AGROBANK PLATFORMA BIOINFORMATYCZNA I STRATEGIA ZARZĄDZANIA NARODOWYMI ZASOBAMI GENOWYMI ROŚLIN UŻYTKOWYCH DLA ŚWIADCZENIA USŁUG DORADZTWA ROLNICZEGO

Transkrypt

1 AGROBANK PLATFORMA BIOINFORMATYCZNA I STRATEGIA ZARZĄDZANIA NARODOWYMI ZASOBAMI GENOWYMI ROŚLIN UŻYTKOWYCH DLA ŚWIADCZENIA USŁUG DORADZTWA ROLNICZEGO Spotkanie Zespołu ds. Biogospodarki Porozumienia Rolniczego w dniu 26 czerwca 2019r w MRiRW

2 PLAN WYKŁADU Wstęp / Koncepcja zwiększania bioróżnorodności dla rozwoju BIOGOSPODARKI Cele projektu Zadania i działania w projekcie 3 poziomy dostępności Platformy - przeznaczone dla różnych grup użytkowników Strategia procesu transferu wiedzy i innowacyjności do praktyki rolniczej Pilotaż / wdrożenie platformy bioinformatycznej Działalność informacyjno - upowszechnieniowa Efekty ekonomiczne i społeczne Uwagi ogólne o znaczeniu rozwoju BIOGOSPODARKI

3 KONCEPCJA ZWIĘKSZANIA BIORÓŻNORODNOŚCI Elementy koncepcji - holistycznego systemu działań interdyscyplinarnych w celu przywrócenia różnorodności biologicznej w warunkach produkcyjnych współczesnego rolnictwa (autor: Prof. dr hab. E.S. Gacek, 2016 ) prowadzenie wyprzedzających badań naukowych i prac upowszechnieniowych nad nad opracowaniem i wdrożeniem do praktyki metod i strategii zwiększania różnorodności ukierunkowanie prac hodowlanych na tworzenie zróżnicowanych genetycznie odmian roślin, określenie właściwości odmian buforujących skutki niekorzystnego oddziaływania czynników klimatycznych, stresów abiotycznych i biotycznych opracowanie i wdrożenie do praktyki strategii efektywnego zwiększania bioróżnorodności i zrównoważonego wykorzystania zasobów naturalnych umiejętna integracja prac badawczo-wdrożeniowych i hodowlanych z docelowymi wariantami uprawy odmian

4 Liczba obiektów w KCRZG ponad 70 tys. (17 na świecie, 3 w Europie, 2 w UE )

5 Udział obiektów roślin użytkowych zdeponowanych w przechowalni długoterminowej KCRZG (stan na ).

6 Jakie materiały są do wykorzystania przez hodowców do twórczej hodowli? 73% (48% + 25%) obiektów zgromadzonych KCRZG jest trudna do wykorzystania w zaplanowanych/ przemyślanych programach hodowlanych. Osobnym zagadnieniem do znacznej poprawy w oparciu o nasze wieloletnie doświadczenia są: dostępna charakterystyka materiałów, dostępność materiałów w przechowalni KCRZG, żywotność otrzymanych próbek, gwarancja braku zamieszań linie hodowlane 3% inne i nieznane 48%????? materiały hodowlane 25%????? odmiany współczesne 12% odmiany stare 10% dzikie 2%

7 SKŁAD KONSORCJUM Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie lider Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin PIB Poznańskie Centrum Superkomputerowo Sieciowe Fundacja Kaleckiego Koordynator: Katarzyna Boczek, zastępca dyrektora CDR / Katarzyna Ambryszewska Kierownik B+R: Prof. dr hab. Jerzy H. Czembor, Kierownik SPBS w IHAR-PIB

