Voćarstvo zauzima ključno mjesto u globalnoj poljoprivrednoj proizvodnji, a uzgoj voćaka osigurava egzistenciju brojnih proizvođača kojima je glavni cilj osigurati redovite i visoke prirode te proizvesti plodove voća dobre kvalitete. Potražnja za voćem u stalnom je porastu, a raste i podizanje svijesti o zdravstvenoj prednosti konzumacije voća zbog nutritivne vrijednosti, esencijalnih vitamina, minerala i antioksidansa, koji doprinose općem zdravlju i dobrobiti čovjeka.
Potražnja za voćem dovela je do širenja uzgoja voćnih vrsta i učinila voće značajnim sektorom u međunarodnoj trgovini, a trenutni pristupi uzgoju i proizvodnji voća sve teže mogu zadovoljiti navedene potrebe, te često znanje i ulaganje u proizvodnju ne polučuju željene rezultate. Porastom broja stanovnika, uz sve intenzivnije izazove klimatskih promjena, napade bolesti i štetnika, potrebno je tražiti i inovativne pristupe kako bi se osigurala sigurnost hrane.
Današnje, ponegdje još uvijek tradicionalne poljoprivredne prakse, sve su manje adekvatne za zadovoljavanje rastuće potražnje za većim prirodima, poboljšanom kvalitetom i otpornošću na biotske i abiotske stresove. Često uz suvremene tehnologije i ulaganja u nasade – u vidu sustava za navodnjavanje, sustava za zaštite od tuče i mraza koji su neizbježni, nije osigurana sigurna i ekonomski isplativa proizvodnja voća. U tom kontekstu, biotehnologija se pojavljuje kao potencijalni alat za unaprjeđenje proizvodnje voća.
Biotehnologija obuhvaća niz naprednih tehnika, uključujući selekciju uz pomoć markera, kulturu tkiva, genetski inženjering i uređivanje genoma, koje mogu značajno poboljšati učinkovitost u uzgoju voćaka i proizvodnji voća. Navedeni pristupi i tehnologije omogućuju precizne modifikacije na genetskoj razini, omogućujući uvođenje poželjnih svojstava kao što su otpornost na bolesti i štetnike, tolerancija na sušu i poboljšanu nutritivnu vrijednost plodova. Na primjer, genetski inženjering olakšao je razvoj transgenih sorti voćnih vrsta koje pokazuju poboljšanu otpornost na bolesti i štetnike, čime se smanjuje ovisnost o pesticidima što doprinosi održivoj poljoprivrednoj praksi. Tehnologije uređivanja genoma imaju ogroman potencijal za voćne vrste, omogućujući razvoj sorti koje mogu izdržati okolišne stresove, imati dulji životni vijek, a njihovi plodovi postići vrhunski okus i nutritivna svojstva.
Oplemenjivanje voćaka nalazi se na raskrižju gdje se tradicija susreće s inovacijama, a primjena tradicionalnih i biotehnoloških metoda u oplemenjivanju voćnih vrsta je dugotrajan proces koji nije samo znanstveni pothvat nego i ključan korak prema osiguravanju sigurnosti hrane, održivosti i otpornosti suočeni s klimatskim promjenama i rastućim zahtjevima globalne populacije. S obzirom na specifičnost voćaka kao višegodišnjih vrsta, tradicionalne metode oplemenjivanje i uzgoja imaju ograničenja u pogledu brzine i preciznosti kojom se željena svojstva mogu uvesti u proizvodnju.
Selekcija pomoću markera
Selekcija pomoću markera jedan je od biotehnološki pristupa koji ubrzava proces oplemenjivanja identificiranjem i odabirom jedinki voćaka s poželjnim svojstvima u ranim fazama razvoja sadnice, čime se smanjuje vrijeme potrebno za razvoj novih sorti voćnih vrsta. Ova tehnika je posebno uspješna u poboljšanju pojedinih svojstava kvalitete ploda (veličina te tvrdoća i ploda, sadržaj šećera i dr.), koji su ključni za prihvaćanje plodova na tržištu temeljem preferencije potrošača. Tehnike kulture tkiva i mikropropagacije također igraju ključnu ulogu u masovnoj proizvodnji sadnog materijala bez bolesti, osiguravajući brzo širenje poboljšanih sorti voćnih vrsta. Osim za proizvodnju ujednačenih i visokokvalitetnih sadnica voćnih vrsta, spomenute metode su bitne i za očuvanje genetskih resursa.
U svim sustavim poljoprivredne proizvodnje pa tako i u intenzivnoj voćarskoj proizvodnji sve veći problem i prijetnja su klimatske promjene, zatim razvoj bolesti te napad štetnika. Općenito porast temperature kao i povećana učestalost izrazito visokih temperatura i suše tijekom ključnih mjeseci u vegetaciji (posebno u vrijeme određenih faza rasta i razvoja ploda), zatim ekstremi u nedostatku odnosno pojavi i intenzitetu oborina te elementarne nepogode (mraz, tuča, jaki vjetar, poplave) problemi su koji dovode u pitanje sposobnost uspješnog rasta voćaka u pojedinim uzgojnim područjima.
