عام 1913. حددت وكالات التصديق والباحثون مسببات الأمراض المهمة ، وطورت اختبارات جزيئية حساسة لجميع مسببات الأمراض تقريبًا التي تحد من إنتاج بذور البطاطس في الولايات المتحدة ، وطوّرت مستويات مناسبة لأخذ العينات والتسامح للأمراض التي تنقلها الدرنات.
تعتمد شهادة جودة بذور البطاطس الحالية بشكل أساسي على الفحص البصري لحقول البطاطس خلال موسم النمو، يليه فحص ما بعد الحصاد للكشف عن الفيروسات، مثل PVY. تقوم برامج اعتماد بذور البطاطس الـ 16 على مستوى الولايات مجتمعة بتقييم 100,000 فدان في الصيف، كما تقوم بأخذ عينات من أكثر من مليون درنة من تلك الحقول سنويًا لتقييم صحة دفعات البذور في أنظمة الاختبار الشتوية.
تحتاج إلى تعديل الوضع الراهن
لذلك ، إذا كان كل شيء في مكانه الصحيح ، فقد يتساءل المرء عما إذا كانت هناك حاجة لإعادة النظر في الأساليب الحالية. حسنًا ، الاعتماد المستمر على الأعراض التي يمكن التعرف عليها بصريًا قد وفر شكلاً من أشكال ضغط الاختيار لسلالات الممرض التي تفتقر إلى الأعراض التي يمكن ملاحظتها بسهولة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحركة العالمية للبلازما الجرثومية هي المسؤولة عن إدخال ونشر مسببات الأمراض الناشئة الأخرى الجديدة أو التي تم تغييرها منذ أن تم تنفيذ اعتماد البذور في الأصل. العديد من مسببات الأمراض الجديدة ، مثل فيروس ممسحة البطاطس وفيروس حشرجة التبغ التي يمكن أن تسبب رفض المعالج من العيوب الداخلية ، غير مفهومة جيدًا. قد تُظهر هذه العوامل الممرضة الجديدة أعراضًا على الأوراق بشكل مختلف بناءً على المناخ وصنف البطاطس وخط العرض ونادرًا ما يتسبب بعضها في أي أعراض على الأوراق.
حسن التوقيت لاتخاذ قرارات العمل الحاسمة
والأهم من ذلك ، أن وكالات اعتماد بذور البطاطس تقدم عادة نتائج الشهادات للمزارعين بعد أربعة أشهر من حصاد الدرنات. يتضمن ذلك جمع عينات من الدرنات ، وكسر سبات الدرنات كيميائيًا ، وشحن عدة آلاف من الجنيهات من الدرنات إلى مواقع النمو الشتوية مثل هاواي وفلوريدا ، وأخذ عينات من أوراق الكروم ، والاختبار ثم تقديم النتائج للمزارعين. يحد هذا التأخير الزمني من قدرة مزارع البطاطس ومشتري البذور على اتخاذ قرارات إدارة أعمال سليمة أثناء انتظار نتائج شهادة البذور التي تحدد ما إذا كان يمكن بيع البذور كبذور معتمدة أم لا.
لتوفير التزام لمشتري بذور البطاطس المحتمل ، يجب أن يكون مزارع البطاطس قادرًا على الحصول على نتائج الشهادات في أقرب وقت ممكن. تتمثل إحدى طرق التغلب على هذا الاختناق في استخدام اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل (على غرار اختبار فيروس SARS-CoV-2) على الدرنات التي تم حصادها حديثًا والتي يمكنها تحسين اكتشاف العوامل الممرضة مع توفير نتائج سريعة للمزارعين.
كان هذا منطقيًا بالنسبة إلى دون سكلارتشيك، المكلف بالتحقيق في احتياجات الصناعة المستقبلية volunteer رئيس لجنة مبادرة صحة بذور البطاطس التابعة للمجلس الوطني للبطاطس رؤية 2026. وقد سار سكلارتشيك نفسه، وهو مبتكر في مجال إنتاج البطاطس بزراعة الأنسجة في الثمانينيات في مزرعة سكلارتشيك للبذور بولاية ميشيغان، على الخط الفاصل بين اقتصاد الإنتاج الفعال مقابل مخاطر/فوائد الأساليب الجديدة، وهذه التجربة جعلت من دون خيارًا واضحًا لتنسيق المجموعات التي تبحث عن طرق جديدة لفعل الأشياء.
كيف بدأت المؤسسة
ما بدأ في مختبر ستيوارت جراي (عالم متقاعد من وزارة الزراعة الأمريكية - ARS) كطلب "لإيجاد طريقة لاختبار درنات فيروسات البطاطس والقدرة على اختبارها من قبل 10,000" طور منذ ذلك الحين حياة خاصة به مع الاهتمام عبر مجموعة متنوعة من الدول ووكالات التصديق. يمكن أن يكون اختبار الدرنات على النطاق المطلوب للمصادقة على دفعة البذور مقياسًا لقدرة الإنسان على التحمل لأنه يتطلب 400 درنات تم جمعها عشوائيًا للتنبؤ بما إذا كانت مستويات المرض مقبولة في الحقل بأكمله.