8 CELE PROJEKTU CEL OGÓLNY Rozwój nowoczesnego sektora rolno-spożywczego w Polsce poprzez usprawnianie procesu transferu wiedzy i innowacyjności do praktyki rolniczej. CEL PRAKTYCZNY Opracowanie i wdrożenie Strategii wykorzystania narodowych zasobów genowych oraz procesu transferu wiedzy i innowacyjności do praktyki rolniczej w Polsce do 2028 roku Opracowanie, wdrożenie i rozpowszechnienie bioinformatycznego systemu zarządzania narodowymi zasobami genowymi roślin użytkowych (Platforma bioinformatyczna)

9 Harmonogram projektu Faza A

10 Harmonogram projektu Faza B

11 Zadania w projekcie FAZA BADAWCZA FAZA WDROŻENIOWA

12 FAZA A opracowanie platformy i założeń strategii System będzie wpisywał się w strategię oraz będzie skierowany i szeroko promowany wśród wielu grup społecznych, a jego użytkowanie będzie wzmacniać kapitał społeczny Dane epidemiologiczne Dane meteorologiczne Dane glebowe Dane oceny zasobów genowych fenotypowo Repozytorium danych (bioinformatyczna) PLATFORMA INNOWACJI Dane molekularne - markery, genomy referencyjne EGISET Baza danych Herbarium eksponaty Ekonomia, gospodarka DORADCA ROLNY Bank DNA Przechowalnia długoterminowa nasiona

13 3 POZIOMY DOSTĘPNOŚCI PLATFORMY PRZEZNACZONE DLA RÓŻNYCH POTRZEB GRUP UŻYTKOWNIKÓW Poziom 1: Rolnik / Doradca - informacja o tym co warto uprawiać i gdzie Poziom 2: Hodowca / Naukowiec - informacja o potencjale hodowlanym obiektów Poziom 3: Administracja rządowa - informacja o stanie i potencjale ochrony bioróżnorodności w agrosystemach i agroekosystemach

14 Poziom 1 Platforma Świadczenia Usług Doradczych Powstaje aplikacja umożliwiającą spersonalizaowane opracowanie płodozmianu z wykorzystaniem np. starych odmian, w określonym rejonie planu nawożenia systemu wspomagania decyzji ochrony roślin, w oparciu o charakterystykę odmiany W systemie dostępne będą dane środowiskowe: pogodowe i glebowe zapotrzebowanie rynku rolnego i konsumentów Na podstawie lokalizacji pola uprawnego system ustali przybliżoną wielkość pola, rodzaj i klasę gleby oraz warunki klimatyczne dominujące na danym obszarze Na podstawie płodozmianu i i informacji o glebie system ustali plan nawożenia Na podstawie danych pogodowych system wspomaga podejmowanie decyzji o zabiegach chemicznych

15 Poziom 1 Platforma Świadczenia Usług Doradczych Prognozowanie plonów Źródła danych Instytut Geodezji i Kartografii prognozowanie plonów i suszy na podstawie zdjęć satelitarnych Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej dane meteorologiczne IOR system wspomagania decyzji COBORU dane, charakterystyka odmian współczesnych IHAR-PIB dane, charakterystyka starych odmian CDR planowanie nawożenia i inne bazy danych Prognozowanie suszy

16 Poziom 2 Platforma dla Hodowli Sekwencje genomowe CHARAKTERYSTYKA FENOTYPOWA I MOLEKULARNA STARE I WSPÓŁCZESNE ODMIANY Pszenica jara 500 Groch 200 Jęczmień jary 450 Soja 200 Rzepak Dane fenotypowe Analiza asocjacyjna genotypu z fenotypem

17 Poziom 2 Platforma dla Hodowli Jęczmień i pszenica - sekwencjonowanie genomów / eksomów EFEKT Wskazanie starych odmian o wysokiej wartości agronomicznej bezpośrednio do reintrodukcji Powołanie Platformy Innowacji oraz stworzenie informatycznego sytemu wsparcia tej platformy odbiorca hodowca, naukowiec lub inny użytkownik, korzysta z bazy w sposób bierny lub czynny Bierny wprowadza do swoich programów hodowlanych obiekty o interesujących go cechach Czynny charakteryzuje swoje materiały do sekwencji referencyjnych Stworzenie Banku DNA - biblioteki całych genomów DNA gatunków roślin rolniczych, które zawierać będą informację genetyczną o przypisanych do nich ważnych gospodarczo cechach fenotypowych

