EEUU: Repensando la Certificación de Semilla de Papa a través de un sistema centrado en el productor (Parte I)

La persistencia de un consultor de cultivos para ayudar a los productores de semillas de papa y la creencia de que había una manera mejor y más rápida de obtener datos sobre la salud de las semillas proporcionó un telón de fondo perfecto para que los investigadores del USDA-ARS (Ithaca, Nueva York) y la Universidad Estatal de Colorado (CSU) tradujeran un trabajo de laboratorio de hace una década. 

Curiosamente, este esfuerzo impulsado por las partes interesadas se combinó bien con la Visión 2026 del Consejo Nacional de la Papa, un grupo encargado de reconocer y utilizar las nuevas herramientas disponibles para producir papas de mayor calidad para satisfacer las demandas de los consumidores a medida que los márgenes se reducen.  

Un sistema con más de un siglo de historia 

La certificación de semilla de papa en los EE. UU. tiene un historial de protección de la sanidad de la semilla de papa desde 1913. Las agencias de certificación y los investigadores determinaron qué patógenos son importantes, desarrollaron pruebas moleculares sensibles para casi todos los patógenos que limitan la producción de semilla de papa en los EE. UU. y desarrollaron niveles adecuados de muestreo y tolerancia. para enfermedades transmitidas por tubérculos. 

La certificación actual de semilla de papa se basa principalmente en la inspección visual de los campos de papa durante la temporada de crecimiento, seguida de cultivos posteriores a la cosecha para detectar virus, como el PVY. En conjunto, los 16 programas de certificación de semillas de papa a nivel estatal evalúan 100 000 acres en el verano y toman muestras de más de un millón de tubérculos de esos campos anualmente para evaluar la sanidad de los lotes de semillas en los sistemas de pruebas de invierno.

Necesidad de ajustar el statu quo 

Entonces, si todo está en su lugar, uno puede preguntarse si es necesario revisar los métodos actuales. Bueno, la confianza continua en los síntomas identificables visualmente ha proporcionado una forma de presión de selección para las cepas de patógenos que carecen de síntomas fáciles de observar. 

Además, el movimiento global de germoplasma es responsable de la introducción y diseminación de otros patógenos emergentes que son nuevos o han cambiado desde que se implementó originalmente la certificación de semillas. Varios patógenos nuevos, como el potato mop top furovirus y el virus del mosaico del tabaco, que pueden causar el rechazo del procesador por defectos internos, son poco conocidos. Estos nuevos patógenos pueden expresar síntomas foliares de manera diferencial según el clima, el cultivo de papa y la latitud, y algunos rara vez causan síntomas foliares. 

Oportunidad para tomar decisiones comerciales críticas 

Lo que es más importante, es que las agencias de certificación de semilla de papa generalmente brindan los resultados de la certificación a los productores cuatro meses después de cosechar los tubérculos. Esto implica recolectar muestras de tubérculos, romper químicamente la latencia de los tubérculos, enviar varios miles de libras de tubérculos a lugares de cultivo de invierno como Hawái y Florida, tomar muestras de hojas de vides, realizar pruebas y luego proporcionar los resultados a los productores. Este lapso de tiempo limita la capacidad del productor de semillas de papa y del comprador de semillas para tomar decisiones de gestión comercial acertadas mientras esperan los resultados de la certificación de semillas que deciden si la semilla se puede vender como semilla certificada o no.  

Para brindar un compromiso a un posible comprador de semilla de papa, el productor de semilla de papa debe poder obtener los resultados de la certificación lo antes posible. Una forma de superar este cuello de botella es usar pruebas de PCR (similares a una prueba del virus SARS-CoV-2) en tubérculos recién cosechados que pueden mejorar la detección de patógenos y brindar resultados rápidos a los productores. 

Esto tenía sentido para Don Sklarczyk, quien tiene la tarea de investigar las necesidades futuras de la industria como presidente voluntario del Comité Visión 2026 de la iniciativa de salud de semilla de papa del Consejo Nacional de la Papa. El propio Sklarczyk, un innovador en la producción de papas mediante cultivo de tejidos en la década de 1980 en Sklarczyk Seed Farm, Michigan, ha recorrido la línea entre la economía de una producción eficiente frente al riesgo/beneficio de los nuevos métodos y esta experiencia convirtió a Don en una opción obvia para coordinar grupos que buscan nuevas formas de hacer las cosas.

Cómo empezó todo 

Lo que comenzó en el laboratorio de Stewart Gray (científico jubilado del USDA-ARS) como una solicitud para "encontrar una manera de analizar los tubérculos en busca de virus de la papa y poder analizarlos por 10,000" desde entonces ha desarrollado una vida propia con interés en todo el mundo. una variedad de estados y agencias de certificación. La prueba de tubérculos en la escala necesaria para certificar un lote de semillas puede ser una medida de la resistencia humana porque requiere 400 tubérculos recolectados al azar para predecir si los niveles de enfermedad son aceptables en todo el campo. 