Kao odgovor na to, istraživanja su sve više usmjerena na inovativne genetske strategije za poboljšanje otpornosti voćaka na klimatske promjene. Jedan od primarnih ciljeva u uzgoju voćaka otpornih na klimatske promjene je razvoj sorti koje mogu izdržati ekološke stresove uz zadržavanje visokih priroda i kvalitete plodova. Biotehnologijom se omogućuju ciljane modifikacije biljnog genoma kako bi se dobile specifična svojstva povezana s otpornošću voćaka na klimatske promjene u cilju osiguranja održive proizvodnje voća.
Biotehnološki pristup za smanjenu ugrozu poljoprivredne proizvodnje
Budući da bolesti i štetnici također predstavljaju sve veće i značajnije izazove u proizvodnji voća, smanjenje priroda, gubitak kvalitete ploda, a time i ekonomski gubitci dugoročno mogu ugroziti sigurnost voćarske proizvodnje. Biotehnološki pristupi nude obećavajuća rješenja za ublažavanje tih izazova, pružajući održive i ekološki prihvatljive metode za suzbijanje bolesti i štetnika. Stoga sve veću ulogu zauzimaju istraživanja vezana uz ulogu biotehnologije u oblikovanju budućnosti proizvodnje voća s poboljšanjem strategija suzbijanja bolesti i štetnika. Primjeri mogućih biotehnoloških alata za suzbijanje bolesti i štetnika su stvaranje genetske otpornosti, primjena biopesticida, molekularna dijagnostika, genetski inženjering, RNAi tehnologija – precizna regulacija ekspresije gena kod štetnika i patogena.
Biotehnologija osim što nudi inovativna rješenja za borbu protiv klimatskih promjena, bolesti i štetnika, istovremeno potiče održivost i smanjuje ovisnost o primjeni pesticida. Prihvaćanje ovih biotehnoloških napredaka ključno je za poboljšanje otpornosti, produktivnosti i održivosti sustava uzgoja voćaka i proizvodnje voća. Međutim percepcija javnosti i etička razmatranja često predstavljaju značajne prepreke širokoj primjeni ovih tehnologija. Stoga je nužno sudjelovati u transparentnoj i znanstveno utemeljenoj komunikaciji, uključujući poljoprivrednu politiku, proizvođače i potrošače, kako bi se izgradilo povjerenje i prihvaćanje biotehnoloških inovacija.
Primjeri mogućih biotehnoloških alata za suzbijanje bolesti i štetnika
Genetska otpornost – biotehnologija omogućuje razvoj sorti voćaka s poboljšanom otpornošću na bolesti i štetnike putem tehnika genetskog inženjeringa. Geni koji daju otpornost na specifične patogene ili štetočine mogu se uvesti u voćke kako bi se ojačali njihovi prirodni obrambeni mehanizmi. Na primjer, uvođenje gena bakterije Bacillus thuringiensis (Bt) u voćne vrste poput jabuke ili agruma može dati otpornost na insekte štetnike poput jabučnog savijača ili lisne buhe agruma.
Biopesticidi – biotehnologija olakšava proizvodnju biopesticida dobivenih iz prirodnih izvora ili sintetiziranih mikroorganizama. Ovi biopesticidi nude ciljanu kontrolu štetočinja uz minimiziranje utjecaja na okoliš i smanjenje ostataka pesticida na plodovima. Mikrobni biopesticidi, poput onih na bazi Bacillus spp. ili entomopatogenih gljiva, pružaju učinkovite alternative sintetičkim pesticidima, promičući održive prakse suzbijanja štetočinja.
RNA interferencija (RNAi) – RNAi tehnologija omogućuje preciznu regulaciju ekspresije gena kod štetnika i patogena, nudeći moćan alat za kontrolu njihovih populacija. Ciljanjem esencijalnih gena uključenih u razvoj štetnika ili virulenciju patogena, strategije temeljene na RNAi mogu poremetiti njihove životne cikluse i smanjiti njihov utjecaj na voćne vrste. Na primjer, utišavanje gena ključnih za mitarenje insekata ili gljivičnu patogenost posredovano RNAi može inhibirati rast štetnika odnosno napredovanje bolesti.
Molekularna dijagnostika – biotehnologija omogućuje razvoj molekularnih dijagnostičkih alata za brzo i točno otkrivanje štetnika i patogena u voćnim vrstama. Tehnike poput lančane reakcije polimeraze (PCR) ili sekvenciranja sljedeće generacije (NGS) olakšavaju identifikaciju specifičnih vrsta štetnika ili patogena, omogućujući uzgajivačima pravovremenu provedbu strategija upravljanja. Molekularna dijagnostika poboljšava napore nadzora, omogućujući rano otkrivanje i suzbijanje pojava štetnika i bolesti, čime se minimizira šteta u nasadima voćnih vrsta.
Genetski inženjering za otpornost na bolesti – biotehnologija nudi s mogućnosti za inženjering sorti voćaka s poboljšanom otpornošću na bolesti. Uvođenjem gena koji kodiraju proteine usmjerene na patogene obrambenih odgovora biljaka, istraživanjima se mogu razviti sorte s povećanom otpornošću na gljivične, bakterijske ili virusne patogene. Na primjer, genetska modifikacija je korištena za poboljšanje otpornosti na bolesti poput ozelenjavanja agruma (Huanglongbing /HLB) – bakterijska bolest koju prenose insekti (ozbiljna je prijetnja svjetskoj proizvodnji agruma, budući da je dovela do djelomične devastacije plantažnih nasada agruma u Aziji, Americi i Africi) ili paleža jabuke, nudeći održiva rješenja za borbu protiv ovih prijetnji.