18 Poziom 3 Administracja rządowa - informacja o stanie i potencjale ochrony bioróżnorodności w agrosystemach i agroekosystemach dostęp do informacji z poziomu 1 i 2 dostęp do danych gromadzonych przez CDR i ODRy w procesie doradztwa wyboru gatunków i odmian dla danego regionu informacja zwrotna od rolników - na temat ich potrzeb i efektów uprawy dane z badań fokusowych prowadzonych w czasie projektu i rozszerzanych przez pracę w systemie (np. ankiety, informacje o plonie, zysku z uprawy itp.) narzędzia pozwalające na analizę danych do wykorzystania w społecznej ochronie zasobów genowych ze szczególnym uwzględnieniem starych odmian

19 DALSZA CYFRYZACJA I MODERNIZACJA PRZECHOWALNI DŁUGOTERMINOWEJ KCRZG Kluczowy etap dla zachowania w czystości zasobów genowych, Odpowiedzialność kuratorów kolekcji Każdy obiekt powinien być reprezentowany w kolekcji podstawowej i aktywnej (rys. i zdj. materiały z KCRZG).

20 CYFRYZACJA I MODERNIZACJA Herbarium (materiały i zdj. z KCRZG) Herbarium Krajowego Centrum Roślinnych Zasobów Genowych posiada bogatą kolekcję nasion, kwiatostanów oraz arkuszy zielnikowych - ponad 20 tysięcy obiektów). Kolekcja nasion stanowi największy i najstarszy zbiór obiektów zgromadzonych w Herbarium. Kolekcja kwiatostanów jest materiałem referencyjnym dla obiektów zdeponowanych w długoterminowej przechowalni.

21 STRATEGIA PROCESU TRANSFERU WIEDZY I INNOWACYJNOŚCI DO PRAKTYKI ROLNICZEJ W POLSCE DO 2028 ROKU Ustalenie rodzaju danych ekonomicznych i społecznych mających kluczowe znaczenie dla polskiego rolnictwa i produkcji żywności Faza badawcza (badania społeczne i ekonomiczne): Diagnoza społecznych i ekonomicznych uwarunkowań rozwoju rolnictwa opartego o narodowe zasoby genowe oraz barier w funkcjonowania systemu, identyfikacja zasobów pomocnych przy wdrażaniu i upowszechnianiu systemu, makroekonomicznego kontekstu funkcjonowania systemu Cele strategii: Rekomendacje w zakresie zniwelowania barier transferu wiedzy i innowacyjności do praktyki rolniczej Zwiększenie konkurencyjności i innowacyjności polskiego rolnictwa Rozwój niszowych do tej pory segmentów rynku

22 ZESPOŁY BADAWCZE OPRACOWUJĄCE RAPORTY CZĄSTKOWE STRATEGII Zespół metodologiczny Zespół opracowujący raport techniczny Zespół opracowujący schemat Strategii oraz badający oczekiwania konsorcjantów i podmiotów wdrażających Strategię Zespół opracowujący raport rynkowy: badanie potrzeb odbiorców platformy, uwarunkowań i barier rynkowych Wykonano analizę dostępnych obecnie aplikacji i platform, większość z nich są dostępne w formie płatnej. Aplikacje te dotyczą szerokiego zakresu działalności - od doboru środków ochrony roślin, aż po zarządzanie gospodarstwem.

