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在一个缺水和缺耕地的世界里,“食物里程”的概念不仅是消费者的诉求,还让人联想到供应链的挑战以及不断上涨的燃料成本,设施农业的潜力似乎是巨大的。这是一个价值500亿美元的市场机会,由对新鲜、本地、可持续农产品的需求所推动。
设施农业的愿景是拥抱高科技,利用植物生长灯,让农作物在先进自动化和人工智能的受控环境下生长。但是,尽管设施农业农场的运营软件和硬件不断取得技术进步,但最复杂的农作物本身的创新却被忽视了,比如说育种改良。在这个快速增长的市场中,作物育种是保证获得更高利润的基础。
自古以来,农民就收集种子进行繁殖,专注培育在田间条件下表现最好的品种;除了产量,抵御环境压力和病虫害的能力是农民最关心的问题。这样的育种过程在某种程度上忽视了农作物的味道和质地,但在环境被精确控制的设施农业中,育种家则能够专注于传统育种忽略的那些植物性状,设计具有室内生产特性的农作物来取悦消费者的味蕾并改善供应链,释放种子的最大潜力。
育种为了什么?
AeroFarms的联合创始人Marc Oshima认为,对于垂直农场,育种家可以将注意力转移到对消费者最重要的品质上:味道、芬香、质地和其他与食物品质相关的属性。拥有高效形态的植物也很重要,这样它们就可以在室内独特的环境中轻松维护和收获。
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。
这些变化使生产者和消费者都受益。生产者将受益于更持久的果实、质量、更快的生长周期和有益的植物形态,而消费者将满足风味、味道、颜色、质地和营养的需求。
科学家和设施农业公司正在猜测室内种植的许多可能性,例如在植物中生产药物、增加特定营养素和生物活性物质的含量、更高的蛋白质、以及个性化饮食的食物等等,并有利于改善健康!
谁在为设施农业育种?
设施农业的种植者们大多不自己来做育种,但是传统种业公司对设施农业的育种服务又显然不足。拜耳则看到了这种需求。2020年时,拜耳作物科学和淡马锡成立了独立的合资公司Unfold,以满足垂直农场的育种需求。Unfold为所有室内农场提供种子,最近还与垂直农业公司Bowery Farming联手加速开发专门用于垂直农业行业的新品种。
使用不同的商业模式,美国发展最快的垂直农业公司之一Kalera则在去年收购了育种公司Vindara,开发专为垂直农场环境设计的种子。Vindara的联合创始人兼总裁Jade Stinson博士认为,农艺学的一些理想特征是作物产量和形态,而食物角度上的重要特征是味道、颜色和质地。
大多数设施农业生产商都在寻求与第三方育种机构,包括大学和种子公司合作。Aerofarms与育种机构进行了多次积极合作,目前正在评估多个第三方开发的专有草莓和啤酒花品种,以适合完全受控的生长环境。
AeroFarms还联合了康奈尔大学和其他大学合作方,以及美国国家航空航天局、能源部和美国农业部等政府机构,优化包括生菜在内的各种农作物的生长条件。
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。
除了绿叶蔬菜,草莓是设施农业中最受关注的作物之一。垂直农场Plenty和全球知名浆果生产商Driscoll's就曾宣布过一个联合项目,使用Driscoll专有的种质和浆果专业知识以及Plenty的垂直农业技术来研究和种植Driscoll品牌的浆果品种。
根据Driscoll's全球研发高级副总裁Scott Komar的说法,Driscoll拥有全球最大的浆果基因组合,可以利用Plenty的室内生长环境选取和优化。这为Driscoll提供了显著的优势,比其他规模较小、多样化程度较低的育种计划领先一步。
育种工具
育种家使用哪些工具来为设施农业进行育种?水果和蔬菜的遗传和育种历史不像许多农田作物那样发达,而且作物数量巨大,但该行业正在迎头赶上。
育种者正在使用先进的育种工具来满足市场对营养、高产和美味农产品的需求。他们可以使用的工具是基因组学和计算生物学、分析和深度机器学习,以及更传统的育种方法,如标记辅助育种和基因渗入。
许多公司和育种者都对基因编辑感兴趣,将其视为一种让育种更快、更精确的工具。然而,在不确定的全球监管环境中,基因编辑仍被用作非商业领域的育种工具,以快速找到感兴趣的基因,看看有什么可能。然后,再使用需要时间和资源的传统育种方法来开发类似的性状。
目前,除了去年进入日本市场的高γ-氨基丁酸番茄品种外,任何地方的超市都没有经过基因编辑的农产品。鉴于消费者继续对粉红菠萝、抗褐变苹果和抗病木瓜感兴趣,基因编辑农产品的未来也可能是光明的。
最后,随着市场的快速增长,育种者和生产者都更加重视开发最适合室内种植的作物品种。育种不仅可以让作物的农艺性状发生阶跃变化并提高单位经济性,而且以消费者为中心的性状创造出差异化产品。设施农业避免了由于气候原因农作物无法在外生长的压力,使得我们可以重新评估育种目标,投入到开发满足消费者对风味、味道、颜色、质地和营养的需求。
设施农业的专用育种是一个尚未开发的巨大机会。我们才刚刚开始了解为室内作物育种的可能性。
内容来源:城食有农,农业行业观察全网推荐
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