لكن كيف تختبر الدرنات بالآلاف؟ قام مختبر جراي بتكييف تقنية مسرح الجريمة للشرطة من خلال تطوير نسخة مخصصة من بطاقات Whatman FTA الشائعة في الاختبارات البشرية. وفرت هذه الطريقة الجديدة طريقة آمنة وموثوقة لجمع ونقل وتخزين الحمض النووي للبطاطس في درجة حرارة الغرفة. وألغى هذا النهج أيضًا الحاجة إلى شحن الدرنات الثقيلة المغطاة بالتراب إلى مختبرات الاختبار. علاوة على ذلك ، طوروا فحوصات جزيئية للمعالجة على نطاق واسع واكتشفوا نوع العينة التي يجب أن تؤخذ من درنة للحصول على احتمالات إحصائية مقبولة لتحديد حالة العدوى الحقيقية. الآن وقد تم تطوير الأساليب ، كانت الخطوة المنطقية التالية هي وضع هذه الأساليب في تطبيقات العالم الحقيقي.
العديد من الأيدي تجعل العمل خفيفًا
التعرف على بحث جراي ، وهو مزارع بذور تقدمي مهتم بمعرفة المزيد عن محصول بذور البطاطس في مزرعته بالتعاون مع باحثين من وزارة الزراعة الأمريكية - ARS و CSU وعرض مزرعته وعمله ومحصول البذور كموقع تجريبي للتعاون في المزرعة. في تشرين الأول (أكتوبر) 2020 ، ألزم المزارع طاقمه المتمرّد في الحقل لمدة يومين من العمل المأجور لأخذ عينات من الدرنات - يعتبر التعامل مع الدرنات أحد العوائق التي تحول دون الاختبار الجزيئي المعتمد على المختبر.
تم تدريب الطاقم في الموقع لوضع عينات من الدرنات على بطاقات FTA التي تم شحنها إلى مختبر USDA-ARS لتحليل المصب بدلاً من درنات الشحن. في المقابل ، حصل المزارع على ميزة تنافسية مع نتائج مبكرة حول شتلاته في نوفمبر مقارنةً بالمعايير الحالية لنتائج فبراير من التسمين الشتوي.
ما تم تعلمه
اكتسب الفريق، بشكل جماعي، رؤى قيّمة مفادها أن هذا المشروع يتضمن بعض الجوانب العملية التي يجب مراعاتها لضمان قابليته للتوسع. عند عرض النتائج على مُزارعي البذور المتعاونين، دار نقاشٌ أكد الحاجة إلى مجموعة بيانات أكبر تشمل متعاونين من ولايات مختلفة ومجموعات بذور متنوعة، وذلك للحصول على بيانات ذات موثوقية أعلى. أُعيدت التجربة باستخدام مجموعات بذور محصودة عام 2021، بالإضافة إلى مُزارعين آخرين من ولايات أيداهو وكولورادو ونبراسكا وواشنطن. وكان هؤلاء المُزارعون قد تلقوا جميعًا نتائج اختبارات بذورهم السرية الخاصة بهم. PVY، PMTV و TRV بحلول 18 نوفمبر من هذا العام، وهم ينتظرون نتائج اختبارات نمو تلك الدرنات للمقارنة.
في الأفق
يسعى برنامج NPC Vision 2026 في نهاية المطاف إلى السماح لصناعة البطاطس باستخدام أحدث تقنيات الاختبار عالية الإنتاجية ، والتي تم تطوير بعضها بسبب فيروس SARS-CoV-2 ومتغيراته. يسعى أعضاء رؤية 2026 بنشاط إلى شركاء للقيام بذلك. هذا المشروع الذي يحركه مزارع البذور لتطوير نموذج مزرعة ومختبر لاعتماد اختبار البطاطس القائم على تفاعل البوليميراز المتسلسل عالي الإنتاجية وكذلك تحديد وتخفيف العوائق من أجل تبني هذا النهج على نطاق أوسع ربما يكون ما تصوره المجلس الوطني للنفط.
من المتوقع أن تؤدي المشاركة المتوقعة لمزارعي بذور البطاطس في هذا المشروع مدفوعة بآفاق الحصول على نتائج أسرع من النمو الشتوي التقليدي إلى تعزيز قبول هذا النهج الجديد من قبل صناعة البطاطس في الولايات المتحدة. تزويد صناعة البطاطس بشكل جماعي ببيانات صحة البذور بشكل أسرع وأكثر دقة ، والتي من شأنها تحسين الجودة المستقبلية ونأمل أن تحسن أمن تجارة المحاصيل التجارية.
ومع ذلك ، فإننا نتقدم بحذر. يجب أن يحمي هذا النهج الذي يحركه المزارع لمدة عقد من الزمن لتطوير هذه الطريقة وجعلها على نطاق واسع من الإفراط في التنظيم والاختبار المفرط لبذور البطاطس ، وكل ذلك مع السماح بالمرونة للاستجابة للأمراض الناشئة.