23 STRATEGIA PROCESU TRANSFERU WIEDZY I INNOWACYJNOŚCI DO PRAKTYKI ROLNICZEJ W POLSCE DO 2028 ROKU MATERIAŁY DO WYKORZYSTANIA Krajowy plan działań Ochrony Zasobów Genowych na lata przygotowany dla MRiRW w październiku 2017 roku w ramach koordynacji PW IHAR- PIB Obszar I Strategia będzie tworzona we współpracy z MRiRW: Dep. Hodowli i Ochrony Roślin, Dep. Strategii, Analiz i Rozwoju, inne

24 STRATEGIA PROCESU TRANSFERU WIEDZY I INNOWACYJNOŚCI DO PRAKTYKI ROLNICZEJ W POLSCE DO 2028 ROKU MATERIAŁY DO WYKORZYSTANIA ciąg dalszy Ocena zespołu międzynarodowego z ECPGR (Kierownicy Banków Genów z Holandii i Hiszpanii) dotycząca zasad i procedur działania KCRZG w IHAR-PIB Radzików 15 konkretnych rekomendacji dla KCRZG. Opublikowano 13 czerwca 2019r. na stronach ECPGR. Genebank capacity building peer visits (opublikowano 13 czerwca 2019) A genebank "peer review" proof of concept was endorsed at the workshop "Assessing current practices and procedures to strengthen AEGIS" held December 2018 in San Fernando de Henares, Madrid, Spain. The concept consists of visiting and reviewing each other s genebanks as a way of improving the quality in genebanks. After each visit a report is written with observations and recommendations. The first cycle of mutual visits involving three genebanks took place early Individual genebank reports Report of the Peer Review of the COMAV Genebank (7-8 February 2019, Valencia, Spain) (102 KB) Report of the Peer Review of the CGN Genebank (6-8 March 2019, Wageningen, The Netherlands) (104 KB) Report of the Peer Review of the IHAR-PIB Genebank (16-17 April 2019, Radzików, Poland) (109 KB) 15 Recommendations - to improve POLISH GENE BANK at IHAR-PIB Radzików

25 FAZA B Pilotaż / wdrożenie rozwiązania będącego wynikiem fazy A w praktyce utworzenie systemu informatycznego i jego uruchomienie Stworzenie systemu integrującego wszelkie informacje związane materiałem biologicznym, przebadanym w ramach projektu oraz z pozyskanymi danymi na temat przyrodniczych i nieprzyrodniczych uwarunkowań rozwoju rolnictwa w Polsce. Powstanie system informatyczny, który pozwoli na świadczenie przez Centrum Doradztwa Rolniczego i jego jednostki e-usługi w zakresie doradztwa rolniczego, opartego na wynikach najnowszych badań naukowych w zakresie produkcji rolnej.

26 DZIAŁALNOŚĆ INFORMACYJNO - UPOWSZECHNIENIOWA Działania demonstracyjne 1. założenie w 16 województwach na polach doświadczalnych ośrodków doradztwa demonstracji polowych z typowymi gatunkami i odmianami roślin rekomendowanych dla danego regionu z zasobów banku genów. 2. Warsztaty - na polach demonstracyjnych warsztaty dla doradców i rolników pokazujących praktyczne możliwości wykorzystania zasobów z banku genów możliwości wykorzystania gatunków i odmian w gospodarstwach rolnych 3. Kolekcje odmianowe i gatunkowe 4. Konferencje 5. Wyjazdy krajowe i zagraniczne studyjne 6. Upowszechnianie: stoiska informacyjne na targach, publikacje, strony internetowe, filmy, promocja w mediach 8. Kampanie informacyjne: przetwórcy, konsumenci Schemat doradztwa publicznego w Polsce

27 EFEKTY EKONOMICZNE I SPOŁECZNE EKONOMICZNE: Wzrost konkurencyjności i innowacyjności polskiego rolnictwa. Zwiększenie bezpieczeństwa upraw w polskim rolnictwie a w efekcie oszczędność i stabilność sektora rolniczego. Rozwój niszowych do tej pory segmentów rynku i upraw o przeznaczeniu niespożywczym. Zwiększenie samodzielności małych i średnich gospodarstw rolnych. SPOŁECZNE: Zwiększenie obecności nowych technologii wśród polskich rolników. Transfer wiedzy. Bioróżnorodność i zachowanie polskiego dziedzictwa genowego. Poprawa jakości życia na wsi oraz wzmocnienie kapitału ludzkiego i społecznego.