Pero, ¿cómo se prueban los tubérculos por miles? El laboratorio de Gray adaptó la tecnología de la escena del crimen policial con el desarrollo de una versión personalizada de las tarjetas Whatman FTA que son comunes en las pruebas en humanos. Este nuevo método proporcionó una forma segura y confiable de recolectar, transportar y almacenar ADN de papa a temperatura ambiente. Este enfoque también eliminó la necesidad de enviar tubérculos pesados ​​cubiertos de suciedad a los laboratorios de prueba. Además, desarrollaron ensayos moleculares para el procesamiento a gran escala y descubrieron el tipo de muestra que se debe tomar de un tubérculo para tener probabilidades estadísticas aceptables para determinar el verdadero estado de infección. Ahora que se desarrollaron los métodos, el siguiente paso lógico fue poner estos métodos en aplicaciones del mundo real. 

Muchas manos hacen que el trabajo sea ligero 

Al enterarse de la investigación de Gray, un productor de semillas progresista interesado en aprender más sobre el cultivo de semilla de papa de su granja se asoció con investigadores del USDA-ARS y CSU y ofreció su granja, mano de obra y cultivo de semillas como un sitio experimental para la colaboración en la granja. En octubre de 2020, el productor comprometió a su equipo de campo por dos días de trabajo remunerado para el muestreo de tubérculos, ya que el manejo de los tubérculos es una de las barreras para las pruebas moleculares en el laboratorio. 

La cuadrilla recibió capacitación en el lugar para colocar muestras de tubérculos en tarjetas FTA que se enviaron a un laboratorio del USDA-ARS para análisis posteriores en lugar de enviar tubérculos. A cambio, el productor recibió una ventaja competitiva con resultados tempranos sobre sus lotes de semillas en noviembre en comparación con el estándar existente de resultados de febrero de los cultivos de invierno. 

Se obtuvo información valiosa y con resultados rápidos

Colectivamente, el equipo obtuvo información valiosa de que este proyecto tiene algunos componentes de "cómo hacer" que deben abordarse para la escalabilidad. Cuando se presentaron los resultados al cooperante productor de semillas, hubo una discusión que apoyó la necesidad de un conjunto de datos más grande que involucrara a cooperadores de diferentes estados y lotes de semillas para poder obtener datos con mayor confianza. El experimento se repitió con lotes de semillas cosechadas en 2021 y productores de semillas adicionales de Idaho, Colorado, Nebraska y Washington. Todos esos productores recibieron sus propios resultados confidenciales de pruebas de semillas para PVY, PMTV y TRV antes del 18 de noviembre de este año y están esperando los resultados de las pruebas de crecimiento de esos tubérculos para comparar.

En el horizonte 

El programa NPC Vision 2026 busca en última instancia permitir que la industria de la papa utilice la última tecnología de prueba de alto rendimiento, algunas desarrolladas debido al virus SARS-CoV-2 y sus variantes. Los miembros de Vision 2026 están buscando activamente socios para hacerlo. Este proyecto impulsado por los productores de semillas para desarrollar un modelo de granja y laboratorio para la adopción de pruebas comerciales de semilla de papa basadas en PCR de alto rendimiento, así como para identificar y mitigar las barreras para la adopción a mayor escala de este enfoque, es quizás lo que imaginó el NPC. 

Se espera que la participación anticipada de los productores de semilla de papa en este proyecto, impulsada por las perspectivas de obtener resultados más rápido que los cultivos de invierno convencionales, impulse la aceptación de este nuevo enfoque por parte de la industria de la papa en los EE. UU. 

Alternativamente, la transición a un diagnóstico molecular de alto rendimiento proporcionará colectivamente a la industria de la papa datos de salud de semillas más rápidos y precisos, lo que debería mejorar la calidad futura y, con suerte, mejorar la seguridad del comercio de cultivos comerciales. 

Sin embargo, estamos procediendo con precaución. Este enfoque impulsado por los productores durante una década para desarrollar y llevar este método a escala debería proteger contra la regulación excesiva y las pruebas excesivas de papas de siembra, al mismo tiempo que permite la flexibilidad para responder a las enfermedades emergentes.

—  Chakradhar Mattupalli, Ph.D., es profesor asistente en la Universidad Estatal de Washington. Amy Charkowski, Ph.D., profesora y jefa del Departamento de Biología Agrícola de la Universidad Estatal de Colorado. Jason Ingram, MS., y Melanie J. Filiatrault, Ph.D., son científicos del Servicio de Investigación Agrícola del USDA, contribuyeron a este informe.