28 GRUPY DOCELOWE ROLNICY (1,72 mln) DORADCY ROLNICZY Wykorzystanie wyników w praktyce ZAPOTRZEBOWANIE GRUP DOCELOWYCH NA ROZWIĄZANIE (SYSTEM BIOINFORMATYCZNY) dostęp do prostego narzędzia analitycznego- większe plony, bezpieczeństwo upraw i dochody 60% rolników korzysta lub planuje korzystać z doradztwa rolniczego - ponad milion osób! dostęp do zaawansowanego narzędzia analitycznego, wspomagającego pracę z rolnikami HODOWCY dostęp do unikatowej wiedzy i danych, wzrost konkurencyjności i innowacyjności programów hodowlanych NAUKOWCY dostęp do unikatowej wiedzy i danych molekularnych, społecznych i ekonomicznych. INSTYTUCJE PAŃSTWOWE dostęp do unikatowej wiedzy, tworzenie, wdrażanie i monitorowanie polityki, programów i strategii rozwoju. OGÓŁEM ROZWÓJ SEKTORA ROLNO-SPOŻYWCZEGO W POLSCE UTRZYMANIE JEGO KONKURENCYJNOŚCI POPRZEZ WZROST INNOWACYJNOŚCI.

29 Bardzo duże zapotrzebowanie społeczne na platformę bioinformatyczną jako narzędzie wspomagania decyzji Dane: Instytut Gospodarki Rolnej

30 Nowe odmiany na polach Programy hodowlane Bank Genów Produkcja nasienna Adaptacja do zmieniających się warunków klimatycznych, stresów biotycznych i abiotycznych, lepsza jakość Wzrost plonów Zasoby genowe

31 Uwagi ogólne dotyczące ważności rozwoju BIOGOSPODARKI Zainteresowanie problematyką BIOGOSPODARKI wynika z szeregu wyzwań stawianych przed światową gospodarką. Zaliczyć do nich należy: zrównoważone zarządzanie zasobami naturalnymi, zwiększenie bioróżnorodności rolniczej zrównoważoną produkcję, poprawę zdrowia publicznego, łagodzenie niekorzystnych skutków zmian klimatycznych, integrowanie rozwoju społecznego i gospodarczego wpływ na konkurencyjność, zrównoważony rozwój globalny obniżenie zależności od nieodnawialnych zasobów W koncepcji zrównoważonego rozwoju podjęto próbę pogodzenia rozwoju gospodarczego i społecznego z funkcjonowaniem środowiska naturalnego. BIOGOSPODARKA we wszystkich krajach UE dąży do zachowania bioróżnorodności

32 W wielu opracowaniach stwierdzono, że obszary wiejskie, to tereny cenne ze względu na walory przyrodnicze lub obszary peryferyjne są predysponowane do rozwoju w kierunku biogospodarki. Aplikacja zasad BIOGOSPODARKI powinna spowodować - przekształcenia gospodarek regionów wiejskich, a nawet ich struktury społecznej. Wynika to z wysokich kosztów użycia w gospodarce biomasy, powodowanej jej wytworzeniem czy kosztami transportu, co implikuje lokalny charakter jej przetwarzania. Również podkreśla się ważne znaczenie środowiskowych i społecznych dóbr publicznych, które ujawniają się w funkcjonowaniu BIOGOSPODARKI. Środowiskowe dobra publiczne wiążą się z jakością środowiska, bioróżnorodnością, jakością i dostępnością wód, jakością powietrza i gleby czy funkcjonalnością przestrzeni. Dobra publiczne o charakterze społecznym obejmują bezpieczeństwo żywnościowe i bezpieczną żywność, kulturę rolną i kulturę konsumpcji, zdrowotność wsi, dobrostan zwierząt, zdrowotne i edukacyjne warunki życia.

33 Zasoby i ich produktywność w rolnictwie wpływ na rozwój BIOGOSPODARKI W każdym sektorze gospodarki, aby móc dysponować zasobami potrzebny jest inteligentny i zrównoważony rozwój. Podkreśla się ten ważny aspekt szczególnie w kontekście rozwoju rolnictwa, zważywszy na jego potencjał produkcyjny, oddziaływanie środowiskowe, dostarczane dobra prywatne i publiczne. Produkcja roślinna Najważniejszym produktem żywnościowym świata są zboża, które zapewniają w postaci pożywienia zasadniczą ilość energii służącej do utrzymania przy życiu całej ludzkości. Zboża posiadają wyjątkowo duże znaczenie gospodarcze i spośród wszystkich roślin uprawnych mają strategiczne znaczenie dla bezpieczeństwa żywnościowego świata. Pszenica i jęczmień, a w Europie Środkowej także żyto i pszenżyto, są podstawą wyżywienia człowieka i zwierząt. Produkcja roślina w Polsce opiera się głównie na zbożach (7.1 mln ha / 69.6% wszystkich zasiewów dane z 2018r.), a ich zastosowanie w biogospodarce wzrasta.

34 Informacja: Dr Tadeusz Oleksiak Doświadczenia polowe/ łanowe

35 Potencjał plonowania pszenicy ozimej w Polsce (badania wieloletnie - Dr Tadeusz Oleksiak)

36 Przykład znaczenia i rozwoju BIOGOSPODARKI - Niemcy W Niemczech BIOGOSPODARKA zawiera w sobie sektor rolniczy i wszystkie sektory wytwarzania i towarzyszące im obszary usług, które rozwijają, produkują, przetwarzają, używają jakąkolwiek formę zasobów biologicznych, takich jak rośliny, zwierzęta czy mikroorganizmy. Innowacje oparte na zasobach biologicznych dostarczają także impuls wzrostowy w tradycyjnych sektorach takich jak: handel towarami i żywnością, sektor IT (tzw. Smart farming; aplikacja opracowywana w ramach projektu AGROBANK), sektor maszynowy i inżynieryjny, przemysł samochodowy, technologie środowiskowe, budownictwo i wiele usług przemysłowych. Te sektory znacząco również oddziaływają na produktywność i wydajność BIOGOSPODARKI, a konkurencyjna międzynarodowo biogospodarka oparta na wiedzy wnosi istotny wkład w postrzeganie globalnej odpowiedzialności.

37 Niemcy przyjęły trzy dokumenty strategiczne dotyczące biogospodarki: - Strategia Biogospodarki, - Narodowa Strategia Badawcza Bioekonomia oraz Biorafinerie - mapa drogowa Uznano, że z punktu widzenia niemieckiej gospodarki istotne są następujące wskaźniki dla rozwoju biogospodarki: zabezpieczenie globalnego wyżywienia, produkcja zdrowej i bezpiecznej żywności, zapewnienie zrównoważonej produkcji rolniczej, rozwój nośników energii opartych o biomasę, użycie odnawialnych zasobów dla przemysłu BIOGOSPODARKA jest opisana w: The new High Tech Strategy for Germany. High-Tech Strategy for 2020 for Germany PODSUMOWUJĄC: Nie należy bezkrytyczne naśladować naszych sąsiadów z zachodu ale stworzyć (m.in. w oparciu o wiedzę o rozwiązaniach opracowanych w innych krajach UE oraz potencjale naukowym instytucji w POLSCE) strategię rozwoju BIOGOSPODARKI dostosowanej do warunków Polski.

38 Biogospodarka <=> Bioróżnorodność AGROBANK => Strategia wykorzystania narodowych zasobów genowych => platforma bioinformatyczna dla efektywnego wdrażania ww. strategii => rozwój Biogospodarki DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